通過對試驗(yàn)數(shù)的分析，說明玻璃厚度、玻璃間隔層的厚度、玻璃的輻射率、玻璃組件空腔內(nèi)的氣體種類等對玻璃組件的熱傳導(dǎo)系數(shù)、太陽熱獲得系數(shù)、遮蔽系數(shù)、相對熱增的影響。

關(guān)鍵詞  節(jié)能系數(shù) 玻璃厚度 輻射率 惰性氣體 間隔層厚度

    自1978年國家把保護(hù)環(huán)境和自然資源列入國家的根本大法以來，國家頒布了一系列保護(hù)環(huán)境的法律、法規(guī)、條例、意見。2005年5月31日，建設(shè)部發(fā)布《關(guān)于發(fā)展節(jié)能省地型住宅和公共建筑的指導(dǎo)意見》。《意見》提出：到2020年，我國住宅和公共建筑建造和使用的能源資源消耗水平要接近或達(dá)到現(xiàn)階段中等發(fā)達(dá)國家的水平。

    2006年1月1日，建設(shè)部《民用建筑節(jié)能管理規(guī)定》開始施行。《規(guī)定》明確指出：民用建筑在規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建造和使用過程中，通過采用新型墻體材料，執(zhí)行建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)建筑物用能設(shè)備的運(yùn)行管理，合理設(shè)計(jì)建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能，提高采暖、制冷、照明、通風(fēng)、給排水和通道系統(tǒng)的運(yùn)行效率，以及利用可再生能源，在保證建筑物使用功能和室內(nèi)熱環(huán)境質(zhì)量的前提下，降低建筑能源消耗，合理、有效地利用能源的活動。建設(shè)行政主管部門負(fù)責(zé)全國民用建筑節(jié)能的監(jiān)督管理工作。

    同年12月29日，建設(shè)部印發(fā)《建筑門窗節(jié)能性能標(biāo)識試點(diǎn)工作管理辦法》。該辦法所稱的建筑門窗節(jié)能性能標(biāo)識是指表示標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格門窗的傳熱系數(shù)、遮陽系數(shù)、空氣滲透率、可見光透射比等節(jié)能性能指標(biāo)的一種信息性標(biāo)識。

    光學(xué)數(shù)據(jù)通過分光光度計(jì)測量得到，輻射率通過紅外測試儀測量得到，所有數(shù)據(jù)組合通過勞倫斯伯克利實(shí)驗(yàn)室的W7.0軟件計(jì)算得到。

    窗玻璃的節(jié)能指標(biāo)，有U(K)值，SHGC、SC遮陽系數(shù)等參數(shù)。U（K）值也叫傳熱系數(shù)，指穩(wěn)定傳熱條件下，玻璃兩側(cè)空氣溫差為1K時，單位時間內(nèi)通過1m²中空玻璃傳遞的熱量，單位W/(m².K)。SHGC即太陽熱獲得系數(shù)，在太陽輻照相同的條件下，太陽輻射能量透過窗玻璃進(jìn)入室內(nèi)的量與相同尺寸但無玻璃的開口進(jìn)入室內(nèi)的熱量的比率。SC遮陽系數(shù)，指在太陽輻照相同的條件下，太陽輻射透過窗玻璃組件進(jìn)入室內(nèi)的量與通過相同尺寸的3mm的普通白玻進(jìn)入室內(nèi)的太陽輻射熱量之比。

 

1 玻璃組件為單片普通浮法玻璃時的節(jié)能系數(shù)

表1 單片普通浮法玻璃的節(jié)能系數(shù)

     從測量數(shù)據(jù)可以看出玻璃厚度從3mm增加到12mm時，傳熱系數(shù)、遮蔽系數(shù)、太陽熱獲得系數(shù)、相對熱增降均有不同程度的降低。但是這些數(shù)值依然很大，故采用增加玻璃厚度作為降低熱傳遞的方法效果并不理想。

 

2玻璃組件為單片普通浮法玻璃組成的中空玻璃的節(jié)能系數(shù)

表2 6mm普通浮法玻璃組成的間隔層厚度不同的單腔中空玻璃的節(jié)能系數(shù)

    從表2的數(shù)據(jù)可以看出，隨著間隔層的厚度的增加玻璃組件的傳熱系數(shù)夏季依次減小，冬季先減后增，而遮蔽系數(shù)，太陽熱獲得系數(shù)，相對熱增幾乎不變。但是由于間隔層厚度的增加到一定程度時，會導(dǎo)致熱對流的增加，通過空氣循環(huán)將熱量從溫度高的一邊，傳遞到溫度低的一邊，因此一味增加間隔層厚度來降低玻璃組件的熱傳導(dǎo)率并不可取。據(jù)檢測過程中得到的數(shù)據(jù)分析，遮陽系數(shù)、太陽熱獲得系數(shù)、相對熱增在中空玻璃組件中玻璃厚度一定的情況下，其主要影響因素是玻璃的光學(xué)數(shù)據(jù)，玻璃厚度不變其光學(xué)數(shù)據(jù)變化不大，因此上述參數(shù)改變不大。

 

3 充入惰性氣體對中空玻璃節(jié)能系數(shù)的影響

表3 結(jié)構(gòu)相同的中空玻璃組件充入惰性氣體后的節(jié)能系數(shù)

    從表3數(shù)據(jù)可以看出，同一規(guī)格的玻璃充入氬氣后氣體的傳熱系數(shù)降低，遮蔽系數(shù)、太陽熱獲得系數(shù)、相對熱增幾乎不變。中空玻璃充入氬氣可以改善傳熱系數(shù)，即保溫性能，而對提高中空玻璃的隔熱性能作用不大。氬氣作為惰性氣體的一種，分子量為39.95比空氣分子量28大，密度也比空氣的密度大，中空玻璃組件充入氬氣后，可以減緩組件內(nèi)的熱對流，從而減少氣體的導(dǎo)熱性，起到節(jié)能的效果。

 

4不同厚度的普通浮法玻璃組件的節(jié)能系數(shù)

表4不同厚度的普通浮法玻璃組件節(jié)能系數(shù)

    從表4的數(shù)據(jù)可以得到，間隔層厚度一定時， 中空玻璃腔內(nèi)均充有氬氣時，隨著玻璃厚度的增加玻璃組件的傳熱系數(shù)、遮陽系數(shù)、太陽熱獲得系數(shù)、相對熱增依次減小，即單片玻璃的光學(xué)數(shù)據(jù)影響玻璃組件的傳熱系數(shù)、遮蔽系數(shù)、太陽熱獲得系數(shù)，相對熱增等。

 

5輻射率不同的玻璃組成中空玻璃時的節(jié)能系數(shù)

表5 輻射率不同的玻璃組成中空玻璃時的節(jié)能系數(shù)

注：LOW-E膜面在第二面,6mm白玻的光學(xué)數(shù)據(jù)一樣

    使用Low-E玻璃可以顯著降低玻璃的傳熱系數(shù)以6mm +12A+6mm（內(nèi)充空氣）玻璃為例，兩塊玻璃都為白玻時，冬夏季的傳熱系數(shù)分別為2.500 W/( m².K)和2.717 W/( m².K)，當(dāng)一塊玻璃使用輻射率為0.141的低輻射鍍膜玻璃時，冬夏季的傳熱系數(shù)分別為1.858 W/( m².K)和1.868 W/( m².K)，兩者相比傳熱系數(shù)下降了約25%。同一輻射率的Low-E玻璃組成中空玻璃組件內(nèi)充90%(V/V)的氬氣時，傳熱系數(shù)比充空氣時又下降了10%。當(dāng)輻射率從0.141降低到0.030時，傳熱系數(shù)的降低在20%左右。可見輻射率的降低是傳熱系數(shù)降低的有效因素，另外充入惰性氣體，相比于白玻中空玻璃組件來說對LOW-E中空玻璃是一種行之有效的降低傳熱系數(shù)的方法，同種結(jié)構(gòu)玻璃組件相比充氣的比充空氣的傳熱系數(shù)降低10%以上。目前國內(nèi)常用的惰性氣體是氬氣，充入量在90%(V/V)左右，就可以達(dá)到很好的節(jié)能效果。和空氣相比較，這些惰性氣體性能穩(wěn)定、具有惰性和熱傳導(dǎo)率低的特點(diǎn)。空氣的傳導(dǎo)率為：0.0150，氬氣的熱傳導(dǎo)率為：0.0100，氪氣的傳導(dǎo)率為：0.0053，氙氣的傳導(dǎo)率為：0.0032。在上述三種惰性氣體中，氬氣的含量在空氣中是最大的，約占空氣質(zhì)量的1%，是最經(jīng)濟(jì)的一種氣體。另外由于惰性的化學(xué)穩(wěn)定性，不容易與Low-E鍍膜玻璃的膜層中的銀發(fā)生反應(yīng)。

 

6多腔中空玻璃的節(jié)能系數(shù)

表6 多腔中空玻璃U值的變化

注：第二、三、四、五結(jié)構(gòu)Low-E膜面的位置分別在第二、三、四、五面。室外面為第一面，其他的面依次為第二面、第三面、第四面、第五面，室內(nèi)面為第六面。

    使用多腔中空玻璃組件時，在Low-E玻璃輻射率相同及充入的氣體均為氬氣的情況下，增加中空玻璃的層數(shù)傳熱系數(shù)顯著降低，兩腔中空玻璃Low-E膜面在第二面和第三面時經(jīng)計(jì)算得到傳熱系數(shù)相同，Low-E膜面在第四面和第五面時傳熱系數(shù)相同，遮陽系數(shù)因Low-E面所處位置不同而不同。用戶可以根據(jù)不同的用途自行決定Low-E膜在第幾面。

    玻璃門窗在建筑上所占的面積非常大，通過門窗散發(fā)出去或進(jìn)來的熱量占建筑能耗相當(dāng)大的比例，門窗節(jié)能效果好，在節(jié)能上具有很大的意義。現(xiàn)在建筑門窗節(jié)能通常采用在Low-E鍍膜中空玻璃充入氬氣作為節(jié)能的方法。使用Low-E玻璃和充入氬氣有在很大程度上降低門窗的能耗，Low-E玻璃和惰性氣體的使用將是現(xiàn)在和未來一個時期內(nèi)門窗節(jié)能的重要手段，包括新型的節(jié)能建筑被動房仍是采用充入惰性氣體的多腔Low-E中空玻璃來降低熱傳導(dǎo)系數(shù)，目前采用雙腔中空玻璃，三片玻璃均為Low-E玻璃。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，節(jié)能環(huán)保越來越受到重視，門窗的節(jié)能技術(shù)會得到更大的發(fā)展。