LowE玻璃的熱工性能評價指標

1、L o w - E 玻 璃 的 熱 工 性 能 評 價 指 標引言隨著全球能源供給危機的日益加劇,能源將成為制約各國經(jīng)濟的主要因素.我國提出 了社會經(jīng)濟和能源可持續(xù)開展戰(zhàn)略,建設節(jié)約型社會,在實現(xiàn)國民經(jīng)濟快速開展的同時努 力降低單位GDP勺能源消耗.而建筑行業(yè)的節(jié)能潛力巨大,在不斷提升人們居住環(huán)境舒適 度的同時,降低建筑耗能總量,有效緩解能源的供需矛盾,既具有實際經(jīng)濟意義,又具有 重要的社會意義和環(huán)保價值.建筑物中通過門窗散失的熱量約占整個建筑物采暖或制冷能 耗的50%而通過玻璃流失的熱量約占整個窗戶流失熱量的 80%因此,如何降低經(jīng)玻璃流 失的熱量損失對整個建筑物的節(jié)能至關(guān)重要.Low-E玻

2、璃由于其對長波紅外輻射具有良好的阻擋作用,而紫外及可見光根本通過, 具有優(yōu)異的隔熱、保溫性能.是降低建筑物能耗的有效途徑.1Low-E玻璃節(jié)能原理1.1 太陽輻射光譜如圖1所示,太陽輻射主要集中在可見光局部(380780nm),波長大于可見光的紅外線 (>780nm)和小于可見光的紫外線(<380nm)的局部較少.在全部輻射能中,波長在1504000nm 的占99%Z上,且主要分布在可見光區(qū)和紅外區(qū),前者占太陽輻射總能量的約50%后者占約43%紫外區(qū)的太陽輻射能很少,只占總量的約 7%圖1中NIR是近紅外波段,近紅外輻射照射到物體(如建筑物、室內(nèi)家具)上時,將會 轉(zhuǎn)換成遠紅外線再次

3、輻射出來.IR是遠紅外區(qū),是22c黑體的遠紅外輻射強度,暖氣、人 體、炎熱路面等所發(fā)出的熱輻射主要集中在此波段上.1.2 各種Low-E玻璃的透過光譜分析分析圖2、圖3可知,與普通玻璃相比,鍍膜玻璃在近紅外波段內(nèi)的透過相應減少, 且從單銀到雙銀再到三銀明顯減少,從而阻擋熱輻射.尤其是三銀Low-E玻璃,具有高的可見光透過率,從而保證了高的采光性,同時具有最低的近紅外透過率,從而有效地阻擋 了熱輻射.2Low-E中空玻璃的傳熱原理由于離線Low-E玻璃極易氧化,故不會單片使用.通常 Low-E玻璃是由2片或多片玻 璃組合而成,每片玻璃間用硅酮膠密封形成中空腔,中空腔內(nèi)充有枯燥的空氣或惰性氣體.根

4、據(jù)能量傳遞原理,如圖4所示,當Low-E中空玻璃兩側(cè)有溫差時,熱量就會從溫度 高的一側(cè)通過構(gòu)件傳遞到溫度低的一側(cè).其傳熱可分為兩局部,一局部為太陽直接傳熱 SHGC另一局部為室內(nèi)外溫差引起的傳熱.室內(nèi)外溫差引起的傳熱主要包括：(1)室外環(huán)境與構(gòu)件外外表的輻射與對流;(2)各層玻 璃板內(nèi)部的熱傳導；(3)中空腔內(nèi)氣體的導熱、對流;(4)中空腔玻璃板之間的輻射;(5)構(gòu)件 內(nèi)外表與室內(nèi)環(huán)境的輻射與對流.3Low-E中空玻璃的熱工性能評價指標Low-E中空玻璃的熱工性能根據(jù)Low-E中空玻璃的傳熱原理,引用以下參數(shù)來評價3.1 ?傳熱系數(shù)所謂傳熱系數(shù)是指在構(gòu)件兩側(cè)溫差為1C時,單位時間、通過構(gòu)件單位

5、面積所傳遞的熱量叫總傳熱系數(shù).目前國內(nèi)普遍使用美國標準的U值,對于整個門窗系統(tǒng)用Uw來表示,而本文研究的Low-E中w空玻璃用Ug來表示.根據(jù)Low-E中空玻璃的傳熱原理,Ug可用下式g來計算：1/Ug=1/ho+1/hi+ 2 1/(hg+hr)+ 2 (dm+rm)(1)其中：h=42T3/(1/E1+1/E2-1)(2)式中：ho、hi 一分別是玻璃室外側(cè)、室內(nèi)側(cè)外表的換熱系數(shù)；hg第n間隔層氣體的傳熱系數(shù),普通單中空玻璃n取1,雙中空n取2,依次類推；hr 第n間隔層兩側(cè)玻璃外表的輻射傳熱系數(shù),普通單中空玻璃n取1,雙中空n取2, 依次類推；E1、E2-第n間隔層兩側(cè)玻璃外表的輻射率,

6、普通單中空玻璃n取1,雙中空n取2,依次類推；dm rmL分別是第m層玻璃的厚度和熱阻；普通單中空玻璃有兩塊,mM 2,雙中空m 取3,依次類推.綜合式(1)、式(2)可知影響Low-E中空玻璃U值的因素有以下兒點:圖5是以4mmLow-映璃+12mM隔11充90%J氣+4m柏玻的Low-E中空系統(tǒng)的Ug值 與輻射率關(guān)系的實測圖：從圖5可知,在其它條件不變的情況下,輻射率越低,U越低,節(jié)能效果越好.圖6是Low-E玻璃的不同間隔框?qū)挾榷@得的 U值的實際值.從圖6可見,隨著氣體間隔層厚度增加,U值先增加后降低,到16mna降低至最低后 又緩慢上升,而不是無限地低.這是由于氣體間隔層內(nèi)同時存在傳

7、導、對流和輻射三種傳 熱方式.當間隔層較小時,對流根本不存在,主要由傳導引起U值的變化,而當氣體間隔層增加到一定的厚度時,對流顯現(xiàn)出作用,U值反而升高了.所以,Low-E中空玻璃并非問隔框越厚越好,具有一個最優(yōu)的厚度約16mm表1給出了 4mmLow-Ef 4mms玻之間填充不同的氮氣含量或空氣、不同間隔框厚度 時U值的變化.可見,采用低導熱系數(shù)的惰性氣體對降低U值有明顯的效果.3.2 ?遮陽系數(shù)Sc遮陽系數(shù)Sc是透過玻璃的陽光獲取量與相同條件下透過單層 3mme色玻璃的陽光熱獲 取量的比值.按美國標準,假設的夏季條件下,通過 3mn6玻的陽光熱獲取量與陽光輻射量之比為 0.87 ,該數(shù)值被稱

8、為陽光獲取因子“ SHGF.“SHGC被稱為陽光熱獲取系數(shù),該系數(shù)是通過玻璃的陽光熱獲取量與陽光輻射量的百分比.所以：Sc=SHGC/SHGF3對低緯度的炎熱地區(qū),我們很容易理解,建筑物希望盡可能低的遮陽系數(shù),從而降低 制冷費用.但對于高緯度的嚴寒地區(qū),對遮陽系數(shù)的要求,并非如人們想象的那樣越高越 好,以下兩圖比擬了嚴寒地區(qū)冬季及夏季和全年的能耗與遮陽系數(shù)的關(guān)系：從圖7、圖8可以看出,對于嚴寒地區(qū)的公共區(qū)域,冬季的能耗雖然隨著遮陽系數(shù)的 降低而有小幅度升高,但由于夏季的能耗隨著遮陽系數(shù)的降低大幅度降低,所以對總能耗 來說,仍然是遮陽系數(shù)越低,能耗越低.3.3 選擇系數(shù)rLow-E玻璃從單銀到雙銀甚至到三銀的開展過程,除了追求更低的傳熱系數(shù)以外,更 重要的是為了解決對建筑玻璃的高采光性能與盡可能低的遮陽系數(shù)矛盾.選擇系數(shù)r就是用來衡量這對矛盾的指標：r=Tvis/Sc(4)式(4)中Tvis表示可見光透過率,Sc