廖利娣（廣東省建筑材料研究院）

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厚度對玻璃節(jié)能性能的影響分析

廖利娣
（廣東省建筑材料研究院）

【摘要】玻璃的節(jié)能性能對整棟建筑的能耗起著不可忽視的作用，而決定玻璃節(jié)能性能有許多因素，本文通過試驗分析玻璃本身厚度對玻璃熱工性能的影響，為提高玻璃節(jié)能性能提供依據(jù)，另外也為建筑工程師在工程設(shè)計中如何選用玻璃材料提供參考意見。

【關(guān)鍵詞】厚度；傳熱系數(shù)；遮陽系數(shù)

1　概述

隨著現(xiàn)代建筑快速的發(fā)展，不論是居建還是公建，都趨向于大面積采光，玻璃在建筑中被廣泛應(yīng)用。玻璃材料的太陽光透射比、太陽光反射比、遮陽系數(shù)以及傳熱系數(shù)等指標(biāo)，對建筑的室內(nèi)熱環(huán)境和采暖空調(diào)能耗影響很大。因此，在建筑設(shè)計上如何利用玻璃材料，做到減少能耗，是建筑設(shè)計師亟待解決的問題。本文采用先進(jìn)設(shè)備測試幾個不同厚度玻璃的透射比、反射比和遠(yuǎn)紅外反射比，通過分析玻璃的幾個主要節(jié)能技術(shù)指標(biāo)，總結(jié)出厚度對玻璃節(jié)能性能的影響，為建筑設(shè)計師選用玻璃材料提供參考意見。

2　試驗條件

本文采用同一生產(chǎn)批次的透明玻璃，選取5mm、6mm、8mm、10mm四種常見厚度進(jìn)行光學(xué)試驗。太陽光透射比和反射比的測試設(shè)備是美國PE公司生產(chǎn)的Lambda750紫外/可見/近紅外分光光度計，另外遠(yuǎn)紅外反射比的測試設(shè)備也是美國PE公司生產(chǎn)的Spectrum65傅立葉變換紅外光譜儀。計算軟件采用由廣東省建筑科學(xué)研究院開發(fā)的Glazing Design 1.0。

3　玻璃厚度對玻璃的節(jié)能性能試驗數(shù)據(jù)分析

3.1厚度對玻璃太陽光透射比的影響

從圖1可看出，波長250～380nm區(qū)間屬于紫外線波段，此波段的透射率幾乎為0，由此可見紫外線具有很弱的穿透力，透明玻璃能把99%的紫外線阻擋在外。波長超過380nm后，透射率大幅直線上升，而在波長380～500nm區(qū)間，四個厚度玻璃的透射率幾乎不變，玻璃厚度對其透射率沒有影響，但在500nm之后透射率隨著玻璃的厚度增加而減小。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)JGJ/T 151-2008中玻璃的太陽光透射比計算公式：

圖1　不同厚度玻璃的透射率光譜圖

式中，

τ（λ）——玻璃透射比的光譜；

Sλ——標(biāo)準(zhǔn)太陽光譜。

從上式中得知玻璃太陽光透射比隨著透射率增大而增大，由于玻璃透射率隨著厚度增大而變小，因此玻璃太陽光透射比隨著厚度的增大而變小。

3.2厚度對玻璃太陽光反射比的影響

圖2　不同厚度玻璃的反射率光譜圖

從圖2試驗數(shù)據(jù)看出，四個樣品的反射率幾乎重合，光線直射在玻璃表面上，玻璃對光譜的反射取決于玻璃的表面狀況，表面有鍍膜的玻璃對太陽光的反射比較大，例如熱反射鍍膜玻璃，因此玻璃的厚度對玻璃的太陽光反射比沒有影響。

3.3厚度對玻璃傳熱系數(shù)的影響

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)JGJ/T 151-2008中玻璃的傳熱系數(shù)計算公式：

式中，

Rt——玻璃系統(tǒng)熱阻；

hin、hout——玻璃系統(tǒng)室內(nèi)、外側(cè)換熱系數(shù)；

Ri——氣體間層熱阻；

Rg.i——玻璃的固體熱阻。

單片玻璃中沒有空氣層，因此Ri=0，從式中看出影響傳熱系數(shù)大小的因素有：內(nèi)外側(cè)換熱系數(shù)、玻璃表面的發(fā)射率和玻璃本身熱阻。換熱系數(shù)為對流換熱系數(shù)和輻射換熱系數(shù)之和，其中，對流換熱系數(shù)在標(biāo)準(zhǔn)中取定值，而輻射換熱系數(shù)與玻璃表面發(fā)射率成正比。

從圖3試驗數(shù)據(jù)看出，由于四個樣品的表面都是光滑、沒有鍍膜，且同一種材質(zhì)的，四個樣品的遠(yuǎn)紅外反射率幾乎重合，四個樣品的表面發(fā)射率大體一致，因此四個樣品的室內(nèi)外換熱系數(shù)一致。

圖3　不同厚度玻璃的遠(yuǎn)紅外反射率光譜圖

從上述分析和玻璃的傳熱系數(shù)計算公式中得知玻璃本身熱阻決定了玻璃的傳熱系數(shù)大小。下面通過計算得出玻璃傳熱系數(shù)，如圖4所示。

玻璃的導(dǎo)熱系數(shù)是1 W/（m·K），隨著厚度的變化，其熱阻也發(fā)生變化，從圖4看出，玻璃的傳熱系數(shù)隨著厚度的增加而變大，變化幅度隨著厚度的增加而變大，5mm增加到6mm傳熱系數(shù)只降低0.59%，若從5mm增加到10mm，傳熱系數(shù)就降低2.43%，由此看出，玻璃的厚度對其傳熱系數(shù)有影響，但影響效果不明顯。

圖4　不同厚度玻璃的傳熱系數(shù)

3.4厚度對玻璃遮陽系數(shù)的影響

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)JGJ/T 151-2008中單片玻璃的遮陽系數(shù)計算公式：

圖5　不同厚度玻璃的遮陽系數(shù)

式中，

g——玻璃太陽光總透射比；

As——玻璃太陽光吸收比；

τs——玻璃太陽光透射比；

ρs——玻璃太陽光反射比。

從上式中得知遮陽系數(shù)的大小由玻璃的太陽光透射比、太陽光反射比和內(nèi)外側(cè)表面換熱系數(shù)決定。本次試驗中，四個樣品的太陽光反射比和表面發(fā)射率基本一致，只有太陽光透射比隨著厚度的增大而變小，因此玻璃的遮陽系數(shù)隨著厚度增大而變小。

4　結(jié)語

綜上所述，玻璃的厚度對玻璃的熱工性能有很大的影響，通過實驗的測試結(jié)果分析，可得出以下幾個結(jié)論：

⑴玻璃的厚度對玻璃太陽光透射比有一定的影響，厚度越大，太陽光透射比越小。

⑵玻璃厚度對玻璃太陽光反射比沒有影響。

⑶玻璃厚度對玻璃傳熱系數(shù)有一定的影響，傳熱系數(shù)隨著玻璃厚度增大而降低，但效果不明顯。

⑷玻璃厚度對玻璃遮陽系數(shù)有影響，遮陽系數(shù)隨著厚度的增加而降低?！?/p>

【參考文獻(xiàn)】

［1］JGJ/T 151-2008，建筑門窗玻璃幕墻熱工計算規(guī)程［S］.

［2］GB/T 2680-1994，建筑玻璃可見光透射比、太陽光直接透射比、太陽能總透射比、紫外線透射比及有關(guān)窗玻璃參數(shù)的測定［S］.