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低辐射镀膜玻璃的节能优势及针对我国不同地区的设计方案
| 来源:中国幕墙网收集整理 作者:* 日期:2008-5-9 页面功能【字体：大 中 小】【打印】【投稿】【评论】【啄木鸟】 |
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在国家创建和谐社会、节能环保政策的倡导下，具有优越的隔热性能的低辐射镀膜玻璃迎来了春天。本文阐述了低辐射镀膜玻璃的生产工艺，产品特点以及中空Low-E玻璃的节能优势，并论述了针对我国不同地区的建筑节能玻璃的选用原则和设计方案。
[关键词] 低辐射镀膜玻璃、Low-E中空玻璃、节能、设计方案
1 概述
能源短缺是全世界面临的两大危机之一，它已成为我国实现可持续发展战略目标的一大瓶颈，一方面是能源紧缺，另一方面却存在严重的能源浪费。我国是建筑业大国，建筑业已经成为国民经济的重要支柱之一。目前，建筑能耗约占全国总能耗的三分之一以上，民用建筑和公共建筑单位能耗水平是欧洲的四倍，美国的三倍，不节能的建筑占到95％，这与国家倡导的和谐社会、节能政策是不相匹配的！按照国家节能目标和“十一五十大重点节能工程实施意见”的要求，新增建筑将实施50％的节能目标，北方严寒地区以及四大直辖市将实施65％的节能目标。《节能中长期专项规划》、《政府机构节能工程》等政策法规的实施，必将极大的推动Low-E中空玻璃等节能玻璃的应用。中高档次的建筑门窗及幕墙玻璃正向单银Low-E中空玻璃以及更高层次的双银Low-E镀膜中空玻璃方向发展。为响应国家法改委《中国节能技术政策大纲》的精神，实现国家节约能源和保护环境的战略，实施建筑节能势在必行。
低辐射玻璃，具有优异的隔热、保温性能，在目前全世界能源紧缺、节能和绿色环保呼声日高的形势下，是建筑节能中不可缺少的主要建筑材料之一。信义玻璃走在了时代的前列，深切领会了节能环保产品的生产和开发的重要性，加大了研发投入力度，每年拿出销售额的1％投入研发新产品，信义玻璃开发的系列节能环保产品，如可钢化的单银Low－E玻璃、双银Low－E玻璃、阳光控制膜玻璃等各种品种，同时具备开发其它镀膜玻璃产品的能力，如减反射膜玻璃、高反射膜玻璃、自清洁玻璃等。
2低辐射膜玻璃生产工艺及发展现状
2.1低辐射膜玻璃的生产工艺
低辐射镀膜玻璃的生产方法从工艺上可分为“在线”和“离线”两种。“在线”是指在浮法玻璃生产线上利用高温热解法生产镀膜玻璃。高温热解法分为热喷涂法和化学气相沉积法（CVD），目前多采用CVD法。该方法生产的玻璃品种单一、热反射性能较差，优点是制造成本低、可热弯加工。而离线镀膜是指镀膜独立于平板玻璃的生产过程之后，真空磁控溅射镀膜法是一种比较成熟的大面积离线镀膜方法。真空磁控溅射工艺制造的镀膜玻璃，品种丰富多彩、热反射性能优良、节能特性明显。其缺点是膜层易被氧化，热弯加工性能较差。表1列出了我国现有的主要Low－E玻璃生产线情况。
2.3低辐射镀膜玻璃的主要品种和性能
信义玻璃工程（东莞）有限公司，拥有目前国内产量、品种、技术含量领先的低辐射镀膜生产线，采用德国VACT公司先进的真空磁控溅射镀膜工艺，生产的各种镀膜产品在膜层物理性质、化学耐久性能均达到国际一流水平，产品符合国标GB/T18915.1-2002、英国BS6206:1981、美国ANSIZ97.1、澳洲AS/NIS 2208-1996等标准的要求。可根据不同地区节能的实际需要，为顾客提供不同型号的高透型LOW-E玻璃、遮阳型LOW-E玻璃和双银LOW-E玻璃，可生产厚度从3mm～19mm，最大尺寸为2400mm×3660mm的产品。
2.3.1高透型Low-E玻璃
1）具有较高的可见光透射率，采光自然、效果通透，有效避免“光污染”危害；
2）具有较高的太阳能透过率，冬季太阳热辐射透过玻璃进入室内增加室内的热能；
3）具有极高的中远红外线反射率，优良的隔热性能，较低U值（传热系数）。
适用范围：寒冷的北方地区。制作成中空玻璃（膜面在第3面）使用节能效果更加优良。
2.3.2遮阳型Low-E玻璃
1）具有适宜的可见光透过率和较低的遮阳系数，对室外的强光具有一定的遮蔽性；
2）具有较低的太阳能透过率，有效阻止太阳热辐射进入室内；
3）具有极高的中远红外线反射率，限制室外的二次热辐射进入室内。
适用范围：南方地区。它所具有的丰富装饰性能起到一定的室外实现的遮蔽作用，适用于各类型建筑物。从节能效果看，遮阳型不低于高透型，制作成中空玻璃节能效果更加明显。
2.3.3双银Low-E玻璃
双银Low-E玻璃，因其膜层中有双层银层面而得名，膜系结构比较复杂。它突出了玻璃对太阳热辐射的遮蔽效果，将玻璃的高透光性与太阳热辐射的低透过性巧妙地结合在一起，与普通LOW-E玻璃相比，在可见光透射率相同的情况下具有更低太阳能透过率。适用范围不受地区限制，适合于不同气候特点的广大地区。
2.3.4可异地加工LOW-E玻璃
普通LOW-E玻璃的膜系结构中，金属膜层是其主功能膜层，质地较软，与其他膜层结合力较弱，因此要求在成膜后短时间内必须合成中空玻璃使用。信义玻璃通过改良Low-E玻璃的膜层结构，增强膜层的附着力与膜层结构的稳定性，从而制造出可异地加工的Low-E玻璃与可钢化的Low-E玻璃。
3 Low－E玻璃隔热节能原理
3.1 Low-E玻璃与普通玻璃性能对比
传导和对流的热流失一经由双重玻璃窗控制后，其最重要的热量流失就是辐射，在低温和寒冷的气候中，热量从室内流失时，它就变得特别重要。低辐射镀膜玻璃对长波红外的反射率较高，能将热辐射反射返回原空间。
我国GB/T18915.2-2002镀膜玻璃标准中所规定的辐射率（E）低于0.15的要求，这是普通镀膜玻璃是无法达到的，而双银Low-E镀膜玻璃具有很低的遮阳系数和很高的可见光透过率，具有很低的K值和U值，可以满足该要求。测试表明，采用普通双层中空玻璃，室内能量的80％通过玻璃传输到室外；如果在双层中空玻璃内侧表面镀上一层无色的低辐射膜，则传输到室外的能量可降低到40％，如图2所示。低辐射镀膜玻璃窗隔热性能几乎可提高一倍，但重量和尺寸并不增加，也不明显减少阳光的透过。表2反映了不同结构的玻璃制品对于热量传递的阻隔对比情况，可以看出双银Low-E镀膜玻璃的隔热性能最优异。
3.2 双银Low-E中空玻璃的节能优势
双银Low-E玻璃主要在玻璃表面上利用磁控溅射法沉积多层膜材,在多层膜层材料中沉积两层以上的纯银基材而成的高性能玻璃制品。该膜是一种热反射原理膜，具有高可见光透射率、极高的远红外线反射率，该种覆盖双银层的双银Low-E低辐射镀膜玻璃可将98%以上的远红外热辐射反射回去，可使玻璃的辐射率E值由0.84以上降低到0.15以下，其遮阳系数SC可根据工程需要在0.2～0.7之间调动。
3.3 中空玻璃暖边技术的采用
中空玻璃的间隔条在导热系数上也是至关重要，槽铝式间隔条的应用非常广泛，而暖边技术在国内的应用还较少,它的性能与双银Low-E中空玻璃相结合，更体现出节能的优势,在相同的环境下对比使用,隔热效果存在明显提高。表3是木窗、塑窗、铝窗分别采用铝间隔条、TGI 暖边间隔条时，根据现有条件进行计算得出以下数据[4]：
4 针对我国不同地区的节能玻璃设计方案[5]
我国气候的显着特点是夏热冬冷，国家对室内热环境的基本要求是：城镇建筑冬季室内温度达到18℃，夏季室温低于30℃。因此，不同气候区域对于建筑外窗的热功及遮阳性能要求各有侧重，南方侧重于隔热，北方侧重保温，中原地区则要两者兼顾。
南方，夏热冬暖，全年平均日照高，平均气温高。我国的夏热冬暖的南方地区，不考虑冬季取暖，如海南、三亚、广州、深圳、香港、澳门等城市。我们需要：低的遮阳系数、低的U值、可供选择的可见光透过率，优先选用遮阳型Low-E玻璃，双银型Low-E玻璃。
对于北方，冬冷夏暖，全年平均气温低。我国的东北地区，日照充足，全年寒冷时间长达50天以上，夏季暖和，昼夜温差大。典型城市：哈尔滨、沈阳。我们需要：相对高的遮阳系数、低的U值、可供选择的可见光透过率，优先选择高透型Low-E玻璃。
而长江中下游地区，冬季寒冷，夏季炎热，冬天和夏天持续时间较长。典型城市：上海、南京、武汉、杭州等。我们需要：相对低的遮阳系数、低的U值、可供选择的可见光透过率，优先考虑选用遮阳型Low-E玻璃和双银Low-E玻璃。
5 展望
21世纪的前20年是我国建筑业发展的黄金时期，人口红利的到来使得人民对住房的需求强烈，舒适性和环保人性化的建筑是人们看重的根本。目前，我国每年建成的住房面积达16～20亿平方米，约占世界年总建筑面积总量的一半，预计到2010年底，我国房屋建筑面积为519亿平方米，其中城市171亿平方米，到2020年底，我国房屋建筑面积为686亿平方米，其中城市261亿平方米，建筑规模极其巨大[6]。然而，既有的近400亿平方米的建筑中99％以上的为高能耗建筑，新建的也大部分属于高能耗建筑，单位建筑面积的采暖费用约为发达国家的3倍以上，按照目前的发展水平，到2020年，我国的建筑能耗将达到10.89亿吨标准煤，空调的高峰负荷相当于10座三峡电站的满负荷运行。在公共建筑的全年能耗中，大约50%～60%消耗于空调制冷与采暖系统，而在这部分能耗中，大约20%～50%是由外围护结构传热所消耗。在整个围护结构中，通过玻璃传递的热量远高于其他围护结构。在现代化公共建筑中，大面积采用玻璃已成为趋势，在玻璃幕墙和门窗中，玻璃面积与框材相比占控制地位，是玻璃幕墙和门窗传热的主要部位。而目前，很多业主和发展商都没有考虑到今后整栋楼长期的采暖、制冷所需的费用，而对工程的一次性高投资产生疑惑。我们需要建筑设计师根据工程的实际地理位置和气候变化进行合理的计算，得出所使用的节能材料，这样才能够降低整栋大厦终身的惊人耗电费用。
我国是一个能源匮乏的国家，建筑节能势在必行。作为建材中使用最为广泛的材料之一，玻璃也是建筑幕墙结构中最为核心的一部分。在建筑美学设计上,不仅要要达到建筑采光要求、让人获得空间美感，更要满足《公共建筑节能设计标准》GB50189、《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113-2003等规定的要求。2008年北京的绿色奥运、环保奥运，奥运配套设施建设大量采用最新的节能环保材料，再到上海世博园的规划与设计，无不体现了国家的节能政策和导向。随着社会经济的发展，为实现国家“十一五”的节能目标，具有“绿色”、“环保节能”特性的单银Low－E中空玻璃、双银Low-E镀膜中空玻璃等将成为公共建筑和民用建筑的首选产品和主流产品，未来整个建筑业的强力需求必将推动我国整个建筑玻璃行业的迅猛发展。
参考文献
[1]汉斯·琼彻·格雷瑟,大面积玻璃镀膜,上海交通大学出版社,2006.
[2]戴法震 中国建筑材料科学研究院 《镀膜玻璃生产现状与发展》
[3]艾博理,《我国建筑镀膜玻璃的生产发展和市场》，建筑玻璃与工业玻璃，2006,4:22－30.
[4]张健,彭春雷,泰诺风TGI 暖边间隔条[R], 2006.
[5]董镛,张浙军,Low-E玻璃推广应用及离线镀膜技术的新进展,2006年中国玻璃行业年会论文集.
[6]王政，Low-E玻璃符合中国建筑节能战略要求，建筑玻璃与工业玻璃，2007,2:5
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