、建筑节能玻璃性能要求
随着社经济发达程度提高建筑能耗社总能耗所占比例越越目前西发达家约30%~45%尽管我经济发展水平水平都高比例已达20%~25%逐步升30%些城市夏季空调已电力高峰负荷主要组部论西发达家我建筑能耗状况都牵社经济发展全局问题按照1986制定我建筑节能三步走计划前政府各级节能管理部门积极启实现第三步节能65%目标标准编制工作影响建筑能耗门窗、墙体、屋面、面四围护部件门窗绝热性能差影响室内热环境质量建筑节能主要素我目前典型围护部件言门窗能耗约占建筑围护部件总能耗40%~50%据统计采暖或空调条件冬季单玻窗所损失热量约占供热负荷30%~50%夏季太阳辐射热透单玻窗射入室内消耗冷量约占空调负荷20%~30%增强门窗保温隔热性能减少门窗能耗改善室内热环境质量提高建筑节能水平重要环节
空玻璃具突保温隔热性能提高门窗节能水平重要材料近些已经建筑极其广泛使用随着节能标准断提高普通空玻璃已能完全满足节能设计技术要求例夏热冬冷区节能设计标准窗墙比外窗传热系数限制指标2.5 W/m2K夏热冬暖区指标部条件2.0 W/m2K所我应该面力推广Low-E空玻璃种具优良节能特性新产品另面要深入析掌握空玻璃节能性能各影响素玻璃原片、间隔组使用环境等面保证空玻璃能够发挥佳节能性能
二、空玻璃节能特性基本指标
建筑用空玻璃诸性能指标能够用判别其节能特性主要传热系数K太阳热系数SHGC空玻璃传热系数K指稳定传热条件玻璃两侧空气温度差1℃单位间内通1平米空玻璃传热量W/m2K 表示K值越低说明空玻璃保温隔热性能越使用节能效越显著太阳热系数SHGC指太阳辐射相同条件太阳辐射能量透窗玻璃进入室内量与通相同尺寸玻璃口进入室内太阳热量比率玻璃SHGC值增意味着更太阳直射热量进入室内减则更太阳直射热量阻挡室外SHGC值节能效影响与建筑物所处同气候条件相联系炎热气候条件应该减少太阳辐射热量室内温度影响需要玻璃具相低SHGC值；寒冷气候条件应充利用太阳辐射热量提高室内温度需要高SHGC值玻璃K值与SHGC值间前者主要衡量由于温度差产传热程者主要衡量由太阳辐射产热量传递实际环境两种影响同存所各建筑节能设计标准通限定KSHGC组合条件使窗户达规定节能效
目前空玻璃K值通实验室实际测量SHGC值光谱数据计算K值实际测量受本限制难收集各种类型量数据所本文析程采用美劳伦斯伯克利实验室发Window5.2软件进行模拟计算该软件能够计算各种类型玻璃K值SHGC值等相关参数其计算结近似代替实际测量值保证计算结致性除特殊说明外本文计算析采用NFRC系列标准环境条件设置数据
三、节能指标影响素析
1、玻璃厚度：
空玻璃传热系数与玻璃热阻（玻璃热阻1mK/W）玻璃厚度乘积着直接联系增加玻璃厚度必增该片玻璃热量传递阻挡能力降低整空玻璃系统传热系数具12 mm空气间隔层普通空玻璃进行计算两片玻璃都3mm白玻K=2.745W/m2K都10mm白玻K=2.64 W/m2K降低3.8%左右且K值变化与玻璃厚度变化基本直线关系计算结看增加玻璃厚度降低空玻璃K值作用8+12+8组合式比用6+12+6组合K值仅降低0.03 W/m2K建筑能耗影响甚微由吸热玻璃或镀膜玻璃组空系统 其变化情况与白玻相近所面其素析用6mm玻璃主
玻璃厚度增加太阳光穿透玻璃进入室内能量随减少导致空玻璃太阳热系数降低图2所示由两片白玻组空单片玻璃厚度由3mm增加10mmSHGC值降低16%；由绿玻（选用典型参数）+白玻组空降低37%左右同厂商、同颜色吸热玻璃影响程度所同同类型玻璃厚度SHGC值影响都比较同见光透率影响所建筑选用吸热玻璃组空玻璃应根据建筑物能耗设计参数满足结构要求前提考虑玻璃厚度室内获太阳能强度影响程度镀膜玻璃组空厚度依基片种类产同程度影响主要素膜层类型
2、玻璃类型：
组空玻璃类型白玻、吸热玻璃、阳光控制镀膜、Low-E玻璃等及由些玻璃所产深加工产品玻璃热弯、钢化光热工特性微改变空系统产明显变化所处仅析未进行深加工玻璃原片同类型玻璃单片使用节能特性差别合空各种形式组合呈现同变化特性
吸热玻璃通本体着色减太阳光热量透率、增吸收率由于室外玻璃表面空气流速度于室内所能更带走玻璃本身热量减少太阳辐射热进入室内程度同颜色类型、同深浅程度吸热玻璃都使玻璃SHGC值见光透率发改变各种颜色系列吸热玻璃其辐射率都与普通白玻相同约0.84所相同厚度情况组空玻璃传热系数K值相同选取同厂商几种代表性6mm厚度吸热玻璃空组合式吸热玻璃+12mm空气+6mm白玻表1列各项节能特性参数计算结表明吸热玻璃仅能控制太阳辐射热量传递能改变由于温度差引起热量传递
表1 同类型吸热玻璃空节能特性影响
玻璃类型
产厂商
K值
SHGC值
见光透率
白 玻
普通
2.703W/m2K
0.701
0.786
灰 色
PPG
2.704 W/m2K
0.454
0.395
绿 色
PPG
2.704 W/m2K
0.404
0.598
茶 色
Pilkington
2.704 W/m2K
0.511
0.482
蓝绿色
Pilkington
2.704 W/m2K
0.509
0.673
阳光控制镀膜玻璃玻璃表面镀层金属或金属化合物膜膜层仅使玻璃呈现丰富色彩且更主要作用降低玻璃太阳热系数SHGC值限制太阳热辐射直接进入室内同类型膜层使玻璃SHGC值见光透率发变化远红外热辐射没明显反射作用所阳光控制镀膜玻璃单片或空使用K值与白玻相近
Low-E玻璃种波范围4.5~25微米远红外线高反射比镀膜玻璃我周围环境由于温度差引起热量传递主要集远红外波段白玻、吸热玻璃、阳光控制镀膜玻璃远红外热辐射反射率吸收率高吸收热量使玻璃自身温度提高导致热量再向温度低侧传递与相反Low-E玻璃温度高侧传递80%远红外热辐射反射避免由于自身温度提高产二热传递所Low-E玻璃具低传热系数耀华产线Low-E玻璃例与其类型玻璃比见表2其耀华Low-E组合空传热系数达1.9 W/m2K比普通白玻空K值降低30%并且Low-E空玻璃SHGC值见光透率按照节能需要产进行调节严寒区使用采用见光高透型耀华Low-E空玻璃炎热区采用具遮阳效耀华Sun-E空玻璃
表2 同类型玻璃节能特性比
玻璃种类
单片K值
空组合
空K值
SHGC（%）
透明玻璃
5.8
6白玻+12+6白玻
2.7
72
吸热玻璃
5.8
6蓝玻+12+6白玻
2.7
43
热反射玻璃
5.4
6反射+12+6白玻
2.6
34
耀华Low-E
3.8
6白玻+12+6Low-E
1.9
66
耀华Sun-E
3.7
6Sun-E+12+6白玻
1.8
38
3、Low-E玻璃辐射率：
Low-E玻璃传热系数与其膜面辐射率着直接联系辐射率越远红外线反射率越高玻璃传热系数越低例6mm单片Low-E玻璃膜面辐射率0.2传热系数3.80 W/m2K；辐射率0.1传热系数3.45 W/m2K单片玻璃K值变化必引起空玻璃K值变化所Low-E空玻璃传热系数随着低辐射膜层辐射率变化改变图3所示数据白玻与Low-E玻璃采用6+12+6组合空K值受膜面辐射率变化情况看辐射率0.2降低0.1K值仅降低0.17 W/m2K说明与单片Low-E变化相比Low-E空K值变化受辐射率影响非显著
4、Low-E玻璃镀膜面位置：
由于Low-E玻璃膜面所具独特低辐射特性所组空玻璃镀膜面放置位置同使空玻璃产同光特性耀华Low-E例按照与白玻进行6+12+6组合式计算镀膜面放置4同位置（室外1#位置室内4#位置）空玻璃节能特性变化表3所示根据结显示膜面位置2#或3#空玻璃K值即保温隔热性能3#位置太阳热系数要于2#位置区别同气候条件使用Low-E玻璃要注意关键素寒冷气候条件室内保温同希望更获太阳辐射热量镀膜面应位于3#位置；炎热气候条件希望进入室内太阳辐射热量越少越镀膜面应位于2#位置
表3 Low-E玻璃膜面位置节能影响
镀膜面位置
（室外）1#
2#
3#
4#（室内）
白玻组合
K值（W/m2K）
2.677
1.923
1.923
2.041
SHGC值
0.632
0.625
0.676
0.640
吸热玻璃组合 (浅绿例)
K值（W/m2K）
2.680
1.925
1.925
2.042
SHGC值
0.416
0.586
0.347
0.345
建筑节能或颜色装饰设计需要炎热区采用吸热玻璃与Low-E玻璃组空表3看膜面2#或3#位置传热系数都3#位置太阳热系数比2#位置Low-E膜层应该位于3#位置
5、间隔气体类型
空玻璃导热系数比单片玻璃低1半左右主要气体间隔层作用空玻璃内部充填气体除空气外氩气、氪气等惰性气体由于气体导热系数低（空气0.024W/mK；氩气0.016W/mK）极提高空玻璃热阻性能6+12+6白玻空组合充填空气K值约2.7 W/m2K充填90%氩气K值约2.55 W/m2K充填100%氩气约2.53 W/m2K充填100%氪气K值约2.47 W/m2K两种惰性气体相比氩气空气含量丰富提取比较容易使用本低所应用较广泛论填充何种气体相同厚度情况空玻璃SHGC值见光透率基本保持变
6、气体间隔层厚度：
用空玻璃间隔层厚度6mm、9mm、12mm等气体间隔层厚薄与传热阻着直接联系玻璃材质、密封构造相同情况气体间隔层越传热阻越气体层厚度达定程度传热阻增率气体层厚度增达定程度气体玻璃间温差作用产定流程减低气体层增厚作用图4所示气体层1mm增加9mm白玻空充填空气K值降37%Low-E空玻璃充填空气K值降53%,充填氩气降59%9mm增加13mm降速度都始变缓13mmK值反轻微升所于6mm厚度玻璃空组合超13mm气体间隔层厚度再增产明显节能效
图4我看气体间隔层增加Low-E空玻璃K值降速度比普通空玻璃要快种特性使组三玻空玻璃必须采用两气体层厚度特殊组合Low-E部位间隔层厚度应于白玻部位间隔层厚度例6mm玻璃空组合白玻+6mm+白玻+12mm+Low-EK值1.48 W/m2K；白玻+9mm+白玻+9mm+Low-EK值1.54W/m2K；白玻+12mm+白玻+6mm+Low-EK值1.70W/m2K
7、间隔条类型：
空玻璃边部密封材料性能空玻璃K值定影响通情况数间隔使用铝条虽重量轻加工简单其导热系数导致空玻璃边部热阻降低室外气温特别寒冷室内玻璃边部产结霜现象Swiggle胶条代表暖边密封系统具更优异隔热性能降低空玻璃边部传热系数效较少边部结霜现象同白玻空央K值降低5%Low-E空央K值降低9%
表4 各种边部密封材料导热系数
边部材料
双封铝条
热熔丁基/U形
铝带Swiggle
锈钢Swiggle
导热系数W/mK
10.8
4.43
3.06
1.36
8、空玻璃安装角度：
般情况空玻璃都垂直放置使用目前空玻璃应用范围越越广泛应用于温室或斜坡屋顶其角度发改变角度变化内部气体流状态随改变必影响气体热量传递效终导致空玻璃传热系数发变化用6+12+6白玻空气填充组合形式例图5显示同角度空玻璃K值变化情况（注：受同角度范围采用同计算公式影响图数据仅供析参考）用垂直放置（90°）状态K值2.70W/m2K水平放置（0°）K值3.26 W/m2K增加21%所空玻璃水平放置使用必须考虑K值变建筑节能效影响应注意图5K值变化趋势指室内温度于室外温度环境条件相反条件变化并明显
9、室外风速变化：
按照内外标准测试或计算块空玻璃传热系数般都室内表面流换热设置自流状态室外表面风速3~5m/s左右强制流状态实际安装高层建筑玻璃外表面风速随着高度增加增使玻璃外表面换热能力加强空玻璃传热系数略增比图6数据风速测试标准采用5m/s加15m/s白玻空K值增加0.16 W/m2KLow-E空K值增加0.1 W/m2K于窗墙比数值较高层建筑结构述K值变化节能效产影响于纯幕墙高层建筑说使顶层房间能保持良热环境应该考虑高空风速变节能效影响
10、采用同标准变化：
空玻璃传热系数SHGC值测试或模拟计算条件各家标准略同美采用NFRC100NFRC200际ISO标准ISO15099欧洲prEN ISO 10077prEN 13363标准主要采用ISO关规定我玻璃传热系数测试标准GB8484JGJ113-2003加入等效于ISO10292传热系数计算条件按照GB/T2680测试或计算玻璃光热工性能些标准测试或模拟计算环境条件设置主要室内外温度差、流换热系数（或风速）、太阳辐射强度等面完全相同终测试或模拟计算结产定影响通采用同标准进行模拟计算比表明同标准SHGC值影响甚微传热系数K值略影响6+12+6空气填充Low-E空玻璃例依据同标准环境设置使用Window5.2计算K值结表5
表5 同标准参数设置K值影响
室内 温度
室内流 (W/m2K)
室外 温度
太阳辐射 (W/m2)
风速 (m/s)
室外流 (W/m2K)
Low-E空 K值变化
NFRC100-2001 Winter
21℃
-18℃
0
5.5
26.0
1.923
ASHRAE Winter
21.1°C
-17.8°C
0
6.7
25.4
1.943
ISO15099 Winter
20℃
3.6
0℃
300
--
20.0
1.958
ISO15099 Russia
21℃
3.6
-26.6℃
300
--
20.0
1.998
GB8484
18℃
-20℃
0
3.0
测试标准
四、 空玻璃广泛应用促进建筑节能发展步伐同建筑节能标准要求逐步提高必促使空玻璃断实现更加优良节能特性通空玻璃原片组合、间隔类型、使用环境详细数据析影响空玻璃节能特性重要素玻璃原片类型间隔层厚度及种类其Low-E玻璃其优异光热工特性使空玻璃节能效巨飞跃全世界Low-E玻璃均用量已达1.2亿m2欧洲部家立鼓励使用Low-E玻璃本美行业协都采取定措施鼓励加Low-E玻璃普及程度我建筑行业Low-E空玻璃应用处于迅猛发展势其品牌南玻、信义、耀皮主导玻璃深加工山东鲁玻玻璃优良产品性能获市场充肯定随着持续发展观念建筑节能意识逐步深入高性能空玻璃产品必断发展拥更加广阔市场前景
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