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        LOW-E玻璃在建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中應(yīng)用的研究

        2018-05-07 07:24:39曹廣洋
        建材與裝飾 2018年17期

        曹廣洋

        (中元宇晨(北京)建筑設(shè)計(jì)有限公司 北京 100000)

        前言

        LOW-E玻璃也叫做低輻射鍍膜玻璃,其對(duì)于1.0~40μm范圍波長(zhǎng)的遠(yuǎn)紅外線,能夠基本完全反射、低二次向外輻射、低吸收,將遠(yuǎn)紅外輻射熱傳遞有效阻隔。目前,市面上常見(jiàn)的LOW-E玻璃主要是中空玻璃的形式,具有良好的防結(jié)露、防噪聲、保溫、個(gè)人功能。在建筑領(lǐng)域中,門(mén)傳熱損失造成的能耗,在建筑總能耗中占比約在30%,而使用LOW-E玻璃制作建筑門(mén)窗、玻璃幕墻,能夠?qū)⑤椛湓斐傻臒崃繐p失大大降低,保證室內(nèi)溫度,提高節(jié)能性。

        1 LOW-E玻璃技能性的影響指標(biāo)

        1.1 傳熱系數(shù)

        傳熱系數(shù),指的是在特定情況下,熱量通過(guò)玻璃,在單位時(shí)間、單位溫差、單位面積傳遞的能量,其單位為W/m2·K,其中單位溫差指的是室內(nèi)外溫差。如果玻璃具有越大的傳熱系數(shù),則證明其保溫性能、隔熱性能越差,通過(guò)玻璃損失的能量也就越多[1]??梢圆扇±碚撚?jì)算的方法,實(shí)際測(cè)量的方法等,對(duì)傳熱系數(shù)加以獲取,目前已有標(biāo)準(zhǔn)化的方法,包括計(jì)算法、熱流計(jì)法、防護(hù)熱板法等。

        1.2 遮陽(yáng)系數(shù)

        遮陽(yáng)系數(shù)是影響LOW-E玻璃性能的一個(gè)重要指標(biāo),其與3毫米無(wú)色透明玻璃相對(duì)應(yīng)而作出的定義?;?mm透明玻璃太陽(yáng)能總透過(guò)率,將其它種類玻璃太陽(yáng)能總透過(guò)率與其相比較,得出結(jié)構(gòu)。如果有越低的遮陽(yáng)系數(shù),說(shuō)明越少的太陽(yáng)能可進(jìn)入室內(nèi)。通常情況下只有在窗墻比例較大,氣候炎熱的地區(qū),才利用較低遮陽(yáng)系數(shù)的玻璃節(jié)能,在窗墻比例較小,氣候寒冷的地區(qū),要采用高遮陽(yáng)系數(shù)的玻璃,使更多太陽(yáng)能進(jìn)入室內(nèi),降低采暖能耗。

        1.3 太陽(yáng)得熱系數(shù)

        太陽(yáng)得熱系數(shù)也叫做太陽(yáng)能總透射比或得熱因子,指的是在相同的太陽(yáng)輻射情況下,太陽(yáng)輻射能量穿過(guò)玻璃進(jìn)入室內(nèi)的量,和通過(guò)相同尺寸大小,沒(méi)有玻璃遮擋的開(kāi)口進(jìn)入室內(nèi)的太陽(yáng)能的量的比率。其中,航向比指的是3mm標(biāo)準(zhǔn)白玻璃太陽(yáng)能透過(guò)率取值,太陽(yáng)能得熱系數(shù)和航向比之間的比值就是遮陽(yáng)系數(shù)。

        2 LOW-E玻璃的選型分析

        2.1 原片玻璃選擇

        在LOW-E玻璃選型中,原片玻璃選擇有著重要的影響。例如在空氣夾層為12mm的普通中空玻璃中,K值變化情況,玻璃厚度變化情況,具有直線關(guān)系,玻璃厚度增加,不能有效降低中空玻璃K值。例如,8+12+8mm組合的玻璃,和6+12+6組合的玻璃,K值沒(méi)有發(fā)生太大的變化,對(duì)建筑能耗不會(huì)產(chǎn)生較大的影響[2]。用鍍膜玻璃形成中空,根據(jù)原片玻璃不同種類,厚度也會(huì)有所不同,主要因素則是玻璃鍍膜類型。LOW-E玻璃包括在線LOW-E玻璃和離線LOW-E玻璃,其中離線LOW-E玻璃包括單銀高透型、遮陽(yáng)型、雙銀型等類型。其中單銀高透型可達(dá)到83%的透光率,遮陽(yáng)型、高透型透光率則在40%左右,遮陽(yáng)系數(shù)不足0.5。相同配置的LOW-E玻璃中空玻璃,以及6+12+6mm雙白中空玻璃中,雙白中空玻璃K值2.9W/m2·℃,普通單銀LOW-E玻璃中空玻璃K值1.8W/m2·℃,二者相差較為顯著。

        2.2 鍍膜面位置

        在LOW-E玻璃鍍膜面,主要特點(diǎn)是低輻射,形成中空玻璃后,不同的鍍膜面位置,對(duì)于中空玻璃的特性也有著不同的影響。在中空玻璃中,主要包括室外方向的外層和內(nèi)層、室內(nèi)方向的內(nèi)層和外層,按照以上順序分別記為1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)、4號(hào)。將LOW-E玻璃和白玻璃通過(guò)6+12+6mm的方式組合計(jì)算,在不同位置防治鍍膜面,中空玻璃特性都發(fā)生了顯著變化。當(dāng)在2、3號(hào)面鍍膜,傳熱系數(shù)K值為1.923,具有較好的保溫隔熱性能。在2號(hào)面中太陽(yáng)得熱系數(shù)為0.625,在3號(hào)面時(shí)太陽(yáng)得熱系數(shù)為0.676。所有,如果在南方地區(qū),可在2號(hào)面鍍膜,在寒冷的北方地區(qū),可在3號(hào)面鍍膜。吸熱玻璃在室外,在2號(hào)面或3號(hào)面鍍膜,傳熱系數(shù)為1.925,2號(hào)面太陽(yáng)得熱系數(shù)為0.347,2號(hào)面太陽(yáng)得熱系數(shù)為0.586。這是由于在3號(hào)面鍍膜,吸熱玻璃已經(jīng)吸收了部分太陽(yáng)輻射熱,LOW-E玻璃膜反射部分太陽(yáng)輻射熱,吸熱玻璃二次輻射大部分也被LOW-E玻璃膜反射,因此3號(hào)面鍍膜的太陽(yáng)得熱系數(shù)小于2號(hào)面鍍膜[3]。

        表1 LOW-E玻璃鍍膜面位置對(duì)節(jié)能的影響

        2.3 氣體夾層

        氣體夾層對(duì)中空玻璃隔熱特性影響很大,夾層氣體影響因素,主要包括了氣體夾層厚度、氣體中列、氣體夾層間隔條、密封膠等。當(dāng)前常用的中空玻璃氣體夾層,一般是12mm、9mm、6mm的厚度,例如在3種6mm中空玻璃組合夾層中,1~9mm時(shí)K值快速下降,9~13mm時(shí)逐漸緩慢,13mm后,保持穩(wěn)定或略有回升。因此,在6mm中空玻璃組合中,如果氣體夾層厚度超過(guò)13mm,節(jié)能效果將不會(huì)增加,應(yīng)選擇12mm左右的厚度。中空玻璃夾層要使用化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、導(dǎo)熱系數(shù)低的氣體,除了常規(guī)空氣外,還包括氙氣、氪氣、氬氣等惰性氣體,不同氣體具有不同導(dǎo)熱系數(shù),氣體導(dǎo)熱系數(shù)通常較低,因而中空玻璃熱阻性能良好[4]。間隔條中常規(guī)鋁條導(dǎo)熱系數(shù)為160W/m·K,而當(dāng)前新型的Swiggle膠條性能更為理想。另外,密封膠包括聚氨酯類、聚硫類、硅酮類、聚異丁烯等,性能均比較理想,根據(jù)實(shí)際需求選擇。

        3 LOW-E玻璃在建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

        3.1 在寒冷氣候區(qū)的應(yīng)用

        寒冷氣候區(qū)通常具有很長(zhǎng)的冬季時(shí)間,平均氣溫比較低的中高緯度地區(qū)。在寒冷地區(qū)中,一般有幾周甚至幾個(gè)月的時(shí)間,室外氣溫比人們需要的室內(nèi)溫度水平低很多。在這些區(qū)域建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中,應(yīng)采用高透型的LOW-E玻璃,陽(yáng)光透過(guò)率水平較高,在冬季白天的時(shí)候,能夠使室內(nèi)進(jìn)入更多的陽(yáng)光。LOW-E玻璃膜在室內(nèi)、室外等不同面,對(duì)于傳熱系數(shù)的計(jì)算都不會(huì)產(chǎn)生影響,不過(guò)實(shí)際應(yīng)用中,難免也會(huì)存在差異。LOW-E玻璃的最大特點(diǎn),就是能夠?qū)彷椛湎驘嵩捶较蚍瓷?,因此在安裝過(guò)程中需要對(duì)朝向加以考慮。如果需要以室內(nèi)保溫為主,將LOW-E玻璃應(yīng)用于室外面,取得優(yōu)于室內(nèi)面的性能。如果對(duì)外部熱輻射阻止,則將LOWE玻璃膜鍍?cè)谑覂?nèi)面。

        3.2 在溫暖氣候區(qū)的應(yīng)用

        在溫暖氣候區(qū),一般夏季較為炎熱的中高緯度地區(qū),例如我國(guó)大部分地區(qū)、日本、美國(guó)等。在這些地區(qū)中,室外具有很高的溫度,如果室內(nèi)直接進(jìn)入大量的太陽(yáng)光,將會(huì)迅速提升室內(nèi)溫度,進(jìn)而提高室內(nèi)制冷成本。因此在這些地區(qū)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中,LOW-E玻璃應(yīng)當(dāng)采用低遮陽(yáng)系數(shù)的類型。當(dāng)前市面上常見(jiàn)的主要包括單銀型和雙銀型的LOW-E玻璃,其中,雙銀LOW-E玻璃的遮陽(yáng)系數(shù)較低,且透光率較高,在很多南方地區(qū)使用優(yōu)勢(shì)比較明顯。不過(guò)雙銀LOW-E玻璃具有復(fù)雜的生產(chǎn)工藝,對(duì)生產(chǎn)線具有很高的要求,生產(chǎn)成本和市場(chǎng)價(jià)格均比較高。單銀型LOW-E玻璃作為遮陽(yáng)型LOW-E玻璃,具有更簡(jiǎn)單的生產(chǎn)工藝,對(duì)生產(chǎn)線要求也不高,因而成本和價(jià)格功能更便宜。單銀型和雙銀型的遮陽(yáng)系數(shù)相差不多,在透光率方面存在較大差異,但是基本都能夠滿足實(shí)際應(yīng)用需求[5]。

        3.3 在夏熱冬冷氣候區(qū)的應(yīng)用

        夏熱冬冷氣候區(qū),在夏季氣候比較炎熱,室內(nèi)可能達(dá)到30℃以上,甚至可能到達(dá)40℃,但在冬季比較寒冷,室內(nèi)溫度不足10℃,甚至更低,具有十分復(fù)雜的氣候條件。這類地區(qū)的氣候特點(diǎn)在于,夏季時(shí)間較長(zhǎng),太陽(yáng)具有很大的輻射強(qiáng)度,因而在建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中,需要關(guān)注夏季放熱和冬季保暖兼顧。這些地區(qū)的LOW-E玻璃應(yīng)用,類似于炎熱氣候地區(qū),需要使用具有較低遮陽(yáng)系數(shù)的LOW-E玻璃。但是不同類型的LOW-E玻璃優(yōu)缺點(diǎn)不同,因此在實(shí)際應(yīng)用中,應(yīng)當(dāng)對(duì)建筑設(shè)計(jì)需求加以滿足,例如采光問(wèn)題等,不能利用透光性能的損失,達(dá)到隔熱能力提升的目的。

        4 LOW-E玻璃在建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中的應(yīng)用注意事項(xiàng)

        在建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中,玻璃節(jié)能十分重要,使用LOW-E玻璃,考慮到其節(jié)能效果受到遮陽(yáng)系數(shù)、傳熱系數(shù)的影響,在實(shí)際應(yīng)用中,應(yīng)當(dāng)注意以下問(wèn)題。節(jié)能效果會(huì)受到LOW-E玻璃鍍膜類型、鍍膜面位置的很大影響。在不同的中空玻璃組合中,在適宜的范圍內(nèi)選定夾層氣體層厚度,能夠極大的提升節(jié)能效果。對(duì)于中空玻璃K值來(lái)說(shuō),間隔條性能會(huì)產(chǎn)生較大的影響。使用密封膠不但能夠獲得理想的粘結(jié)性能,對(duì)于耐老化性能、耐候性也十分理想。對(duì)于各個(gè)地區(qū)的氣候情況,建筑類型等因素要綜合考慮,進(jìn)而確保LOW-E玻璃在建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中的應(yīng)用效果與合理性。

        5 小結(jié)

        在當(dāng)前建筑領(lǐng)域中,對(duì)于建筑節(jié)能性十分注重。將LOW-E玻璃應(yīng)用在建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中,大幅降低建筑能耗,滿足同時(shí)滿足建筑透光性、保暖性等要求,減少熱量損失,降低供熱能耗,達(dá)到良好的節(jié)能效果。

        [1]楊泉.普通隔熱膜、Low-E隔熱膜與Low-E玻璃在建筑節(jié)能改造中的應(yīng)用對(duì)比[J].墻材革新與建筑節(jié)能,2016(10):18~20.

        [2]王宏偉,蒲增艷,尹翠,等.嚴(yán)寒地區(qū)教學(xué)樓圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能改造分析[J].沈陽(yáng)建筑大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2017(3):497~505.

        [3]黃家鴻,童帥.AZO在夾層Low-E玻璃中的應(yīng)用[J].建筑玻璃與工業(yè)玻璃,2016(5):19~21.

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