黄素芳
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摘要：我国是建筑业大国，而在影响建筑能耗的围护结构中，门窗幕墙的绝热性能最差，而玻璃是玻璃幕墙、建筑外窗的主要材料，玻璃的光学热工性能对建筑节能影响极大，因此提高玻璃的节能性能，已成为实现建筑节能的最主要因素之一。本文主要针对建筑玻璃光学及热工性能的检测方法、影响结果准确性的注意事项，对建筑玻璃各项参数做出客观解释和评价。
关键词：建筑幕墙；门窗玻璃；光学热工性能；检测技术
1、前言
玻璃是玻璃幕墙、建筑外窗的主要材料，玻璃的光学热工性能对建筑节能影响极大。权威数据表明：我国建筑用能超过全国能源消费总量的1/4，建筑用能的50%～60%消耗于空调制冷与采暖系统，而在空调采暖这部分能耗中，大约20%～50%是由门窗（或幕墙）传热所消耗的（夏热冬暖地区大约20%，夏热冬冷地区大约35%，寒冷地区大约40%，严寒地区大约50%）。根据计算，玻璃幕墙和外窗主要通过玻璃传热消耗热能量，对玻璃的光学热工性能进行控制是建筑节能的重要措施。
2、玻璃光学热工性能参数的释义
单、双层玻璃热工性能见图1。
图 1 单、双层玻璃热工性能图
一般来说，太阳能光谱中97%的能量都集中在280～3500nm的波长范围内，而且为建筑围护结构热量传递和辐射的来源。如图1所示，太阳光入射的能量=入射(T)+反射(Ｒ)+吸收(A)。玻璃吸收的能力取决于它反射和入射的能量。玻璃吸收的能量可以转化为热量传递到室内，同时也有一部分辐射传递到室内的热量。所以玻璃的光学性能对围护结构的传热有重要的意义，只有使用合适的玻璃，才是使建筑节能的措施有效落实。所以首先要从它的光学性能参数来进行控制。
2.1可见光透射比τυ
Lighttransmittance简写为Tvis，也称透光系数，即透过玻璃的可见光(波长380～780nm)通量与射在玻璃表面上的可见光通量的比率。该参数可调节建筑室内通透效果和明暗程度从而决定了室内的照明能耗，对建筑节能有直接影响。
2.2可见光反射比ρυ
Lightreflectance简写为Ｒvis，在可见光谱(波长380～780nm)范围内，在玻璃表面反射的可见光与射在玻璃表面的总可见光的比率。
2.3太阳光直接透射比
Solardirecttransmittance缩写为Tsol，在太阳光谱(波长300～2500nm)范围内，透过玻璃的紫外光、可见光和近红外光总能量的百分比，但不包括玻璃吸收直接入射的太阳光能量后向外界的二次传递的能量。
2.4太阳光直接反射比
Solardirectreflectance缩写为Ｒsol，在太阳光谱(波长300～2500mm)范围内，玻璃表面反射的紫外光、可见光和近红外光总能量的百分比。在墙体的浅色饰面材料辐射吸收系数计算中的重要指标。
2.5太阳能总透射比
Totalsolarenergytransmittance也称为太阳得热系数(SHGC)、得热因子、g值等。是通过门窗或幕墙构件成为室内得热量的太阳辐射与投射到门窗或幕墙构件上的太阳辐射的比值。太阳能总透射比包括太阳光直接透射比Tsol和被玻璃及构件吸收的太阳辐射再经传热进入室内的得热量。该部分太阳能进入室内后直接引起温度升高，是夏季空调制冷的主要负荷。选购玻璃一般用遮阳系数体现太阳光总透射比的高低。
2.6遮阳系数
ShadingCoefficient缩写为SC，在GB/T2680中称之为遮蔽系数(缩写为Se)。透过玻璃的总太阳辐射能量与透过3mm透明玻璃的总太阳辐射能量的比。遮阳系数越小，阻挡阳光辐射的性能越好。
2.7传热系数K
K值(或U值)即玻璃的传热系数，表示热量通过玻璃中心部位而不考虑边缘效应，稳态条件下，玻璃两面单位空气温度差，单位时间内，通过单位面积的热量。单位是:W/(m2·K)，中国采用JGJ/151－2008《建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程》。
3、玻璃光学性能热工参数检测流程
遮阳系数测定使用的主要是分光光度计、红外光谱测量仪，笔者使用的设备型号为:Lambda950紫外可见近红外分光光度计，测定范围为太阳光区(波长250～2500nm)，其中包括可见光区(波长380～780nm)，紫外区(波长280～380nm)。傅里叶变换光谱仪，测定波长2500～25000nm，测试远红外波段反射比。
3.2检测参数及数据计算
1)分光光度计检测参数:光谱反射率，光谱透射率(测量波长范围内)。
2)光学性能计算参数:可见光透射比τυ;可见光反射比ρυ;太阳光直接透射比τe;太阳光直接反射比ρe;太阳光直接吸收比αe;太阳能总透射比g;遮阳系数Se;其中镀膜玻璃的反射比需分玻璃面和膜面。遮阳系数计算:Se=g/τ;τ－3mm普通透明平板玻璃的太阳能总透射比，其理论值取88.9%。
3)热工性能参数计算:玻璃传热系数计算较为复杂，但在JGJ113－2015《建筑玻璃应用技术规程》中，等效采用ISO10292《建筑玻璃—多层中空玻璃稳定状态下U值的计算》的前提下，制定了附录A玻璃传热系数U的计算方法，此方法可用红外光谱仪测量出玻璃的发射率，再通过计算可得出玻璃的传热系数。中空玻璃(气体层数为一时)传热系数按下式计算:
式中He－室外表面换热系数，ISO10292和JGJ113中规定he的值为23W/(m2·K);
hi － 室内表面换热系数；
ht － 玻璃热导
3.3检测中注意事项(依据GB/T2680－94，JGJ/T 151-2008)
1)光谱透射/反射比测定中，照明光束的光轴与试样表面法线的夹角不超过10°，照明光束中任一光线与光轴的夹角不超过5°。透射比测定采用垂直照明和垂直探测的几何条件，表示为垂直/垂直(缩写为0/0);反射比测定采用t°角照明和t°角探测的几何条件，表示为t°/t°(缩写为t/t)。在放置样品时需把样品紧贴检测面，从而保证设备光线入射角度，保证检测数据的准确性。
2)传热系数计算应采用冬季标准计算条件，且太阳辐射Is=0;遮阳系数、太阳光总透射比计算应采用夏季标准计算条件。在数据计算后的取值需要根据相应的计算条件。
3)在遮阳系数测定时，必须标明每片玻璃室内室外面，或者每片玻璃每一面的位置。对于镀膜玻璃，不同玻璃面会导致完全不同的遮阳系数，每片玻璃每一面的计算参数都需要按照施工安装现场分清室内外面以反应检测样品数据的真实性;对于中空玻璃，需测试组成的每一单片玻璃太阳光谱范围内的紫外和红外光学参数，之后由计算软件合成，可计算得出中空玻璃的遮阳系数。
4)对于low－E(离线)中空玻璃，其膜面在受到潮气和某些氧化剂的侵袭时会缓慢氧化。所以测试时，需在拆分后尽快检测，且不超过12h。这种中空玻璃在钢化前后不影响其低辐射的节能性能。
4、结语
玻璃的热工性能与玻璃的镀膜处理、玻璃气体层厚度、气体种类密切相关，稍加改变就会产生不一样的效果，尤其是中空镀膜玻璃可以做到千变万化，只有通过检测才能真正确认玻璃的热工性能，使其发挥应有的作用。
参考文献：
[1]ISO9050-2003《建筑玻璃—可见光透射比、太阳光直接透射比、太阳光总透射比、紫外线透射比及有关玻璃参数的测定》
[2]DBJ13-62-2004《福建省居住建筑节能设计标准实施细则》
[3]GB/T 11944-2002《中空玻璃》
[4]JGJ/T 151－2008《建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程》
[5]GB/T 2680-94《建筑玻璃 可见光透射比、太阳光直接透射比、太阳能总透射比、紫外线透射比及有关窗玻璃参数的测定》
[6]JGJ113－2015《建筑玻璃应用技术规程》
[7]ISO10292《建筑玻璃—多层中空玻璃稳定状态下U值的计算》
论文作者:黄素芳
论文发表刊物:《防护工程》2018年第14期
论文发表时间:2018/10/19
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