LOW-E玻璃的隔熱原理

1、LOW-E玻璃的隔熱原理8 x5 1 M8 q2 D; y7 n在20世紀70年代中期，人們發(fā)現(xiàn)雙層玻璃窗熱傳遞的大部分，是從一層玻璃向另一層玻璃的紅外輻射交換產(chǎn)生的。因此，只要減小雙層玻璃中任何一個表面的發(fā)射率，就能大大減少輻射熱的傳遞。這就是LOW-E玻璃的來由。 . ; _& q7 j8 m0 ?對于沒有鍍覆任何涂層的兩片白玻璃來說，相互間的長波輻射交換程度很高，約為通過此間層熱量的總交換60%.在玻璃表面鍍覆Low-E涂層，兩片玻璃之間的長波輻射交換將大幅度降低。由此可見，LOW -E做成雙層才效果好，且保溫效果比單層玻璃更為優(yōu)秀，非常適用于冬季寒冷的北方。有資料表明:白玻璃的發(fā)射率為

2、0.84，鍍有發(fā)射率為0.2的涂層后，其輻射交換率就降低了3/4，因此傳熱系數(shù)值也隨之降低了。在玻璃厚度為4mm，空氣厚度為12mm時，雙層玻璃的傳熱系數(shù)約為2.8W/(m2*k)，如果鍍覆LOW-E后，傳熱系數(shù)降低為1.8 W/(m2*k)。LOWE的優(yōu)點很明顯，由于鍍覆的膜很薄，它對短波輻射是基本透明的，使紫外線和可見光基本通過，而對長波紅外線輻射是不透明的。也就是說，冬天保持室內(nèi)熱能，使其難以向外散發(fā)，而夏天將室外高溫散發(fā)出的大量熱輻射反射回去，使其難以進入室內(nèi)，做到“冬暖夏涼”。LOW-E分為在線和離線兩類。一般來說在線LOW-E質(zhì)量比較穩(wěn)定，不象離線那樣容易氧化失效，壽命比較長，缺點

3、在于隔熱效果不如離線好，如果想通過加厚鍍覆層來提高隔熱效果，則玻璃顏色會迅速加深，透光率大幅度降低。離線LOW -E隔熱效果好，必須雙層使用，并且生產(chǎn)后需要馬上加工成雙層，如果工藝不到位，鍍覆層容易氧化，造成透明度下降。在線和離線是各有優(yōu)缺點。優(yōu)質(zhì)LOW-E一般使用壽命可以達5年以上，但是與建筑幾十年的壽命相比還是過于短暫。特別是離線的LOW-E，易氧化也怕氧化，因為不管是更換玻璃還是更換玻璃框都會給建筑物的日常使用帶來非常大的麻煩。據(jù)悉在美國有最新技術(shù)，通過在每片玻璃上打個小孔注入化學劑，來延長LOW-E的使用壽命，工藝復雜，成本高。但是不管如何，LOWE的更換和維護明顯不如膜和涂劑來得簡單

4、。 早期人們對玻璃的要求僅是透光、平整和外觀質(zhì)量好。隨著能源及環(huán)境政策的不斷深入落實，節(jié)能建筑、綠色建筑、環(huán)境友好性建筑等概念日益得到了人們的認可，并迅速發(fā)展起來。這些類型的建筑都對玻璃提出了越來越多的光學熱工性能指針要求，由此也誕生了更多的新型玻璃品種。在實際選購玻璃時，一方面建筑設計師會提出多項指針要求企業(yè)加工玻璃產(chǎn)品，另一方面企業(yè)也會盡可能全面地標示出自己產(chǎn)品的光學熱工性能供客戶選擇。準確地了解和分析這些特性參數(shù)，才能選擇到適合的玻璃產(chǎn)品，從而使建筑物符合標準規(guī)定的性能要求。但由于光學熱工性能指針專業(yè)性較強，普及應用時間較短，容易出現(xiàn)理解不清和表達錯誤。因此，本文將有關(guān)建筑玻璃常用的光學

5、熱工性能指針進行列舉和解釋，供生產(chǎn)和應用中相關(guān)技術(shù)人員準確理解及使用。* v$ O, s, | W: K6 |; 玻璃表面輻射率:也稱為E值。從Low-E玻璃開始這一詞匯就頻繁地被使用，是判斷是否為Low-E玻璃的標準，也是表征節(jié)能特性的重要指標，直接影響著玻璃傳熱系數(shù)的大小。定義為玻璃表面單位面積輻射的熱量同單位面積黑體在相同溫度，相同條件下輻射熱量之比，數(shù)據(jù)范圍為0-1。輻射率越低，玻璃吸收熱量的能力越低，反射熱量能力越強。耀華在線Low-E玻璃的輻射率低于0.2，能良好地反射80%以上的遠紅外熱量，具有優(yōu)良的節(jié)能性能;而普通玻璃的輻射率為0.84，僅能反射11%左右的熱量。玻璃的輻射率使

6、用紅外光譜儀測定后經(jīng)計算得出，國內(nèi)依據(jù)的標準是GB/T2680,國際標準是ISO10292。1 B& q. T; K/ g0 g可見光透射比Light transmittance;簡寫為Tvis,是最早被普及使用的玻璃光學性能參數(shù)。這一指標不僅影響著建筑的通透效果，還直接影響著室內(nèi)的照明能耗，所以在公共建筑節(jié)能設計標準中提出了“當窗墻比小于0.4時，玻璃的可見光透射比不應小于0.4”的限制耍求。+ Y$ C0 E$ y: h$ S+ e V 可見光反射比Light reflectance:可簡寫為Rvis,主要用于限制玻璃幕墻的反射“光污染”現(xiàn)象。在玻璃幕墻光學性能標準中做了如下限定:“玻璃幕

7、墻應采用反射比不大于0.30的幕墻玻璃”，“主干道、立交橋、高架路兩側(cè)建筑物高20m以下部分，其余路段高10m以下部分如使用玻璃幕墻，應采用反射比不大于0.16的玻璃”。 太陽光直接透射比Solar direct transmittance:縮寫為Tsol,在太陽光譜(300nm至2500nm)范圍內(nèi)，直接透過玻璃的太陽能強度對入射太陽能強度的比值。它包括了紫外、可見和近紅外能量的透射程度，但不包括玻璃吸收直接入射的太陽光能量后向外界的二次傳遞的能量部分。兩塊太陽光直接透射比相同的玻璃向室內(nèi)傳遞的總太陽能量不一定相同，例如耀華12mm白玻與4mm在線Low-E的Tsol同為69%,但后者的總太

8、陽透過能量(SHGC)比前者低4%。因此Tsol指標不能直接用于節(jié)能計算，通常用于導出其它參數(shù)。. 9 n6 e( t* m: y- M$ 太陽光直接反射比Solar direct reflectance:縮寫為Rsol，在太陽光譜(300nm至2500nm)范圍內(nèi)，玻璃反射的太陽能強度對入射太陽能強度的比值。在實際使用中，此項指標控制的是玻璃幕墻所形成的反射“熱污染”，因為太陽光中的可見光和近紅外光都能形成熱量，尤其是在外形具有凹面結(jié)構(gòu)的玻璃幕墻上，會形成一個“太陽灶”的效果，將熱量匯集于一小塊區(qū)域，該區(qū)域及附近的環(huán)境就會受到嚴重的加熱影響。紫外線透射比UV-transmittance:通常

9、縮寫為TUV，指在紫外線光譜(280nm至380nm)范圍內(nèi)，透過玻璃的紫外線光強度對入射光強度的百分比。由于太陽光中的紫外線對皮膚和家具油漆表面有損害，所以在設計大面積窗戶和采光頂時，對此指針要予以限制，普通6mm白玻的紫外線透過率在60%多，降低紫外線透過率的最好辦法是用PVB膠片做夾膠玻璃，用兩片3mm白玻中間加上PVB膠片能夠降低到5%。太陽能總透射比Total solar energy transmittance:也稱為太陽得熱系數(shù)(SHGC)、得熱因子、g值等。是通過門窗或幕墻構(gòu)件成為室內(nèi)得熱量的太陽輻射與投射到門窗或幕墻構(gòu)件上的太陽輻射的比值。太陽能總透射比包括太陽光直接透射比T

10、sol和被玻璃及構(gòu)件吸收的太陽輻射再經(jīng)傳熱進入室內(nèi)的得熱量。這一指標是建筑節(jié)能計算中的重要參考因素，直接影響著室內(nèi)的采暖能耗和制冷能耗。但是人們在選購玻璃時習慣上使用遮陽系數(shù)數(shù)據(jù)來體現(xiàn)太陽光總透射比的高低。遮陽系數(shù)Shading Coefficient:縮寫為SC,在GB/T2680中稱之為遮蔽系數(shù)(縮寫為Se)。是在建筑節(jié)能設計標準中對玻璃的重要限制指標，指太陽輻射能量透過窗玻璃的量與透過相同面積3mm透明玻璃的量之比。SC用樣品玻璃太陽能總透射比除以標準3mm白玻的太陽能總透射比(GB/T2680中理論值取0.889，國際標準中取0.87)進行計算，SC=SHGC0.87(或0.889)。

11、遮陽系數(shù)越小，阻擋陽光熱量向室內(nèi)輻射的性能越好。但只在炎熱氣候地區(qū)和大窗墻比時，低遮陽系數(shù)的玻璃才有利于節(jié)能，在寒冷地區(qū)和小窗墻比時，高遮陽系數(shù)的玻璃更有利于利用太陽熱量降低采暖能耗而實現(xiàn)節(jié)能。; l/ z2 f* z. C$ K- : L相對增熱量:是指綜合考慮溫差傳熱和太陽輻射對室內(nèi)的影響，通過玻璃獲得和散失的熱量之和。相對增熱量=(室外溫度-室內(nèi)溫度)X傳熱系數(shù)K+太陽照射強度X遮陽系數(shù)SCX0.87。大于0時，表示室內(nèi)獲得的熱量越來越多;小于0時，表示室內(nèi)向外散失的熱量越來越多。天氣炎熱時室外溫度高，公式第一項為正值，向室內(nèi)傳熱，此時K值和SC越小，玻璃相對增熱量越小，有利于降低制冷能

12、耗。天氣寒冷時室外溫度低，公式第一項為負值，向室外傳熱，第二項太陽輻射向室內(nèi)傳熱，則SC越大，太陽輻射進入的熱量越有利于彌補向室外散失的熱量。所以在寒冷氣候時，玻璃SC值越高，越能減少采暖能耗。0 l+ d0 ! R( r4 a; A; Z+ C2 H傳熱系數(shù):簡稱為K值或u值(對于玻璃而言，兩者僅是簡稱不同而己)。是建筑節(jié)能設計標準對玻璃的重要限定值，指在穩(wěn)定傳熱條件下，玻璃兩側(cè)空氣溫差為1度時，單位時間內(nèi)，通過1平方米玻璃的傳熱量，以W/(m2k)或W/（m2)表示。國外的U值以英制單位表示為Btu/hr/ft2/F，英制單位U值乘以5.678的轉(zhuǎn)換系數(shù)得到公制單位U值。傳熱系數(shù)越低，說明

13、玻璃的保溫隔熱性能越好。單片普通玻璃的傳熱系數(shù)約為5.8 W/(m2K)，單片耀華Low-E約為3.6W/(m2K);普通6+12+6中空玻璃約為2.9 W/(m2K)，相同配置的Low-E中空傳熱系數(shù)在1.9W/(m2k)以下?？聪履粔σ?guī)范GB21086-2007一般風壓看風荷載標準值水密一般是按風荷的75%.且固定部份取值不宜低于700pa,氣密一般不低于3級平面變形按主體結(jié)構(gòu)彈性層間位移限值的3倍來考慮玻璃幕墻新規(guī)范、工程檢驗標準的探討和介紹山東省建筑科學研究院(山東省建設機械質(zhì)量監(jiān)督檢測中心)李 承 偉山東省建設機械質(zhì)量監(jiān)督檢測中心作為我省的專職建筑幕墻檢測單位，同時也作為國家工業(yè)產(chǎn)品

14、生產(chǎn)許可證指定檢測單位，近年來，對我省建筑幕墻工程進行了長期的測試和跟蹤調(diào)查，初步掌握了我省建筑幕墻工程制造質(zhì)量和施工水平的第一手資料。對比國內(nèi)先進企業(yè)的技術(shù)水平，我省幕墻企業(yè)不僅在生產(chǎn)技術(shù)水平上存在一定的差距，同時，在對建筑幕墻的技術(shù)設計和施工手段上也存在一定的距離，重點反映在對規(guī)范的理解和貫徹上存在較大的差距。下面，就針對建筑幕墻的設計、計算及對規(guī)范的理解等方面，談一下我們的看法。一、玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范JGJ102-2003修訂內(nèi)容概述玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范JGJ102-2003自2004年1月1日起實施，原行業(yè)標準玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范JGJ102-96同時廢止。JGJ102-2003修訂

15、內(nèi)容較大，不僅增加了強制性條款、而且還增加了全玻幕墻及點支承幕墻內(nèi)容、對其他內(nèi)容也進行了較大的修訂。(一)增加的強制性條款：1、硅酮結(jié)構(gòu)密封膠在隱框和半隱框玻璃幕墻中使用，其玻璃與鋁型材的粘結(jié)必須采用中型硅酮結(jié)構(gòu)密封膠。硅酮結(jié)構(gòu)密封膠使用前，應經(jīng)國家認可的檢測機構(gòu)進行與其相接觸材料的相容性和剝離粘結(jié)性試驗，并應對邵氏硬度、標準狀態(tài)下拉伸粘結(jié)性能進行復驗。檢驗不合格的產(chǎn)品不得使用。進口硅酮結(jié)構(gòu)密封膠應具有商檢報告。硅酮結(jié)構(gòu)密封膠和硅酮建筑密封膠必須在有效期內(nèi)使用。硅酮結(jié)構(gòu)密封膠應根據(jù)不同的受力情況進行承載力極限狀態(tài)驗算。除全玻幕墻外，不應在現(xiàn)場打注硅酮結(jié)構(gòu)密封膠。2、結(jié)構(gòu)件應按規(guī)定驗算承載力和撓

16、度并達到規(guī)范要求。立柱主要受力部位鋁型材截面開口部位的厚度不應小于3.0mm，閉口部位的厚度不應小于2.5mm；型材孔壁與螺釘之間直接采用螺紋受力連接時，其局部厚度尚不應小于螺釘?shù)墓Q直徑；鋼型材截面主要受力部位的厚度不應小于3.0mm。橫梁主要受力部位鋁合金型材的厚度不應小于2.0mm；當橫梁跨度大于1.2 m時，其截面主要受力部位的厚度不應小于2.5mm。型材孔壁與螺釘之間直接采用螺紋受力連接時，其局部截面厚度不應小于螺釘?shù)墓Q直徑。鋼型材截面主要受力部位的厚度不應小于2.5mm。3、人員流動密度大、青少年或幼兒活動的公共場所以及使用中容易受到撞擊的部位，其玻璃幕墻應采用安全玻璃；對使用中

17、容易受到撞擊的部位，尚應設置明顯的警示標志。(二)全玻幕墻的主要內(nèi)容：面板玻璃的厚度不宜小于10mm，當面板玻璃為夾層玻璃時，其單片厚度不應小于8 mm。玻璃肋的截面厚度不應小于12mm，截面高度不應小于100mm。而且，該條為強制性條款。在風荷載標準值作用下，玻璃肋的撓度限值宜取其計算跨度的1/200。采用浮頭式連接件的幕墻玻璃厚度不應小于6 mm；采用沉頭式連接件的幕墻玻璃厚度不應小于8 mm。玻璃之間的空隙寬度不應小于10 mm，且應采用硅酮建筑密封膠嵌縫。該部分為強制性條款。點支承玻璃幕墻的支承結(jié)構(gòu)宜單獨進行計算。無論單根型鋼或鋼管作為支承結(jié)構(gòu)、采用桁架或空腹桁架作為支承結(jié)構(gòu)，在風荷載

18、標準值作用下，其撓度極限宜取其跨度的1/250。張拉桿索體系應在正反兩個方向上形成承受風荷載或地震作用的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)體系，連接件、受壓桿或拉桿宜采用不銹鋼材料，桿件直徑不宜小于10mm,拉索鋼絞線直徑不宜小于8 mm。拉桿不宜采用焊接，拉索不應采用焊接。在風荷載標準值作用下，其撓度極限宜取其跨度的1/200。張拉桿索體系的預拉力最小值，應使拉桿或拉索在荷載設計值作用下保持一定的預拉力儲備。(三)其他內(nèi)容的修訂：1、幕墻材料：對鋁合金型材表面處理層的厚度提出了明確的要求，如表面陽極氧化膜厚度不低于AA15級，即平均膜厚t15um, 局部膜厚 t12um。當使用碳素鋼和低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼采用氟碳漆噴涂

19、或聚氨酯漆噴涂時，涂層的厚度不宜小于35um；在空氣污染嚴重及海濱地區(qū)，涂層的厚度不宜小于45um。幕墻玻璃應進行機械磨邊處理，磨輪的目數(shù)應在180目以上，倒棱寬度不宜小于1 mm。因此，幕墻玻璃不宜使用砂帶磨邊機磨邊倒角。中空玻璃氣體層的厚度不應小于9 mm，中空玻璃應采用丁基熱熔密封膠和硅酮結(jié)構(gòu)密封膠兩道密封，而且，第二道密封應采用專用打膠機進行混合、打膠，即應使用雙組分結(jié)構(gòu)膠。其鍍膜面應朝向中空氣體層。2、建筑設計：幕墻抗風壓性能應滿足在風荷載標準值作用下，其變形不超過規(guī)定值，并且不發(fā)生任何損壞。玻璃幕墻的氣密性能不應低于3級，其所對應的性能參數(shù)是固定縫部位空氣滲透性能0.05q0.10

20、m3/mh，可開啟縫部位空氣滲透性能1.5q2.5m3/mh。與JGJ102-96要求相同。玻璃幕墻的水密性能在熱帶風暴和臺風襲擊的地區(qū)固定部位水密性不宜小于1000Pa，其他地區(qū)固定部位水密性不宜小于700Pa，開啟部位水密性等級宜與固定部位相同。因此，可以為開啟部位水密性不小于150Pa即可。該要求較JGJ102-96“玻璃幕墻開啟部分的雨水滲透壓力應1大于250Pa?！庇兴档?。幕墻玻璃之間的拼接膠縫寬度不宜小于10mm，小于JGJ102-96中15 mm的要求?？蛑С胁Ａ粔Γ瞬捎冒踩Ａ?；點支承玻璃幕墻的面板玻璃應采用鋼化玻璃，玻璃肋應采用鋼化夾層玻璃。但，必須首先滿足強制條款的要

21、求。玻璃幕墻與各層樓板、隔墻外沿間的縫隙，當采用巖棉或礦棉封堵，其厚度不應小于100 mm，宜采用不小于1.5mm的鍍鋅鋼板承托。3、結(jié)構(gòu)設計：半鋼化玻璃強度設計值可取浮法玻璃強度設計值的2倍。風荷載標準值所使用參數(shù)、系數(shù)應按建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB50009的規(guī)定采用。并且不應小于1.0kN/m2。因此，無論風荷載標準值無論多小，都不應小于1.0kN/m2。幕墻與主體采用后置錨栓連接時：每個連接節(jié)點不應少于2個錨栓，錨栓直徑不小于10mm，且應通過計算確定，承載力設計值不應大于其極限承載力的50%，應進行現(xiàn)場試驗，必要時進行極限拉拔試驗。幕墻與砌塊結(jié)構(gòu)連接時，宜在主體結(jié)構(gòu)上增設鋼筋混凝土或鋼結(jié)構(gòu)

22、梁、柱。輕質(zhì)填充墻不應作為幕墻的支承結(jié)構(gòu)。硅酮結(jié)構(gòu)密封膠的粘結(jié)寬度不應小于7mm，且不應大于12mm，厚度不應小于6mm。單片玻璃厚度不應小于6mm。風荷載標準值作用下，四邊支承玻璃的撓度限值宜取其短邊邊長的1/60。上、下立柱之間應留有不小于15mm的縫隙，閉口型材可采用長度不小于250mm的芯柱連接。立柱與主體之間每個受力連接部位的連接螺栓不應少于2個，直徑不宜小于10mm。二、建筑幕墻風荷載計算方法三個規(guī)范的比較對比和統(tǒng)計分析玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范JGJ102-2003自2004年1月1日開始施行。在該規(guī)范風荷載標準值的計算中各系數(shù)的采用與JGJ102-96有了很大的不同。同時，在條文說明

23、中，對各系數(shù)又提出了與建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB50009-2001不同的要求。下面對按照GB50009-2001、JGJ102-2003、JGJ102-96三個規(guī)范計算風荷載標準值時，采用系數(shù)的不同作以比較。對由此影響而導致的計算結(jié)果的不同進行統(tǒng)計分析。(一)按照GB50009-2001規(guī)范：對垂直于建筑物表面的風荷載標準值，當計算圍護結(jié)構(gòu)時wk=gzszw0式中：gz 高度Z處的陣風系數(shù) s 風荷載體型系數(shù) z 風壓高度變化系數(shù) w0 基本風壓1、陣風系數(shù)gz可按公式確定，也可按照規(guī)范中數(shù)據(jù)表取值。 gz=k(1+2f)=k(1+20.5351.8(0.16)(z/10)-，在式中： k 地面粗

24、糙度調(diào)整系數(shù)，地面粗糙度指數(shù)，z 計算位置離建筑物地面的高度。2、體型系數(shù)s 采用局部風壓體型系數(shù)：外表面正壓區(qū)按表采用，一般為0.81.0；負壓區(qū)，對墻面取-1.0；對墻角邊取-1.8，墻角邊的作用寬度為房屋寬度的0.1倍或房屋平均高度的0.4倍，取小者，但不小于1.5m。3、高度變化系數(shù)z應根據(jù)地面粗糙度確定，地面粗糙度分為A、B、C、D四類，可簡略地以房屋2km半圓影響范圍內(nèi)建筑物的平均高度h來劃分，當h18m(相當于6層樓高)為D類，當9mh18m為C類，當h9m為B類。對于C類cz=0.616(z/10)0.44。4、基本風壓w0為當?shù)?0年一遇的最大風壓。(二)按照JGJ102-2003規(guī)范：雖然計算公式與GB50009-2001相同，且各項系數(shù)要求按照GB50009-2001的規(guī)定采用，但在JGJ102-2003條文說明中有附加規(guī)定如下。1、體型系數(shù)s：由于圍護結(jié)構(gòu)大多有開啟窗，所以還應考慮室內(nèi)壓，因此，對于墻面可取-1.2。對于墻角部位可取-2.0。2、JGJ102-2003規(guī)范中規(guī)定風荷載標準值不應小于1.0kN/m2。(三)按照JGJ102-96規(guī)范:1、陣風系數(shù)Z為瞬時風壓陣風系數(shù)，取為2.25。2、體型系數(shù)s對于豎直幕墻外表面按1.5取用。3、高度變化系數(shù)z同樣根據(jù)地面粗糙度確定，但地面粗糙度分為A、B、C三類。對于C類cz=0.713(z/10)0.