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摘要：建筑行业中，门窗作为室内外热量交换的主要通道，承担了大部分的能量损耗，是建筑节能改造的关键位置。节能玻璃相较于传统单面玻璃能很大程度上降低经过窗户的能耗。文章主要讨论了节能玻璃的类型、原理及其在建筑节能设计中的应用。
关键词：节能玻璃；建筑节能设计；应用
一、节能玻璃在建筑节能中的意义
据调查，全球能耗中建筑活动能耗占有50%，建筑活动施加的环境负担占总比负担的15%到45%。随着十九大的胜利召开，“建设美丽中国，推进绿色发展，壮大节能环保产业”的目标被提上日程。建筑行业中，窗户面积通常只占建筑外围总面积的20%到30%，而在我国北方某些地区的特定时间，通过玻璃窗户造成的能耗达到建筑总能耗的50%。根据住建部2016年数据统计结果，中国500亿m2房屋建筑面积中，高能耗建筑占比大于95%，节能减排形势严峻，节能空间极其广阔。有研究表明，节能玻璃位于建筑气体交换，温度连接的位置，节能玻璃的使用承担着25%的建筑节能效果。随着我国建筑面积的稳定增长和全社会响应节能减排的号召，节能玻璃的市场必定得到大幅拓展。因此在节能建筑建造和建筑节能改造中，如何有效地应用节能玻璃，如何设计节能玻璃在节能建筑中的互联结构，是推进我国节能减排事业的重点之一。
二、节能玻璃的类型及应用
节能玻璃在建筑节能设计中主要承担着保温和隔热的作用，通常用K值和遮阳系数S来分别表示保温性和隔热性。优质的节能玻璃应当有效隔绝夏季气温及太阳辐射，同时保证冬季市内热量不轻易流失。
通过窗户的热交换形式有四种：传导、辐射以及空气对流，另外太阳辐射也会直接传递到室内。据此来评价节能玻璃性能有三大指标：热传递系数U、可见光投射比Tvis和遮阳系数Sc。目前，节能玻璃的种类有：吸热玻璃、热反射玻璃、低辐射玻璃(Low emissivity coated glass)、中空玻璃和真空玻璃，其中，低辐射玻璃即Low－E玻璃，热反射玻璃又叫热控制玻璃，二者同属于镀膜玻璃，中空玻璃和真空玻璃属于组合玻璃，中空玻璃也叫密封隔热玻璃。另外，PC板作为新型节能材料，也被用于节能玻璃的生产。
（一）吸热玻璃
传统玻璃一般都是钠钙玻璃，如在加工是掺入着色的金属氧化物，使玻璃染色为或古铜色、或茶色、或蓝色等其他颜色，从而具备了强烈吸收红外辐射的能力，同时保持较好的可见光透性。此即吸热玻璃。由于其优越的反眩光特性，吸热玻璃常常被广泛用在日照强烈地区如高原、沙漠民居和光污染严重的城市。但由于采光受影响以及玻璃本身吸光导致的升温严重，吸热玻璃的应用也常常受限。
（二）热反射玻璃
早在1940年，热反射玻璃便出现在建筑工程领域。热反射玻璃表面镀膜，薄膜由一层及以上的金属及其化合物构成，常采用铬，钛或不锈钢。热反射玻璃S值较小，即遮阳能力较强，对近红外光谱有较高的反射率，从而保持室温稳定。生产过程中，通过改变镀膜结构和镀膜厚度来调节S值。同时拥有良好的化学稳定性和耐刷洗能力，在建筑工程中得到了相当广泛的应用。和吸热玻璃相同，其颜色多变，也一定程度地限制了采光。Sc值过高，玻璃镀膜性能越差，但Sc值太低，导致镀膜反射率过高会导致光污染。
（三）低辐射玻璃
通过真空磁控溅射优质浮法玻璃上镀膜的Low-E玻璃，制作中，金属层一般采用导电性能较好的材料，如Au、Ag、Cu、Al、Pt、Al等金属和In203:Sn(ITO)、ZnO:Al(AZO)、Sn02:F(FT0)等氧化物。Low-E玻璃在夏季能够有效反射室外波长范围4.5-25μm的远红外光，反射效率达到80%，在冬季能够人体与家电产生的远红外线反射回室内，即双向发射效果，有效地控制了遮阳性能，极大降低了U值，节能能力优秀，故又称阳光控制型玻璃。在等玻璃面积(50m2)的建筑物同季节的一项实验表明，由Low-E玻璃-普通玻璃组成的双层中空玻璃，相同时间内损失的千瓦时比双面普通玻璃组成的中空玻璃降低50%。同时，Low-E玻璃的可见光透射率远远高于前两者，具有优秀的综合调节能力，是我国应用最广，最受青睐的类型。
（四）中空玻璃
传统单面玻璃在隔热保温方面受到了很大的局限，于是中空玻璃应运而生。按照材料和结构的不同，中空玻璃可细分为普通型、吸热型、热反射型、钢化型、夹层型、夹丝型、压花型等。按照不同的地区和要求，双层或多层结构中选用的玻璃各不相同，不同夹层之间填充剂亦有所区别，常有干燥空气、惰性气体等，按特定尺寸切割后胶接压合，四周密封处理。
某项国外研究表明，中空双层普通玻璃在供暖季节损失的热量相较于单层玻璃减少达到48.28%。中空玻璃的结构很大程度上决定了自身性能。以6mm特定单片玻璃+12mm空气填充层+6mm浮法玻璃为例，选用不同类型节能玻璃测得的三大指标不尽相同，如表1所示，在中空玻璃中使用镀膜玻璃能够显著降低热传递系数和遮阳系数。
表1 不同原片的中空玻璃光学性能参数
由于夹心层的存在能够有效隔绝温度，中空玻璃的防霜露性能也表现突出，其露点较普通单层玻璃(-20℃)降低了15℃。另外，也能有效隔绝噪音，前人研究显示，中空玻璃可将可将噪音从80dB减
弱到50dB左右。
在孙连营进行的黑龙江哈尔滨市江霆华府小区进行的门窗节能设计优选实证实验中，中空玻璃在中空玻璃、镀膜玻璃、吸热玻璃三者中表现最佳。
（五）真空玻璃
普通的中空玻璃仍无法避免夏季热传导导致的室温持续上升，但真空玻璃却能解决这一问题。真空玻璃是一种特殊的中空玻璃，夹心层真空，且厚度远小于普通中空玻璃，约0.1-0.2mm。其保温隔热、降噪防霜露的能力都显著优于普通中空玻璃。国家建筑工程质量监督检测中心曾研究得出，真空玻璃的保温性能是中空玻璃的2倍，是单片玻璃的4倍。
三、结语
节能玻璃是一种生态环保、审美友好、应用方便的建筑材料，是促进建设环境友好型社会的良好建筑材料。近年来，不断有如气凝胶、PC板、电致变节能玻璃工艺等的高品质节能玻璃材料和创新生产工艺出现。笔者相信，随着材料科学的不断进步，节能玻璃生产工艺的不断改良，综合性能好，寿命长，性价比高的节能玻璃必定会不断得走进人们的视野，持续地为建筑节能设计助力。
参考文献
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论文作者:李力珊,李宜骏,李欢欢,李蜀秦,马胜胜,张伟
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年10期
论文发表时间:2019/8/27
标签：玻璃论文; 节能论文; 中空玻璃论文; 建筑节能论文; 反射论文; 建筑论文; 真空论文; 《建筑学研究前沿》2019年10期论文;