鍍膜玻璃的隔熱特性及其參數(shù)

--#-以下列出幾種玻璃的傳熱系數(shù)U、遮陽(yáng)系數(shù)Sc,隨后對(duì)比說(shuō)明各自的傳熱特性及其優(yōu)劣。其它參數(shù)暫不論及。表-1幾種玻璃的主要光熱參數(shù)玻璃名稱(chēng)玻璃種類(lèi)、結(jié)構(gòu)透光率(%)遮陽(yáng)系數(shù)Sc傳熱系數(shù)U夏(w/m2°C)傳熱系數(shù)U冬(w/m2C)單片白玻6c890.995.746.17白玻中空6c+12A+6c810.873.092.75單片熱反射鍍膜6CTS140400.555.725.66熱反射鍍膜中空玻璃6CTS140+12A+6c370.443.042.58LOW-E中空玻璃6CEB12+12A+6c390.311.701.66說(shuō)明：白玻指普通透明玻璃，6c表示6mm透明玻璃，CTS140是熱反射鍍膜玻璃型號(hào)，CEB12是Low-E玻璃型號(hào)。U是ASHERA標(biāo)準(zhǔn)條件下的傳熱系數(shù)。2、單片透明玻璃單片透明玻璃的遮陽(yáng)系數(shù)Sc=0.99，這意味著它對(duì)陽(yáng)光輻射阻擋能力很差，絕大部分的太陽(yáng)輻射熱能透過(guò)玻璃進(jìn)入了室內(nèi),夏季白天進(jìn)入室內(nèi)的太陽(yáng)輻射熱能遠(yuǎn)大于玻璃向外輻射散發(fā)的熱能，因此使室內(nèi)溫度升高。單片透明玻璃的傳熱系數(shù)U冬=6.17w/m2c，若室內(nèi)外溫差為25r,則因?qū)α鱾鲗?dǎo)而透過(guò)每平方米玻璃的熱能就達(dá)154瓦。冬季夜間和陰雨天氣，由于沒(méi)有陽(yáng)光輻射，玻璃吸收室內(nèi)熱輻射后向外散熱成為主流，因此使室內(nèi)溫度降低。即使在冬季的陽(yáng)光天氣，雖然陽(yáng)光輻射的透過(guò)率相當(dāng)高，但由于室內(nèi)外溫差大，對(duì)流傳導(dǎo)散熱仍是主流，室內(nèi)大量的熱輻射會(huì)透過(guò)玻璃泄向室外。3、透明中空玻璃(白玻中空)與單片透明玻璃相比，透明中空玻璃僅改善了對(duì)流傳導(dǎo)部分的傳熱，即通過(guò)降低U值而使對(duì)流傳導(dǎo)熱Q1減少，但對(duì)輻射直接透過(guò)和吸收部分沒(méi)有明顯的改善。由于玻璃表面沒(méi)有鍍膜，故U值的降低也是有限的。因此，采用中空玻璃的結(jié)構(gòu)來(lái)增加隔熱性能只能隔絕一部分的傳熱，其效果是有限的。需要說(shuō)明的是，中空玻璃的U值與其空氣層的厚度關(guān)系密切，且隨厚度的變化比較明顯。在空氣層小于13mm時(shí)，空氣層越厚U值越低，在13mm左右達(dá)到最低極限，此后U值隨厚度增加。這是由于在13mm以上的厚度下，內(nèi)部空氣會(huì)形成閉環(huán)對(duì)流，增大了熱量的傳遞。若在中空玻璃中充入Ar氣等惰性氣體還會(huì)更進(jìn)一步地降低U值。4、單片熱反射鍍膜玻璃熱反射鍍膜玻璃是在玻璃的表面鍍上介質(zhì)、金屬或金屬氧化物膜，在使玻璃呈顯不同色彩的同時(shí)，還具有了新的光、熱性能。它的主要作用就是降低玻璃的遮陽(yáng)系數(shù)Sc,限制太陽(yáng)輻射的直接透過(guò)，因此稱(chēng)其為陽(yáng)光控制玻璃更為確切。由于所鍍的膜仍是一般工程材料，故對(duì)改善U值沒(méi)有大的貢獻(xiàn)。在夏季白天和光照強(qiáng)的地區(qū)，其隔熱作用十分明顯，可有效限制進(jìn)入室內(nèi)的太陽(yáng)熱能。但在不存在陽(yáng)光的環(huán)境中，如夜晚或陰雨天氣，其隔熱作用與白玻璃無(wú)異。由此可見(jiàn)它不適用于寒冷地區(qū)，因?yàn)檫@些地區(qū)需要陽(yáng)光進(jìn)入室內(nèi)采暖。在北方寒冷地區(qū)采用這種玻璃的唯一目的就是追求裝飾效果。需要指出的是，熱反射鍍膜玻璃在有效降低Sc的同時(shí)，也大大地降低了玻璃的透光率，從而影響到室內(nèi)的采光。若要提高透光率就不得不損失隔熱性，這是個(gè)矛盾的選擇，而這一矛盾是熱反射玻璃鍍膜玻璃所無(wú)法解決的。5、熱反射中空玻璃將熱反射鍍膜玻璃合成中空玻璃后，可集兩種優(yōu)點(diǎn)于一身，即不但對(duì)太陽(yáng)直接輻射有所控制，同時(shí)也限制了對(duì)流傳導(dǎo)傳熱。這種玻璃結(jié)構(gòu)是一種比較理想的搭配，基本上可適用于我國(guó)的絕大部分地區(qū)。需要說(shuō)明的是，這種玻璃U值的降低是通過(guò)中空玻璃結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的，因而也是有限的。6、LOW-E中空玻璃Low-E玻璃的表面輻射率低E0.15、紅外線(xiàn)（熱輻射）反射率高，這意味著它同室內(nèi)外空氣接觸后吸熱少、升溫低、再放出的熱量少，即隔熱性能好；僅單片LOW-E玻璃的U值就低于熱反射玻璃，合成LOW-E中空玻璃后這一優(yōu)勢(shì)更加突出，因此這是最理想的玻璃結(jié)構(gòu)搭配。Low-E玻璃的另一特點(diǎn)是透光率偏高（33%?72%），而遮陽(yáng)系數(shù)Sc選擇范圍大（0.25?0.68）。與熱反射玻璃相比，在同樣的透光率下Low-E玻璃具有更低的Sc，這解決了熱反射玻璃所遇到的矛盾，即在保證室內(nèi)高透光的前提下不損失隔熱性（見(jiàn)表-1）。冬季Low-E玻璃可有效地阻止室內(nèi)暖氣和人體發(fā)出的熱輻射泄向室外，夏季則可有效地阻擋室外道路及建筑物發(fā)出的熱輻射進(jìn)入室內(nèi)。Low-E玻璃的這種阻擋熱輻射透過(guò)的作用與季節(jié)無(wú)關(guān)。換句話(huà)說(shuō)，Low-E玻璃是一種良好的絕熱材料。7、傳熱量對(duì)比在以下條件下對(duì)上述幾種玻璃的傳熱量按（式-1）進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果列入表-2中：夏季白天室外35°C、室內(nèi)20°C，冬季夜晚室外一10°C、室內(nèi)溫度15°C。表-2透過(guò)玻璃傳遞的熱能（功率）玻璃種類(lèi)、結(jié)構(gòu)夏季傳入室內(nèi)的熱量冬季傳出室內(nèi)的熱量單片6mm白玻710w/m2154w/m2白玻中空594w/m269w/m2單片熱反射玻璃432w/m2141w/m2熱反射中空玻璃323w/m265w/m2Low-E中空玻璃221w/m242w/m2從表中數(shù)據(jù)可以看出，在夏季白天，采用Low-E中空玻璃比采用同樣透光率的熱反射中空玻璃，可使透過(guò)每平方米玻璃進(jìn)入室內(nèi)的熱能減少102W。而在冬季則可使透過(guò)每平方米玻璃泄出室內(nèi)的熱能少23W。若整個(gè)建筑物朝南向的采光窗為1000m2，全天太陽(yáng)的平均照射功率為最大功率的1/3，每天開(kāi)機(jī)10小時(shí)，夏季開(kāi)機(jī)3個(gè)月，則一個(gè)夏季可節(jié)省25500度電（未考慮電致冷轉(zhuǎn)換率），節(jié)能效率達(dá)30%以上。冬季也可用同樣方法估算出節(jié)能量。與其它玻璃的比較可按同樣的計(jì)算方式得出。由此可見(jiàn)Low-E玻璃優(yōu)良的節(jié)能特性。四、傳熱系數(shù)U與K的區(qū)別傳熱系數(shù)是重要的熱工設(shè)計(jì)參數(shù)之一，我國(guó)的設(shè)計(jì)師已習(xí)慣于用K值進(jìn)行熱工計(jì)算。自20世紀(jì)80年代中期引進(jìn)國(guó)外鍍膜玻璃生產(chǎn)技術(shù)及產(chǎn)品后，目前較多技術(shù)資料提供的傳熱系數(shù)已不是中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB10294條件下的K值（等同采用日本標(biāo)準(zhǔn)），而是美國(guó)ASHREA標(biāo)準(zhǔn)條件下的U值，或歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN673條件下的K值。這三種傳熱系數(shù)之間有什么區(qū)別？各有什么特點(diǎn)？相互之間是否存在換算關(guān)系？以下就此進(jìn)行說(shuō)明。1、傳熱系數(shù)的定義傳熱系數(shù)（導(dǎo)熱系數(shù)）是衡量物體導(dǎo)熱性能的物理量，它的定義是：在規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)溫度條件下，單位時(shí)間內(nèi)從單位面積的玻璃組件一側(cè)空氣到另一側(cè)空氣所傳輸?shù)臒崃?。按此定義透過(guò)玻璃組件傳導(dǎo)的熱量Q可用下式表示：Q-傳熱系數(shù)X（T內(nèi)—T外）（式一2）內(nèi)外其中TT外分別是玻璃兩側(cè)的溫度，或室內(nèi)、室外的溫度。內(nèi)外2、傳熱系數(shù)的單位傳熱系數(shù)的公制單位為：W/m2￡,其中W—瓦（熱功率），應(yīng)一平方米（玻璃面積），€--攝氏溫度。傳熱系數(shù)的英制單位為：BYU/hft2T,其中BTU—英制熱量單位，h—小時(shí)，ft2—平方英尺（玻璃面積），°F--華氏溫度。兩種單位之間的換算關(guān)系為：1BYU/hft2T=5.68W/m2^3、傳熱系數(shù)的體系（標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件）常見(jiàn)的傳熱系數(shù)體系有三種，不同體系規(guī)定的測(cè)試條件不同，因而結(jié)果必然不同，分別列于下表：表—3三種傳熱系數(shù)的體系執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)傳熱系數(shù)符號(hào)測(cè)試條件室外溫度°C室內(nèi)溫度C室外氣流m/s室內(nèi)氣流m/s陽(yáng)光強(qiáng)度w/m2中國(guó)GB10294標(biāo)準(zhǔn)K-20183.0自然對(duì)流0歐洲EN673標(biāo)準(zhǔn)k-1015自然對(duì)流自然對(duì)流0美國(guó)ASHRAE標(biāo)準(zhǔn)U冬-17.821.16.7自然對(duì)流0U夏31.723.93.4自然對(duì)流783由表-3可知，美國(guó)ASHRAE標(biāo)準(zhǔn)將U值的測(cè)試條件分為冬、夏兩季，而中國(guó)及歐洲的標(biāo)準(zhǔn)中則有冬季條件（陽(yáng)光強(qiáng)度=0），因此在實(shí)際使用中美國(guó)的U值更接近真實(shí)情況。如果類(lèi)比的話(huà)，中國(guó)及歐洲的K值僅相當(dāng)于美國(guó)的U冬，下面我們將看到他們?cè)跀?shù)值上也是不同的，因此無(wú)法比較。4、不同傳熱系數(shù)的對(duì)比同一種結(jié)構(gòu)的玻璃，采用不同體系的傳熱系數(shù)具有不同的結(jié)果。以下給出幾種玻璃結(jié)構(gòu)的三種傳熱系數(shù)：表—4幾種結(jié)構(gòu)玻璃的不同傳熱系數(shù)表示玻璃結(jié)構(gòu)中國(guó)K值歐洲K值美國(guó)U值U夏U冬6c白玻5.445.025.746.176c+12A+6c白玻中空2.582.513.092.756CTS140熱反射玻璃5.034.645.725.666CTS140+12A+6c空熱反射中2.412.363..042.586CEB12+12A+6cLow-E中空1.571.491.701.66由表中數(shù)據(jù)可知，對(duì)同一種玻璃而言，歐洲的k值Z中國(guó)的K值Z美國(guó)的U值。因此比較某一玻璃的K或U值時(shí)，必須指明所給的何種體系下的傳熱系數(shù)，否則其數(shù)值是沒(méi)有可比性的。由于不同測(cè)試條件下的結(jié)果是非線(xiàn)性的，因此不同傳熱系數(shù)之間，即U與K及中國(guó)的K與歐洲的k之間不存在換算關(guān)系。通常若U值滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，則K及k必然滿(mǎn)足要求。5、應(yīng)用注意事項(xiàng)K值、U值本質(zhì)上沒(méi)有區(qū)別，都是玻璃的傳熱系數(shù)，但在數(shù)值上是有區(qū)別的。市場(chǎng)上各種技術(shù)資料中的傳熱系數(shù)，無(wú)論用U值還是K值表示，都已注明是何種標(biāo)準(zhǔn)條件下的值，使用中務(wù)必注意。目前中國(guó)國(guó)內(nèi)采用比較多的是美國(guó)ASHRAE標(biāo)準(zhǔn)條件下的U值，部分歐洲進(jìn)口的玻璃采用的是歐洲的k值，不明白這一點(diǎn)就會(huì)得出錯(cuò)誤的結(jié)論，似乎歐洲的玻璃優(yōu)于美國(guó)或中國(guó)玻璃。五、鍍膜玻璃的選擇1、外觀(guān)顏色選擇外觀(guān)顏色的選擇與設(shè)計(jì)師的整體考慮有關(guān)，涉及到建筑風(fēng)格、外墻顏色搭配、周邊環(huán)境色等。顏色的選擇屬建筑藝術(shù)范疇，本文不擬多論，僅提示一般的選擇原則：政府機(jī)構(gòu)辦公樓突出莊重、沉穩(wěn)，以中性色，如灰色、藍(lán)灰色、淺藍(lán)色、墨綠色為好；賓館及商務(wù)寫(xiě)字樓追求轟動(dòng)、注目的效果，擬選擇色澤亮麗的顏色，如亮綠色、藍(lán)色、藍(lán)綠色、金色等。住宅樓注重實(shí)用、堅(jiān)固外觀(guān)，擬選擇淺色、透光率高及反射率高的鍍膜玻璃，這樣即可保證室內(nèi)采光良好、光線(xiàn)柔和舒適，又可屏蔽外界的視線(xiàn)而具有私密性，同時(shí)能顯示出樓宇外觀(guān)清麗、品味高雅。2、透光率選擇玻璃透光率的高低涉及到室內(nèi)工作、生活環(huán)境的舒適性。對(duì)不需要遮蔽內(nèi)部建筑構(gòu)件的樓宇，在保證外觀(guān)顏色滿(mǎn)足的前提下，應(yīng)盡可能地選擇透光率高的鍍膜玻璃，保證室內(nèi)良好的采光以營(yíng)造舒適宜人的環(huán)境。鍍膜玻璃的的透光率以30%~55%為好。選擇時(shí)注意，玻璃的透光率越高一般而言顏色越淡，透光率應(yīng)與顏色綜合考慮。若需要玻璃遮蔽內(nèi)部的建筑構(gòu)件，則所選玻璃的透光率以20%左右為好，這樣即可保證遮蔽效果又能最大限度地兼顧采光。需要說(shuō)明的是，低透光率的玻璃一般來(lái)說(shuō)顏色較為濃重，選擇時(shí)應(yīng)注意。目前國(guó)外建筑審美的發(fā)展趨勢(shì)是，顏色趨于清淡，透光率趨于偏高，有些建筑選擇的鍍膜玻璃透光率甚至高達(dá)70%。3、節(jié)能性選擇玻璃U值的選擇：U值越低玻璃的隔熱性能越好。玻璃Sc的選擇與使用地區(qū)有關(guān)，不同地區(qū)應(yīng)選擇不同的Sc：北方寒冷地區(qū)冬季時(shí)間長(zhǎng)，室內(nèi)采暖成為主要考慮因素，選擇Sc>0.5的玻璃可使更多的太陽(yáng)能進(jìn)入室內(nèi)以利于采暖，盡管這會(huì)影響到夏季室內(nèi)的致冷，但夏季時(shí)間短可以忽略其損失。南方炎熱地區(qū)夏季時(shí)間長(zhǎng)，室內(nèi)空調(diào)致冷成為主要考慮因素，選擇Sc<0.3左右的玻璃可限制進(jìn)入室內(nèi)的太陽(yáng)能，從而節(jié)省空調(diào)的電耗。對(duì)于冬季寒冷、夏季也炎熱的大部分地區(qū)應(yīng)綜合考慮，選擇Sc?0.3至0.5玻璃較為合適，可兼顧冬季和夏季的需要。六、對(duì)Low-E玻璃認(rèn)識(shí)上誤區(qū)自南玻集團(tuán)1997年始在中國(guó)生產(chǎn)并重點(diǎn)推介L(zhǎng)ow-E玻璃以來(lái)，市場(chǎng)已接受了節(jié)能玻璃的觀(guān)念。筆者在推廣的過(guò)程中，遇到一些常見(jiàn)的對(duì)Low-E玻璃認(rèn)識(shí)上的誤區(qū)，以下就此進(jìn)行澄清。1、夏季室內(nèi)熱量出不去入夏季的現(xiàn)實(shí)是室外溫度高于室內(nèi)，室內(nèi)以空調(diào)維持適宜的溫度，盡管室內(nèi)也有熱源，但室外的熱源遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于室內(nèi)，熱量的凈流向是由室外的高溫區(qū)域流向室內(nèi)的低溫區(qū)域，就象水往地處流一樣。因此，問(wèn)題成為如何限制室外的熱量進(jìn)入室內(nèi)，此時(shí)Low-E玻璃的作用就象一堵隔熱墻，有效阻止室外的熱能進(jìn)入室內(nèi)。實(shí)際上室內(nèi)所產(chǎn)生的有限熱量被空調(diào)消化了，只要能擋住室外的大量的熱能進(jìn)入，就可有效節(jié)省空調(diào)的能耗。通俗地講就是進(jìn)來(lái)的比出去的多，此時(shí)最好的措施就是使熱量即不進(jìn)也不出即隔絕熱量流通。“采用Low-E玻璃后夏季室內(nèi)熱量出不去”，這是某些銷(xiāo)售商對(duì)客戶(hù)不負(fù)責(zé)任的誤導(dǎo)。各位試想，在氣溫38°C的夏季，為了讓室內(nèi)的熱量出去把玻璃窗去掉會(huì)怎樣？結(jié)論不言而喻。2、Low-E不適用于南方地區(qū)早期的Low-E玻璃是為解決寒冷地區(qū)的保暖而推出的，它的透光率很高，遮陽(yáng)系數(shù)也很高約為0.68，這樣可使更多的陽(yáng)光透過(guò)玻璃進(jìn)入室內(nèi)以利于采暖，例如目前進(jìn)口的大多數(shù)在線(xiàn)Low-E玻璃就屬于此類(lèi)，這種玻璃確實(shí)不太適用于南方地區(qū)，但盡管如此它也比普通白玻璃好的多。自南玻集團(tuán)引進(jìn)國(guó)外技術(shù)開(kāi)始生產(chǎn)Low-E玻璃以來(lái)，就根據(jù)中國(guó)地域范圍廣的特點(diǎn)推出了具有熱反射功能的Low-E玻璃，這種玻璃的遮陽(yáng)系數(shù)可低至0.3左右，能非常有效地將進(jìn)入室內(nèi)的太陽(yáng)熱能過(guò)濾掉75%，因而極適合南方地區(qū)使用。“Low-E不適用于南方地區(qū)”的觀(guān)念已經(jīng)過(guò)時(shí)，是否適用于南方地區(qū)與玻璃名稱(chēng)無(wú)關(guān)，而取決選用什么參數(shù)的玻璃，表一1中所列舉的Low-E玻璃參數(shù)充分說(shuō)明了這一點(diǎn)。這就象說(shuō)“電腦不適于上網(wǎng)”一樣，對(duì)早期的286電腦確實(shí)如此，但對(duì)現(xiàn)在的電腦而言，再這么說(shuō)就只能是“科盲了”。3、Low-E膜面的位置中空玻璃共有四個(gè)表面，由室外向室內(nèi)數(shù)分別為1#面、2#面、3#面、4#面。在中空玻璃中Low-E膜面應(yīng)位于哪個(gè)面合適，第2#面還是第3#面？國(guó)外的資料認(rèn)為：南方地區(qū)應(yīng)位于第2#面，以便第一時(shí)間擋住來(lái)自室外的熱量。北方地區(qū)則應(yīng)位于第3#面，以便第一時(shí)間擋住來(lái)自室內(nèi)的熱量。直觀(guān)地看這是有道理的，但實(shí)際結(jié)果如何呢？對(duì)兩種組裝方式的實(shí)際測(cè)量結(jié)果表明，兩者的冬季U值相等，而夏季U值相差2%左右。因此，僅從節(jié)能的角度看，無(wú)論