楊 濤（3M 中國有限公司，上海 200233）

玻璃隔熱膜是一種能有效阻擋太陽光熱量穿透的功能薄膜材料，在涂布背膠后可以貼于玻璃表面，用于既有或新建建筑的外圍護(hù)玻璃的隔熱節(jié)能，提高室內(nèi)熱舒適度。

與墻體相比，玻璃由于其高傳熱、低蓄熱的缺點(diǎn)成為圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的薄弱環(huán)節(jié)，窗戶傳熱及其空氣滲透耗熱量在全國各個(gè)地區(qū)占建筑物總耗熱量的 50%～60%，越來越多的公共建筑和民用建筑選擇玻璃隔熱膜來提升建筑的節(jié)能水平。未來 10 a 內(nèi)，我國先后將有超過 110 億 m2門窗進(jìn)入更新?lián)Q代期，形成的市場(chǎng)將超過萬億元。窗膜憑借對(duì)既有建筑門窗改造的優(yōu)勢(shì)，將迎來發(fā)展機(jī)遇。

目前玻璃隔熱膜的品牌和技術(shù)類別眾多，對(duì)不同技術(shù)的隔熱膜進(jìn)行應(yīng)用后的對(duì)比分析，將有利于使用者進(jìn)行合理的選擇。

1 玻璃隔熱膜的原理和技術(shù)類別

1.1 玻璃隔熱膜的技術(shù)原理

玻璃是建筑外圍護(hù)體系中隔熱節(jié)能的薄弱環(huán)節(jié)，太陽光中的熱量通過導(dǎo)熱、傳熱、輻射等方式進(jìn)入到建筑內(nèi)部。玻璃隔熱膜貼裝于玻璃的外表面或內(nèi)表面，通過反射或吸收太陽光中特定波段的太陽輻射來調(diào)節(jié)建筑室內(nèi)側(cè)接受到的太陽熱輻射。

1.2 玻璃隔熱膜的技術(shù)類別

玻璃隔熱膜一般由隔熱功能層、耐磨層、粘膠層、離型紙等結(jié)構(gòu)組成。根據(jù)隔熱功能層技術(shù)路線的不同，玻璃隔熱膜分為多層光學(xué)結(jié)構(gòu)隔熱膜、金屬鍍膜隔熱膜和陶瓷隔熱膜等類型。其中多層光學(xué)結(jié)構(gòu)隔熱膜利用其內(nèi)部多層納米級(jí)PET 聚酯結(jié)構(gòu)來選擇性反射和折射特定波段的光線，金屬鍍膜利用磁控濺射等方式將銀等金屬顆粒附著于 PET 聚酯薄膜表面來實(shí)現(xiàn)隔熱，陶瓷隔熱膜常把紅外線吸熱陶瓷材料納米化并分散于耐磨層中實(shí)現(xiàn)吸熱隔熱。

2 玻璃隔熱膜的性能對(duì)比分析

玻璃隔熱膜的光學(xué)性能是影響其隔熱和節(jié)能效果的關(guān)鍵指標(biāo)，另外隨著 5G 通信技術(shù)的普及，隔熱膜使用與建筑中是否會(huì)影響電磁信號(hào)的傳輸也會(huì)變得越來越重要。因此，選擇不同技術(shù)類別的隔熱膜，重點(diǎn)對(duì)比分析它們的光學(xué)性能和電磁信號(hào)屏蔽效能。

2.1 分析準(zhǔn)備

選擇了透光率在 70% 左右，分別來自 3 個(gè)品牌的多層光學(xué)結(jié)構(gòu)隔熱膜 A，金屬鍍膜隔熱膜 B 和陶瓷隔熱膜 C。

2.2 光學(xué)性能

使用分光光度計(jì) Lambda 1050 測(cè)試隔熱膜的光譜數(shù)據(jù)（300～2500 nm），透射光譜曲線如圖 1 所示，并且使用LBNL（勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室）的 Optics6 和 Windows 5軟件根據(jù) GBT 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(cè)定》計(jì)算 3 種隔熱膜的主要光學(xué)性能參數(shù)，如表 1 所示。

圖1 幾種隔熱膜的太陽光透射光譜

表1 幾種隔熱膜的光學(xué)性能

從圖 1 可以看出，3 種隔熱膜都擁有非常不錯(cuò)的近紅外阻隔性能，其中多層結(jié)構(gòu)光學(xué)膜在 900～1100 nm波段的近紅外線透過率極低，而金屬鍍膜和陶瓷隔熱膜則在1200～1500 nm 波段的近紅外線阻擋更有優(yōu)勢(shì)。

從表 1 的光學(xué)性能計(jì)算結(jié)果可以看出，這 3 種隔熱膜的可見光透射比處于相互接近的水平，金屬鍍膜擁有最低的太陽能總透射比和遮陽系數(shù)，因此隔熱性能最佳，而陶瓷隔熱膜的隔熱性能相對(duì)最低，且太陽光吸收比最高，一次吸收的熱量最多。3 種隔熱膜的 U 值一致，對(duì)玻璃的保溫性能都沒有明顯的貢獻(xiàn)。

2.3 電磁信號(hào)屏蔽效能

考慮到玻璃貼膜使用于建筑圍護(hù)的玻璃表面，可能會(huì)影響電磁波信號(hào)在玻璃中的穿透，尤其 5G 時(shí)代到來，相比6 GHz 以下頻段，5G 技術(shù)使用的毫米波的路徑損耗與衰減更大。因此需要研究不同類型隔熱膜對(duì)電磁波信號(hào)的影響。

國際標(biāo)準(zhǔn)化組織 3 GPP（3rd Generation Partnership Project）定義了 5G NR（New Radio）的兩工作頻段：FR 1頻段（410～7125 MHz）和FR2頻段（24.25～52.6 GHz）。委托上海市計(jì)量測(cè)試技術(shù)研究院根據(jù) GB/T 30142—2013《平面型電磁屏蔽材料屏蔽效能測(cè)量方法》，對(duì)三種隔熱膜分別進(jìn)行 800～40000 MHz 頻段的屏蔽效能測(cè)試，同時(shí)包括了 FR1 和 FR2 的大部分頻段，電磁波屏蔽效能測(cè)試結(jié)果如表 2所示?？梢钥闯鋈N隔熱膜在電磁波屏蔽方面存在非常明顯的差異，其中多層結(jié)構(gòu)光學(xué)膜和陶瓷隔熱膜非常接近，一般在 0～0.5 dB，而金屬鍍膜則存在非常強(qiáng)的電磁波信號(hào)屏蔽，最高可以超過 30 dB。這可能是由于金屬鍍膜中含有大量的金屬成分，而多層結(jié)構(gòu)光學(xué)膜和陶瓷膜中則幾乎不含有金屬成分導(dǎo)致。

表2 幾種隔熱膜電磁波屏蔽效能測(cè)試結(jié)果

計(jì)算不同隔熱膜對(duì)電磁波功率的屏蔽效能比例，并且得到如圖 2 曲線，可以看出電磁波效能屏蔽在0.1～0.5 dB時(shí)，功率損失在 10% 以內(nèi)，電磁波屏蔽超過 20 dB 時(shí)，功率損失就會(huì)高達(dá) 99% 以上，因此金屬鍍膜對(duì)電磁波功率的影響在 800～40000 MHz 均超過了 99%，具有非常強(qiáng)的電磁信號(hào)屏蔽。

圖2 電磁波功率屏蔽比例

3 結(jié) 語

本文通過分析幾種常見技術(shù)類型的玻璃貼膜，通過300～2500 nm 光譜和電磁波信號(hào)屏蔽效能測(cè)試對(duì)比分析，結(jié)果表明：

（1）相同透光率級(jí)別的玻璃貼膜，金屬鍍膜的太陽能總透射比和遮陽系數(shù)均為最低，隔熱性能最佳，多層結(jié)構(gòu)光學(xué)膜次之，陶瓷膜相對(duì)最低，且吸熱最多。

（2）金屬鍍膜對(duì)電磁波信號(hào)存在非常高的屏蔽，對(duì)800～40000 MHz 電磁波存在 20～30 dB 的效能屏蔽，意味著 99% 以上的電磁波功率損失。多層結(jié)構(gòu)光學(xué)膜和陶瓷膜對(duì)電磁波信號(hào)的屏蔽很少，電磁波穿透功率損失在 10% 以內(nèi)。

采用貼膜對(duì)建筑玻璃進(jìn)行節(jié)能改造，金屬鍍膜產(chǎn)品具有最佳的隔熱節(jié)能效果，但同時(shí)也會(huì)對(duì)電磁波信號(hào)產(chǎn)品明顯的屏蔽，可能會(huì)導(dǎo)致室內(nèi)通信不良。多層結(jié)構(gòu)光學(xué)膜和陶瓷膜由于不含金屬成分，因此雖然節(jié)能效果略低于金屬鍍膜，但對(duì)電磁波信號(hào)幾乎不產(chǎn)生屏蔽，多層結(jié)構(gòu)光學(xué)膜擁有最佳的綜合性能。