为什么说中空玻璃光学性能好且降低能耗

决于玻璃性质。普通透明玻璃是一种辐射率非常高的物质，辐射率为0.84左右，由于中空玻璃传导和对流减少，要进一步提高中空玻璃的热工性能，就必须降低玻璃表面的辐射率。
5.1 透明玻璃
透明玻璃的透射能力比较好，可以透过全部太阳能的80%以上。玻璃对太阳能谱最集中的0.38~2.5μm波长范围有较好的透射率。不同厚度的玻璃只是吸收率在变化。透明玻璃的有关参数见表5.1。
表5.1透明玻璃参数
玻璃厚度
可见光
透射率%
太阳辐射
直接透射
%
遮阳
系数
半球辐
射系数3 84 90 1.00
0.84 6 78 88 0.950.84 12 65 84 0.84
0.84

在北方寒冷地区，透明玻璃是非常好的太阳能收集材料。在南方，为阻挡太阳热辐射，必须对透明玻璃进行一定的处理。
5.2 吸热玻璃
吸热玻璃从颜色来划分有茶色、蓝色、灰色和绿色，不同颜色的玻璃有不同的透光率和吸热率。几种常见的吸热玻璃参数见表5.2。
吸热玻璃因其有吸热能力而将一部分太阳能吸收，转化为热能，然后通过长波辐射和传热分别传到室内和室外。由于室外的风速比室内大，因而对流换热系数高，所以传到室外的热量要多一些。但吸热和透光经常是矛盾的，所以吸热玻璃的隔热能力也受到一定的限制。
表5.2 吸热玻璃参数
品种 厚度
可见光透射% 阳光总透射%遮阳
系数
U值H绿 5 77 64 0.76 5.7F绿 5 77 64 0.76 5.7蓝片 6 54 62 0.72 5.7茶色 5 50 62 0.72 5.7灰色
5 42 60 0.69 5.7
5.3 热反射玻璃
热反射玻璃是镀膜玻璃的一种，它具有对太阳能的反射作用，是空调建筑节能玻璃的主要品种之一。热反射玻璃的主要优势在于其反射太阳可见光和红外光的功能，从而可以大大降低夏季室内的空调负荷。由于热反射玻璃反射太阳能，因而不太适用于北方寒冷地区。
热反射镀膜玻璃的太阳辐射直接透射率明显低于吸热玻璃。离线热反射镀膜玻璃的透射率更低，隔热效果会更好。几种单片热反射玻璃的性能参数举例如表5.3所示。
表5.3 热反射玻璃参数
品种 厚
度
可见光透射%阳光
总透
射%
遮阳
系数
U值YAC0156 6 56 56 0.64 5.7
YAC0140 6 40 43 0.49 5.4 YCR0115 6 15 26 0.30 4.6

SGSS2214 6 11 27 0.31 4.3

5.4 低辐射镀膜玻璃
被普遍称为Low-E玻璃的低辐射玻璃是在玻璃表面镀特殊的金属氧化物薄膜，使照射于玻璃的远红外线被膜层反射，从而降低玻璃的热辐射通过量。热反射玻璃在反射红外线的同时，对可见光的透射也有很大衰减和反射，造成采光不好，反射光造成眩光污染。这时，应用低辐射玻璃是比较好的选择。
遮阳型Low-E玻璃采用独特的热喷射镀膜技术制作而成。这种玻璃除本身具有低辐射性能外，还具有阳光控制性能，尤其适合南方炎热地区使用。

5.5 不同玻璃类型的组合
单片玻璃的节能效果有限，尤其是传热系数偏大，应采用不同的玻璃类型组成中空玻璃提高其热工性能。
当在南方采用中空玻璃时，中空玻璃的主要作用是遮阳，所以中空玻璃外片玻璃应采用吸热、热反射、Low-E玻璃，内片可采用透明、Low-E玻璃等；外片玻璃反射或吸收绝大部分的太阳辐射热，空气层将外片玻璃吸收的热量阻挡在外面而不对室内产生传热。
表5.5-1中列举了一些类型玻璃作为外片，内片采用透明白玻，组成6+6A+6的中空玻璃的热工性能参数。
表5.5-1
外片品种 可见光透射%阳光总透射%遮阳
系数 U值
绿色吸热 66 47 0.54 2.8 灰色吸热 38 45 0.51 2.8 中透光 热反射 28 29 0.34 2.4 低透光 热反射 16 16 0.18 2.3 高透光Low-E 72 47 0.62 1.9 中透光Low-E+ 62 37 0.50 1.8 低透光Low-E
35 20 0.30 1.8

外片采用吸热玻璃，内片采用Low-E玻璃，合成中空玻璃是一种比较好的遮阳型中空玻璃。太阳辐射被吸热玻璃吸收后变成热能，其辐射变成长波辐射，长波辐射被Low-E玻璃反射隔绝而不可进入室内，见表5.5-2。此类中空玻璃内片采用Low-E玻璃时，低辐射镀膜面应放在第3面。
表5.5-2
外片品种 可见光透射% 阳光总透射% 遮阳系
数
U值绿色吸热 0.37 0.28 0.32 2.2蓝色吸热
0.31 0.29 0.34 2.2

Low-E玻璃与普通白玻组成中空玻璃，Low-E镀膜面在中空玻璃中可以放在玻璃系统的第2面，也可以放在第3面，两者效果有一定差别，见表5.5-3

表5.5-3
Low-E膜的
位置 可见光透射%阳光总透射% 遮阳
系数
U值第2面 44 36 0.39 2.0第3面
44 38 0.44 2.2

6 中空玻璃热工设计原则
相关的建筑节能设计标准都是根据不同气候区对建筑外围护结构的热工性能提出不同的要求。中空玻璃的热工设计应当从产品的使用地域出发。

6.1 南方炎热地区
我国南方多数是夏季炎热，冬季温和，对于建筑能耗，最关心的是夏季空调能耗。此时采用中空玻璃首先是为了减少太阳辐射。
一般情况下，单片的吸热玻璃、热反射玻璃、Low-E玻璃都适合在南方炎热地区使用，当单片玻璃的热工性能达不到要求时，适宜采用以下的中空玻璃组合方式：
1）吸热玻璃+透明或Low-E玻璃； 2）热反射玻璃+透明玻璃； 3）遮阳型Low-E玻璃+透明玻璃。
由于南方建筑对玻璃外围护结构主要是进行遮阳隔热，普通的透明中空玻璃只能提高玻璃的保温性能，但对遮阳帮助不大，对于建筑节能来说，效果还不如单片Low-E玻璃。
充惰性气体、增加气体间层厚度等措施同样是用来降低中空玻璃的U值，在南方地区也是得不偿失的做法，充普通空气，气体间层取9mm、12mm就可以满足南方建筑节能的要求。

6.2 北方寒冷地区
北方对待短波辐射恰恰与南方相反，在北方冬季，中空玻璃一般要尽量减少对太阳短波辐射的阻挡，而使得大量的太阳辐射进入室内，所以吸热玻璃、热反射玻璃不适宜在北方使用。Low-E中空玻璃传热系数小，可有效阻止温差传热，适合北方地区，尤其是高透光型的Low-E中空玻璃，保温效果明显，但遮阳系数不会太低，比较适合严寒和寒冷地区。
对于严寒地区，还可以通过充惰性气体（氩气、氪气）、增大气体间层厚度及采用三层玻璃系统来进一步降低玻璃的传热系数。
但目前北方部分地区，特别是华北地区及长江中下游的夏热冬冷地区，夏季日益炎热，冬季仍然寒冷，出现了冬季采暖能耗与夏季空调能耗相差不多的情况。这些地区，中空玻璃的选择就应当根据建筑能耗计算结果、冬季采暖能耗与夏季空调负荷所占比例，并综合考虑其它建筑节能措施（例如活动的建筑外遮阳），选择适宜的Low-E中空玻璃类型。

7 玻璃热工性能计算
中空玻璃的热工性能计算是比较复杂的，但又是玻璃系统热工设计的基础。测试出单层玻璃的光谱数据，即可利用现有的商用软件，计算玻璃系统的光学热工性能。
广东省建筑科学研究院根据国家行业标准《建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程》开发了“建筑玻璃光学热工性能计算及光谱数据库管理软件V1.0”。该软件可以管理单片玻璃的光谱数据库，根据单片玻璃的光谱数据库和玻璃系统的结构，计算玻璃系统的可见光透射比、遮阳系数和传热系数等性能参数。该软件的操作主界面如