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        建筑外窗玻璃Low-E鍍膜技術(shù)性能分析

        2022-08-24 07:22:30徐凱亮鄧金燕
        山西建筑 2022年17期
        關(guān)鍵詞:透射比鍍膜層數(shù)

        李 赟,徐凱亮,鄧金燕

        (1.成都錦毅房地產(chǎn)開發(fā)有限公司,四川 成都 610000; 2.金地興蓉置業(yè)有限公司,四川 成都 610000; 3.內(nèi)江職業(yè)技術(shù)學(xué)院,四川 內(nèi)江 641100)

        目前,建筑節(jié)能設(shè)計是建筑技術(shù)設(shè)計中的專項設(shè)計。其設(shè)計的工程成本較高,故在選擇節(jié)能技術(shù)方案時,要兼顧節(jié)能效果和成本,考慮技術(shù)方案的效果收益。

        1 概況

        建筑節(jié)能設(shè)計對于外墻門窗的技術(shù)要求是控制室內(nèi)外的熱交換。室內(nèi)外的熱交換有兩種形式:熱輻射和熱傳遞。目前應(yīng)用較為成熟的玻璃熱工技術(shù)主要是鍍膜技術(shù)和復(fù)合玻璃中空技術(shù)。

        鍍膜技術(shù)是通過減少熱輻射實現(xiàn)遮陽保溫;復(fù)合玻璃中空技術(shù)是通過減少熱傳遞實現(xiàn)保溫節(jié)能。

        2 Low-E鍍膜技術(shù)

        2.1 建筑節(jié)能設(shè)計規(guī)范對建筑外窗玻璃有性能數(shù)據(jù)要求

        目前玻璃的熱工性能通過建筑節(jié)能法規(guī)確保普及。同時,在部分改善型和高端住宅中,對建筑節(jié)能性能的要求會高于規(guī)范要求。

        關(guān)于玻璃的熱工性能,目前在應(yīng)用中關(guān)注得比較多的玻璃的保溫節(jié)能參數(shù),在建筑節(jié)能設(shè)計中,選用的建筑外窗玻璃的熱工性能必須滿足節(jié)能規(guī)范的相關(guān)要求。

        2.2 Low-E鍍膜技術(shù)簡述

        太陽光約有一半能量由不可見的紅外線和紫外線構(gòu)成[1],相關(guān)研究給出的可見光能量轉(zhuǎn)化為熱能的比例不超過10%,故太陽光的熱效應(yīng)主要來自不可見光[2]。鍍膜技術(shù)的目的主要是有效降低紅外線的熱輻射量并確保可見光的透過率。

        Low-E玻璃又稱低輻射鍍膜玻璃,是在玻璃表面涂覆多層金屬或其他化合物組成的膜系產(chǎn)品[3],是目前應(yīng)用最廣泛的建筑外窗玻璃鍍膜技術(shù)。Low-E鍍膜技術(shù)可以有效透過可見光,阻擋熱輻射;選擇性的反射熱量,選擇性的透過可見光。

        Low-E鍍膜的構(gòu)造在宏觀上是一層厚度低于0.1 mm的薄膜;在微觀上的構(gòu)造分為單銀、雙銀、三銀(即一道、兩道、三道隔熱膜)。

        目前的Low-E鍍膜技術(shù)可以做到可見光的透過比例高、紅外線透過比例低。鍍膜的層數(shù)可以做到相同的玻璃透光率,而遮陽系數(shù)有差異,太陽紅外熱能總透射比差異是較大的(見表1)。

        表1 相同透光率,Sc,K,gIR值的對比

        2.3 幾個熱工學(xué)概念

        遮陽系數(shù)Sc:300 nm~2 500 nm波長(可見光與紅外波段)范圍內(nèi),實際通過玻璃的熱量與通過厚度為3 mm厚標準玻璃的熱量的比值。遮陽系數(shù)越小,阻擋陽光熱量向室內(nèi)輻射的性能越好[4]。

        導(dǎo)熱系數(shù)K:表征圍護結(jié)構(gòu)兩側(cè)空氣溫差為1 ℃,在單位時間內(nèi)通過單位面積的傳熱量,單位為W/(m2·K)[5]。

        太陽能總透射比g:太陽能總透射比,也稱太陽能得熱系數(shù)(SHGC),是指300 nm~2 500 nm波長(可見光與紅外波段)范圍內(nèi)太陽光直接透射比與二次傳熱的加和[6]。

        太陽紅外熱能總透射比gIR:780 nm~2 500 nm波長范圍內(nèi)的太陽光直接透射比與二次傳熱的加和[7]。

        太陽能總透射比g和紅外熱能總透射比gIR兩個概念有明顯差異。且Sc和g均為現(xiàn)行節(jié)能設(shè)計規(guī)范中的指標概念,也就是說,目前現(xiàn)行的節(jié)能設(shè)計規(guī)范指標,是以太陽300 nm~2 500 nm的全波段,包含可見與紅外能,合并計算的衡量玻璃隔熱性能的參數(shù)。太陽能總透射比g不同于太陽紅外熱能總透射比,基于遮陽系數(shù)進行的建筑節(jié)能設(shè)計,與建成建筑的實際能耗狀況相差甚遠。

        在Low-E玻璃發(fā)展之前,玻璃的透光性和反射性并不具有明顯的光譜選擇特性,也就是說,玻璃在不同波長條件下的透射率和反射率變化不明顯,g值的大小可以近乎完整的表征玻璃的得熱能力。隨著Low-E玻璃的發(fā)展,人們可以通過在玻璃表面鍍制銀膜(或其他金屬薄膜)來控制太陽光透過及反射的波長范圍, Low-E玻璃在可見光380 nm~780 nm波段范圍內(nèi),具有較高的透射率及較低的反射率;在780 nm~2 500 nm的紅外波段范圍內(nèi),具有極低的透射率及較高的反射率,這樣既可以保證較好的采光效果,又可以達到隔熱保溫的目的。

        用太陽紅外熱能總透射比gIR來核定建筑能耗,更符合實際能耗狀況。

        2.4 Low-E膜對太陽光的選擇性過濾分析

        由圖1可見不同的Low-E膜層數(shù),可見光的過濾量差異并不大。但是對于紅外光的過濾量差異就很大了。圖1中在透光率相同的條件下,不同層數(shù)的Low-E膜層數(shù),其遮陽系數(shù)Sc比值為0.55∶0.40∶0.33,其太陽紅外熱能總透射比gIR比值為30∶12∶4。同樣的可見光透射率,Sc和gIR差異較大,多層Low-E鍍膜技術(shù)對于玻璃的隔熱性能提升效果非常明顯。

        從規(guī)范指標遮陽系數(shù)Sc的角度進行比較,遮陽系數(shù)Sc的值相同時,透光率和gIR的比值情況見表2,可見在相同的Sc值條件下,三層Low-E鍍膜的透光率是大于單層鍍膜的;三層Low-E鍍膜的gIR為單層鍍膜的1/7。

        2.5 Low-E膜對傳熱系數(shù)K值的控制效果

        規(guī)范實例:根據(jù)2017年發(fā)布實施的《四川省居住建筑節(jié)能65%設(shè)計導(dǎo)則》中表“D.0.3 玻璃配合不同窗框的整窗傳熱系數(shù)”,就整窗傳熱系數(shù)而言,將復(fù)合玻璃“6透明+12A+6透明”替換為“6高透光三銀Low-E+12A+6透明”后,整窗傳熱系數(shù)可由3.2 W/(m2·K)降低至2.4 W/(m2·K),降幅0.8 w/(m2·K)。

        3 結(jié)語

        綜上,對于控制建筑外窗傳熱系數(shù)K而言:Low-E鍍膜效果最好,成本較低;增加中空層數(shù)效果好,成本高。并且,設(shè)置鍍膜和增加鍍膜的層數(shù)是不會影響鋁合金型材的截面尺寸,不會對設(shè)計產(chǎn)生連帶影響,也不會對工程產(chǎn)生連帶的成本增加。所以設(shè)置Low-E鍍膜和增加其設(shè)置的層數(shù),是提高建筑外窗節(jié)能性能的低成本高效措施,應(yīng)在工程中有限選用。

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