節(jié)能玻璃的發(fā)展與應(yīng)用

1、 節(jié)能玻璃的發(fā)展與應(yīng)用 材料0801 潘飛宇 （西安建筑科技大學(xué)華清學(xué)院學(xué)號(hào)16）1. 摘要：本文簡(jiǎn)要介紹節(jié)能玻璃的種類及特點(diǎn)和在社會(huì)生產(chǎn)中的應(yīng)用，各種節(jié)能玻璃擁有不同的物理特性，在建筑中起著不同的作用；文章并涉及到高科技節(jié)能玻璃的研究進(jìn)展及應(yīng)用進(jìn)展，比如低輻射節(jié)能玻璃和復(fù)合型節(jié)能玻璃等等。主要闡述了節(jié)能玻璃開發(fā)意義、節(jié)能原理、分類及相應(yīng)的生產(chǎn)工藝。結(jié)合國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，對(duì)不同玻璃的節(jié)能效果和特性進(jìn)行對(duì)比，并對(duì)今后節(jié)能玻璃的發(fā)展應(yīng)用方向進(jìn)行了評(píng)價(jià)及展望。在當(dāng)今能源問題非常突出的時(shí)代，建筑能耗占社會(huì)總能耗的相當(dāng)多一部分，盡快采取措施對(duì)建筑，特別是建筑幕墻進(jìn)行節(jié)能改造，并且研究這些措施對(duì)建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生

2、的影響，成為一項(xiàng)很緊迫的任務(wù)。2. 引言：玻璃幕墻作為建筑物的外裝飾是現(xiàn)代化城市建筑的重要標(biāo)志之一，打破了傳統(tǒng)的實(shí)體墻與門窗的界限，巧妙地將建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)的使用功能與建筑物的裝飾功能有機(jī)地融為一體，使建筑物更具有時(shí)代感和藝術(shù)造型。當(dāng)前，建筑節(jié)能成為我國(guó)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的一部分，社會(huì)上對(duì)建筑節(jié)能的意識(shí)也在逐漸增強(qiáng)。建筑的節(jié)能主要是建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能，而玻璃幕墻是現(xiàn)代建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的一個(gè)非常重要的組成部分。充分考慮玻璃幕墻使用的靈活性和最大限度地減少能耗，并且探求節(jié)能措施對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的影響，是結(jié)構(gòu)師們應(yīng)考慮的問題。 現(xiàn)代建筑中,大面積的采光玻璃應(yīng)用十分廣泛,人們對(duì)建筑玻璃的要求越來越高,但建筑用普通玻璃的

3、傳熱系數(shù)比磚體結(jié)構(gòu)墻壁要高很多,從而導(dǎo)致建筑物的熱量損耗增加。據(jù)統(tǒng)計(jì),各項(xiàng)建筑能源消耗占總能耗的三分之一左右,而在建筑能耗中,高達(dá)50%以上又是由門窗玻璃散失的。在中國(guó)430億m2的建筑中99%屬于高能耗建筑,即使是新建筑,也有95%以上仍是高能耗建筑。因此,如何正確選擇設(shè)計(jì)建筑玻璃,使其能耗降低到最小,滿足國(guó)家公共建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定,符合國(guó)家節(jié)能減排的要求,是當(dāng)前能源危機(jī)條件下首要解決的問題之一。近些年來，舒適與自然、環(huán)保與節(jié)能逐漸成為新世紀(jì)國(guó)際建筑的準(zhǔn)則，建筑節(jié)能成為世界性潮流。作為建筑節(jié)能最大潛力的門窗和幕墻，玻璃的節(jié)能成為關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。3 節(jié)能玻璃的種類與特點(diǎn)： 目前玻璃種類有吸熱玻璃

4、、熱發(fā)射玻璃、低輻射玻璃、中空玻璃、真空玻璃和普通玻璃等。 1.吸熱玻璃。吸熱玻璃是一種能夠吸收太陽(yáng)能的平板玻璃，它是利用玻璃中的金屬離子對(duì)太陽(yáng)能進(jìn)行選擇性的吸收，同時(shí)呈現(xiàn)出不同的顏色。有些夾層玻璃膠片中也摻有特殊的金屬離子，用這種膠片可以生產(chǎn)出吸熱的夾層玻璃。吸熱玻璃一般可減少進(jìn)入室內(nèi)的太陽(yáng)熱能的2030，降低了空調(diào)負(fù)荷。吸熱玻璃的特點(diǎn)是遮蔽系數(shù)比較低，太陽(yáng)能總透射比、太陽(yáng)光直接透射比和太陽(yáng)光直接反射比都較低，見光透射比、玻璃的顏色可以根據(jù)玻璃中的金屬離子的成分和濃度變化?？梢姽夥瓷浔取鳠嵯禂?shù)、輻射率則與普通玻璃差別不大。2.熱反射玻璃。熱反射玻璃是對(duì)太陽(yáng)能有反射作用的鍍膜玻璃，其反射率可

5、達(dá)2040，甚至更高。它的表面鍍有金屬、非金屬及其氧化物等各種薄膜，這些膜層可以對(duì)太陽(yáng)能產(chǎn)生一定的反射效果，從而達(dá)到阻擋太陽(yáng)能進(jìn)入室內(nèi)的目的。在低緯度的炎熱地區(qū)，夏季可節(jié)省室內(nèi)空調(diào)的能源消耗，它同時(shí)具有較好的遺光性能，使室內(nèi)光線柔和舒適另外，這種反射層的鏡面效果和色調(diào)對(duì)建筑物的外觀裝飾效果都較好。熱反射玻璃的遮蔽系數(shù)、太陽(yáng)能總透射比、太陽(yáng)光直接透射比和可見光透射比都較低。太陽(yáng)光直接反射比、可見光反射比較高，而傳熱系數(shù)、輻射率則與普通玻璃差別不大。3.低輻射玻璃。低輻射玻璃又稱為L(zhǎng)ow-E玻璃，是一種對(duì)波長(zhǎng)在4.525um范圍的遠(yuǎn)紅外線有較高反射比的鍍膜玻璃，它具有較低的輻射率。在冬季，它可以反

6、射室內(nèi)暖氣輻射的紅外熱能，輻射率一般小于0.25，將熱能保護(hù)在室內(nèi)。在夏季馬路、水泥地面和建筑物的墻面在太陽(yáng)的暴曬下，吸收了大量的熱量并以遠(yuǎn)紅外線的形式向四周輻射。低輻射玻璃的遮蔽系數(shù)、太陽(yáng)能總透射比太陽(yáng)光直接透射比、太陽(yáng)光直接反射比、可見光透射比和可見光反射比等都與普通玻璃差別不大，其輻射率傳熱系數(shù)比較低。4.中空玻璃。中空玻璃是將兩片或多片玻璃以有效支撐均勻隔開并對(duì)周邊粘接密封，使玻璃層之間形成有干燥氣體的空腔，其內(nèi)部形成了一定厚度的被限制了流動(dòng)的氣體層。由于這些氣體的導(dǎo)熱系數(shù)大大小于玻璃材料的導(dǎo)熱系數(shù)，因此具有較好的隔熱能力。中空玻璃的特點(diǎn)是傳熱系數(shù)較低，與普通玻璃相比，其傳熱系數(shù)至少可

7、降低40是目前最實(shí)用的隔熱玻璃。我們可以將多種節(jié)能玻璃組合在一起，產(chǎn)生良好的節(jié)能效果。5.真空玻璃。真空玻璃的結(jié)構(gòu)類似于中空玻璃，所不同的是真空玻璃空腔內(nèi)的氣體非常稀薄，近乎真空其隔熱原理就是利用真空構(gòu)造隔絕了熱傳導(dǎo)，傳熱系數(shù)很低。根據(jù)有關(guān)資料數(shù)據(jù)，同種材料真空玻璃的傳熱系數(shù)至少比中空玻璃低15%。6.普通玻璃。普通玻璃可以通過貼膜產(chǎn)生吸熱、熱反射或低輻射等效果。由于節(jié)能的原理相似，貼膜玻璃的節(jié)能效果與同功能的鍍膜玻璃類似。4.節(jié)能玻璃的物理特性及應(yīng)用：我國(guó)正處于建設(shè)的鼎盛時(shí)期，每年建成房屋近20億平方米，而能達(dá)到國(guó)家規(guī)定節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的建筑只占10%左右；且在即有的約400億平方米建筑中，95%以

8、上是高耗能建筑可見，在我國(guó)推行節(jié)能建筑已刻不容緩。影響建筑能耗最直接的因素是建筑維護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫與隔熱性能，門窗又是其中最薄弱的環(huán)節(jié)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在建筑中門窗玻璃的能耗約占建筑總能耗的35%左右，因此節(jié)能玻璃的應(yīng)用在建筑節(jié)能中具有重要意義。一、與節(jié)能玻璃相關(guān)的物理學(xué)原理及概念建筑是如何通過門窗玻璃傳熱的呢？我們知道，熱量傳遞有熱傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射三種基本方式熱傳導(dǎo)依靠物質(zhì)的分子、原子或電子的移動(dòng)或（和振動(dòng)來傳遞熱量。對(duì)流傳熱依靠流體微團(tuán)的宏觀運(yùn)動(dòng)來傳遞熱量，所以它只能在流體中存在。輻射傳熱是通過電磁波傳遞熱量，不需要物質(zhì)作媒介。玻璃傳熱是熱傳導(dǎo)、輻射兩種方式同時(shí)進(jìn)行、綜合作用的結(jié)果。太陽(yáng)輻射能量的97

9、%集中在波長(zhǎng)為0.32.5的范圍內(nèi)，包括紫外線、可見光和紅外線，這部分能量從室外進(jìn)入室內(nèi)；而室內(nèi)物體的輻射以2.5以上的紅外線為主。冬季，我們希望室外的輻射能量盡可能多的進(jìn)入室內(nèi)，而室內(nèi)的輻射能量不要外泄，因此，選擇具有一定物理特性的窗玻璃就成為建筑保溫隔熱的關(guān)鍵。為了下文敘述方便，先介紹幾個(gè)和玻璃傳熱有關(guān)的物理概念。透射率 透過材料的光通量與入射到材料表面上的光通量的百分比稱為透射率。輻射率 黑體被定義為在任意溫度下，吸收并發(fā)射最大的輻射能的物體。物體表面的輻射率定義為物體表面輻射的熱量與黑體在同一表面輻射熱量之比。傳熱系數(shù) 在穩(wěn)定傳熱條件下，圍護(hù)結(jié)構(gòu)兩側(cè)空氣溫差為1開，1小時(shí)內(nèi)通過1平方米

10、面積傳遞的熱量稱為該材料的傳熱系數(shù)，單位為瓦/平方米開（W/m2K）。傳熱系數(shù)值越低，玻璃的保溫性能就越好。熱阻 反映阻止熱量傳遞能力的綜合參量。當(dāng)熱量在物體內(nèi)部以熱傳導(dǎo)的方式傳遞時(shí)，對(duì)于熱流經(jīng)過的截面積不變的平板，導(dǎo)熱熱阻為傳熱系數(shù)的倒數(shù)，單位為平方米開/瓦。遮蔽系數(shù) 表征窗玻璃在無(wú)其他遮陽(yáng)措施情況下對(duì)太陽(yáng)輻射透射得熱的減弱程度。其數(shù)值為透過窗玻璃的太陽(yáng)輻射得熱與透過相同尺寸但無(wú)玻璃的開口進(jìn)入室內(nèi)的太陽(yáng)輻射得熱的比率。二、節(jié)能玻璃的種類及物理特性節(jié)能玻璃主要有鍍膜玻璃、中空玻璃、真空玻璃、貼膜玻璃等，為了將節(jié)能玻璃的特性與普通玻璃進(jìn)行比較，在此也列出了普通透明玻璃。普通透明玻璃 透射率約為8

11、5%，它對(duì)陽(yáng)光輻射阻擋能力很差，絕大部分的太陽(yáng)輻射能量可透過玻璃進(jìn)入室內(nèi)。夏季白天進(jìn)入室內(nèi)的太陽(yáng)輻射能量遠(yuǎn)大于玻璃向外輻射散發(fā)的熱量，室內(nèi)溫度升高。該種玻璃的傳熱系數(shù)為5.8W/m2K，若是內(nèi)外溫差為15，則因熱傳導(dǎo)而透過玻璃的熱量就大于80W/m2。普通透明玻璃的輻射率為0.84,冬季，玻璃吸收室內(nèi)熱量后向外輻射，使室內(nèi)溫度降低，無(wú)法有效地阻擋室內(nèi)熱量泄向室外。單片透明玻璃的保溫、隔熱性能確實(shí)很差,不宜直接用于設(shè)有暖通或空調(diào)設(shè)施的建筑物。熱反射鍍膜玻璃 是在玻璃表面鍍一層或多層如鉻、鈦或不銹鋼等金屬或其化合物組成的薄膜，對(duì)可見光有適當(dāng)?shù)耐干渎?，?duì)近紅外線有較高的反射率，對(duì)紫外線有很低的透過率

12、。因金屬膜對(duì)紅外線的反射作用，使其具有豐富的顏色，因而對(duì)建筑物具有裝飾效果。夏季熱反射玻璃的隔熱作用十分明顯，能有效地限制進(jìn)入室內(nèi)的太陽(yáng)熱量。尤其當(dāng)它被安裝在建筑的西側(cè)，能大大減弱西曬陽(yáng)光的輻射熱量。適用于夏熱冬暖地區(qū)，能有效降低冷氣設(shè)備的運(yùn)行費(fèi)用。但這種玻璃在限制陽(yáng)光熱輻射的同時(shí)，也限制了進(jìn)入室內(nèi)的可見光，這會(huì)影響到室內(nèi)的自然采光。低輻射鍍膜玻璃 也稱Low-E玻璃，是在玻璃表面鍍上多層金屬銀或其他化合物組成的膜系產(chǎn)品，其鍍膜層具有對(duì)可見光高透過及對(duì)中遠(yuǎn)紅外線高反射的特性。Low-E玻璃對(duì)可見光的透射率可達(dá)80%以上，而反射率一般在11%以下，這使其與熱反射鍍膜玻璃相比，光學(xué)性能大為改觀。既

13、保證了建筑物的采光，又避免了玻璃幕墻、中空玻璃門窗光反射所造成的光污染。而且，Low-E玻璃可阻擋55%左右的紫外線進(jìn)入室內(nèi)，也起到了一定的防紫外線作用。Low-E玻璃的輻射率在0.350.5之間，比普通透明玻璃低很多，用Low-E玻璃制造建筑物門窗，可大大降低因輻射而造成的室內(nèi)熱能向室外的傳遞，有利于冬季室內(nèi)溫度的保持，達(dá)到節(jié)能的效果。北京奧林匹克籃球館，采用了Low-E玻璃合成的中空玻璃幕墻體系。據(jù)報(bào)道，與普通單片玻璃比較，夏季就可以節(jié)能60%以上，冬季可以節(jié)能70%以上。貼膜玻璃 由玻璃材料和貼膜兩部分組成。貼膜是由特殊的聚脂薄膜作為基材，鍍上各種不同的高反射率金屬或金屬氧化物涂層。它不

14、僅能反射較寬頻帶的紅外線，還具有較高的可見光透射率，而且具有選擇性透光性能。例如可見光透射率高達(dá)70%以上，而對(duì)紅外線和紫外線的反射率在75%以上，在3mm厚普通玻璃上貼一層隔熱膜片后，太陽(yáng)熱輻射透過減少82.5%，其傳熱系數(shù)降為3.93 W/（m2K）。而且這種玻璃膜直接貼在玻璃表面，具有極強(qiáng)的韌性，不同種類的膜和玻璃配合使用，可達(dá)到不同要求的安全和節(jié)能效果。目前，此類玻璃貼膜在國(guó)內(nèi)已廣泛用于銀行的防彈玻璃，大廈的玻璃幕墻上。例如，國(guó)家劇院的安全貼膜玻璃，不僅起到保溫的作用，而減少了玻璃破碎可能引起的對(duì)人體的傷害，同時(shí)隔了99%以上的紫外線。中空玻璃 由兩片或多片平板玻璃組合而成，在兩層玻璃

15、之間用金屬框隔開，四周再用密封膠或焊接密封而形成隔層空間，內(nèi)部充入干燥的空氣或惰性氣體層。中空玻璃的空腔內(nèi)形成了一定厚度的密閉氣體層，由于氣體的傳熱系數(shù)遠(yuǎn)小于玻璃的傳熱系數(shù)，因此中空玻璃具有了較好的隔熱能力，在國(guó)外建筑中大量使用。中空玻璃具有防寒隔熱、隔音、防結(jié)露，使用壽命長(zhǎng)等特性。如果中空玻璃的內(nèi)層玻璃改用Low-E玻璃，會(huì)有更好效果。隨著能源問題的日益突出和“可持續(xù)發(fā)展”理念的推廣，我國(guó)已經(jīng)制定了建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，廣大建筑工作者也相當(dāng)重視相應(yīng)的設(shè)計(jì)和施工。但目前，我國(guó)的建筑節(jié)能水平還落后于發(fā)達(dá)國(guó)家。如歐美國(guó)家建筑已普遍采用節(jié)能玻璃，但由于初次投資要比普通玻璃高很多，而節(jié)能效果的收益要在較長(zhǎng)一段

16、時(shí)間才能顯現(xiàn)，因此目前在我國(guó)大面積推廣還存在一定困難。但相信，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和提高，節(jié)能玻璃會(huì)逐漸走進(jìn)千家萬(wàn)戶。三建筑幕墻節(jié)能改造措施建筑幕墻節(jié)能措施有主動(dòng)式節(jié)能和被動(dòng)式節(jié)能兩種方式。被動(dòng)式節(jié)能是指我們選用合適的材料和構(gòu)造措施來減少建筑能耗，提高節(jié)能效率。主動(dòng)式節(jié)能是指不僅改進(jìn)材料，更積極地是對(duì)風(fēng)、太陽(yáng)能等加以收集和利用，節(jié)約能源。1）幕墻主動(dòng)式節(jié)能技術(shù)幕墻主動(dòng)式節(jié)能主要有幕墻與建筑采光照明，幕墻與通風(fēng)，幕墻與光電技術(shù)三個(gè)方面的措施。幕墻與建筑采光照明主要是指利用幕墻本身通透性的特點(diǎn)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使建筑可以利用盡可能多的室外光源，減少市內(nèi)照明所需要的能耗。幕墻在通風(fēng)節(jié)能方面的應(yīng)用主要是利用

17、熱通道玻璃幕墻對(duì)空氣的不同組織方式，使通道內(nèi)的溫度維持在我們所需要的溫度上，從而減少室內(nèi)取暖或制冷的能源消耗。以外循環(huán)為例來說明熱通道玻璃幕墻的工作原理：外循環(huán)式DSF的一般構(gòu)造是外層幕墻采用固定的單層玻璃，上下設(shè)有進(jìn)出風(fēng)口，有的不可關(guān)閉，有的可電動(dòng)開閉和調(diào)節(jié)開啟率；內(nèi)層幕墻一般采用雙層保溫隔熱玻璃窗扇，通常每?jī)缮乳T窗設(shè)一個(gè)可開啟扇，也有只設(shè)個(gè)別維護(hù)用開啟扇的。在冬季，外層幕墻的進(jìn)出風(fēng)口和內(nèi)層幕墻的窗扇都保持關(guān)閉，這時(shí)通道就形成了一個(gè)緩沖層（Buffer Zone），其中的氣流速度遠(yuǎn)低于室外，而溫度則高于室外，從而減少了內(nèi)層幕墻的向外傳熱量，從而減低了室內(nèi)采暖多需要的能源消耗，達(dá)到節(jié)能的效果。

18、幕墻與光電技術(shù)主要是指在幕墻上安裝太陽(yáng)能電池板，在幕墻作維護(hù)結(jié)構(gòu)的同時(shí)收集太陽(yáng)能，再轉(zhuǎn)化為建筑物所能利用的電能，供給建筑物使用。2）幕墻被動(dòng)式節(jié)能技術(shù)幕墻被動(dòng)式節(jié)能主要是指在節(jié)能玻璃和建筑物遮陽(yáng)這兩方面的應(yīng)用?，F(xiàn)在主要利用的節(jié)能玻璃主要有中空玻璃，夾膠玻璃和真空玻璃三種。中空玻璃的中空層內(nèi)可以充入惰性氣體，減少熱量傳遞。真空玻璃由于把中空玻璃內(nèi)的空氣抽空，減少了空氣層的熱傳遞和熱對(duì)流，能進(jìn)一步減少透過玻璃的熱量。5. 節(jié)能玻璃的發(fā)展及改造節(jié)能減排對(duì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展起著舉足輕重的作用，也是當(dāng)今世界各國(guó)所共同面臨的任務(wù)和挑戰(zhàn)2006年我國(guó)民用建筑(運(yùn)行)能耗占當(dāng)年社會(huì)總能耗的23.1%，而且隨著城市

19、化率的提高、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人們收入和生活水平的不斷改善，能耗總量將持續(xù)增長(zhǎng)。因此，降低建筑能耗是節(jié)能工作最重要的任務(wù)之一。影響建筑能耗最直接的因素是建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱性能，而門窗是圍護(hù)結(jié)構(gòu)中保溫隔熱的最薄弱部位，是影響建筑節(jié)能的最主要因素之一。就目前我國(guó)典型的建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)而言，門窗的能耗約占建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)總能耗的40%50%。而且，目前我國(guó)的門窗節(jié)能水平與發(fā)達(dá)國(guó)家相比有很大的差距：在建筑能耗方面，我國(guó)居住建筑外窗單位能耗為氣候條件相近發(fā)達(dá)國(guó)家的1.52.2倍2；在節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)方面，發(fā)達(dá)國(guó)家達(dá)到較高水平，如德國(guó)要求外窗傳熱系數(shù)限值為1.5 W/(m2K)，瑞典為2.0 W/(m2K)；與北京同緯度的加

20、拿大地區(qū)為2.86 W/(m2K)，而中國(guó)北京地區(qū)為3.5 W/(m2K)3。因此，增強(qiáng)門窗的保溫隔熱性能，減少門窗能耗，是建筑節(jié)能工作的重中之重，而玻璃作為門窗結(jié)構(gòu)的最主要材料，其節(jié)能性質(zhì)正日益引起重視。 目前一些新型的、高科技的節(jié)能玻璃正在發(fā)展研究中，不久就會(huì)應(yīng)用到大家的生活中去。低輻射玻璃已獲得越來越廣泛的認(rèn)可。建筑物門窗和玻璃幕墻廣泛采用低輻射玻璃,無(wú)論是在炎熱的夏季還是在寒冷的冬季,低輻射玻璃都可以阻止熱量進(jìn)入或散失,具有良好的保溫隔熱作用能夠有效的降低室內(nèi)空調(diào)的負(fù)荷,而且不會(huì)影響建筑物的采光性能和視覺效果,不會(huì)造成光污染,極大地提高了建筑物的節(jié)能環(huán)保作用。在汽車工業(yè)中,低輻射玻璃的

21、應(yīng)用前途也一片光明,根據(jù)國(guó)家汽車工業(yè)的十五規(guī)劃,2005年時(shí)我國(guó)汽車擁有量為2 4652 545萬(wàn)輛,汽車的年需求量在310330萬(wàn)在線低輻射玻璃成本較低,生產(chǎn)規(guī)模大,但生產(chǎn)難度較大,世界上只有英國(guó)皮爾金頓公司、美國(guó)PPG公司、法國(guó)Saint-Gobain公司等少數(shù)大的玻璃公司可以生產(chǎn)。國(guó)內(nèi)在線低輻射玻璃生產(chǎn)商較少,秦皇島耀華玻璃股份有限公司與美國(guó)ATOFNA公司聯(lián)手,于2003年成功地開發(fā)出在線低輻射鍍膜玻璃,并實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn),這是國(guó)內(nèi)首條在線低輻射玻璃生產(chǎn)線。山東藍(lán)星玻璃集團(tuán)有限公司與浙江大學(xué)藍(lán)星新材料技術(shù)有限公司、浙江大學(xué)合作,研發(fā)了浮法在線低輻射玻璃的生產(chǎn)工藝技術(shù),擁有了低輻射玻璃大規(guī)

22、模產(chǎn)業(yè)化能力,2004年4月,該項(xiàng)目通過科技部#863?項(xiàng)目專家組驗(yàn)收,一致認(rèn)為是我國(guó)利用高新技術(shù)成功改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的典范。2005年,藍(lán)星集團(tuán)研發(fā)的高端節(jié)能低輻射玻璃正式推向市場(chǎng)。在線低輻射玻璃生產(chǎn)工藝將是今后我國(guó)著重發(fā)展的高技術(shù)生產(chǎn)工藝,可使低輻射玻璃的生產(chǎn)成本極大的降低,更好的利用我國(guó)浮法玻璃生產(chǎn)線,提高我國(guó)浮法玻璃的附加值和科技含量。另外復(fù)合式節(jié)能玻璃是普通中空、夾層及真空玻璃的復(fù)合體，因此，分析中空、夾層及真空玻璃的承載變形性能及其等效厚度的計(jì)算方法是分析復(fù)合式節(jié)能玻璃承載性能及抗風(fēng)壓設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。 氣凝膠一種超級(jí)隔熱材料氣凝膠是一種由膠體粒子或高聚物分子相互交聯(lián)構(gòu)成的具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的

23、輕質(zhì)納米多孔材料。因其半透明的色彩和超輕重量，氣凝膠也被稱為“固態(tài)煙”或“凍煙”。最近，美國(guó)宇航局研制出的一種新型氣凝膠，密度為3.55 kg/m3，僅為空氣密度的2.75倍，被認(rèn)為是“世界上密度最低的固體”。早在1931年，美國(guó)斯坦福大學(xué)的Kistler利用溶膠凝膠方法及超臨界干燥技術(shù)首次制得氣凝膠，但由于氣凝膠的制備工藝復(fù)雜和造價(jià)較高等原因，加之又未發(fā)現(xiàn)氣凝膠的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，限制了當(dāng)時(shí)氣凝膠的發(fā)展和應(yīng)用。Peri利用硅酯經(jīng)溶膠凝膠法制備出二氧化硅氣凝膠，大大縮短氣凝膠的干燥和制備周期；其后Tewari以二氧化碳為超臨界干燥介質(zhì)來制備氣凝膠，使氣凝膠的干燥溫度降至室溫，提高了設(shè)備的安全可靠性

24、，推動(dòng)了氣凝膠制備和應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，使氣凝膠的商業(yè)化生產(chǎn)和應(yīng)用成為可能。6.節(jié)能玻璃的現(xiàn)狀與目前存在的問題： 節(jié)能建筑幕墻性能研究現(xiàn)狀節(jié)能建筑幕墻性能分析分為兩個(gè)方面：熱性能分析和結(jié)構(gòu)性能分析。熱性能分析所得的數(shù)據(jù)是結(jié)構(gòu)性能分析的基礎(chǔ)。要探求建筑節(jié)能改造對(duì)建筑的影響，首先應(yīng)該分析所采取的節(jié)能改造措施對(duì)建筑結(jié)構(gòu)溫度場(chǎng)的影響，進(jìn)而分析溫度場(chǎng)作用下結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布。1）多層玻璃真實(shí)溫度場(chǎng)的分布研究現(xiàn)狀關(guān)于玻璃系統(tǒng)的真實(shí)溫度梯度很多學(xué)者作過研究，以R.K.MacGREGO的研究為例介紹中空玻璃體系在環(huán)境因素的作用下真實(shí)溫度梯度的分布。圖5是謝努爾數(shù)謝努爾數(shù)隨葛拉曉夫數(shù)的變化情況。從圖中我們可以看出：在葛

25、拉曉夫數(shù)很小的情況下，換熱主要是通過流體層的熱傳導(dǎo)產(chǎn)生的。隨著葛拉曉夫數(shù)的提高，將會(huì)出現(xiàn)不同的流動(dòng)狀態(tài)。進(jìn)而MacGREGOR提出H/W，邊界條件，玻璃板的傾斜程度等因素都有可能影響中空層內(nèi)溫度的分布，并且通過試驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證其假設(shè)。 圖6上、下部曲線是H/W分別為10和20時(shí)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的溫度分布情況。從圖中我們可以大致看出，隨著高寬比的增大，即空氣層越狹長(zhǎng)，其間空氣流動(dòng)越接近層流，溫度分布越接近線性分布。常用幕墻玻璃寬厚比大致為70左右，可認(rèn)為中空層溫度分布為線性分布。當(dāng)前對(duì)中空內(nèi)玻璃溫度場(chǎng)的分布還有很多學(xué)者研究，但還沒有比較統(tǒng)一的理論解析，爭(zhēng)論點(diǎn)在于中空層流動(dòng)狀態(tài)的劃分界限，是層流還是湍流，沒

26、有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，并且對(duì)于湍流狀態(tài)下的傳熱過程機(jī)理還有研究，故現(xiàn)在的成果多以經(jīng)驗(yàn)公式和實(shí)驗(yàn)結(jié)果解釋為主，對(duì)于超出實(shí)驗(yàn)范圍的情況多數(shù)作者多說明還沒有確切結(jié)果。 研究中的難點(diǎn)和待解決問題由上所述，在建筑節(jié)能玻璃幕墻的結(jié)構(gòu)性能研究方面還有很多有待解決的問題，總結(jié)起來有以下幾方面：1）在玻璃系統(tǒng)溫度場(chǎng)的確定上存在諸多不確定的因素，除非我們能實(shí)地檢測(cè)幕墻的溫度場(chǎng)分布，否則僅靠實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)很難準(zhǔn)確模擬真實(shí)環(huán)境中的邊界條件，這就給計(jì)算結(jié)果的實(shí)際應(yīng)用帶來問題。2）在進(jìn)行熱分析和模擬時(shí)還應(yīng)考慮冷橋作用，若框支式幕墻的邊框處和點(diǎn)支式幕墻的金屬支撐的傳熱效應(yīng)。3）在幕墻結(jié)構(gòu)性能分析時(shí)，如何計(jì)算分析中空層內(nèi)在溫度梯度作用

27、下引起的體積，壓強(qiáng)的變化，及如何準(zhǔn)確模擬空氣的性質(zhì)，都是有待解決的問題。 低輻射玻璃發(fā)展了近20年,很多技術(shù)趨于成熟,但是還是存在很多問題。在線浮法生產(chǎn)低輻射玻璃成本較低,國(guó)內(nèi)浮法玻璃生產(chǎn)線較多,但浮法生產(chǎn)低輻射玻璃的生產(chǎn)線極少,國(guó)內(nèi)主要的鍍膜設(shè)備基本依靠進(jìn)口,主要原因是發(fā)達(dá)國(guó)家的技術(shù)封鎖,研發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的浮法低輻射玻璃生產(chǎn)技術(shù)乃是低輻射玻璃研究的首要問題。低輻射薄膜的光學(xué)性能和機(jī)械性能有待于提高,需要探索新的膜系結(jié)構(gòu),選用新材料,采用新工藝,獲得性能更加優(yōu)異的膜層。目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)低輻射玻璃基本上采用離線法生產(chǎn),高質(zhì)量的離線膜工藝復(fù)雜,成本較高,如何降低成本,實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)是今后離線法生產(chǎn)

28、低輻射玻璃的一個(gè)重要發(fā)展方向。現(xiàn)在商用的低輻射玻璃薄膜的可見光透過率在80%左右,而紅外線反射率也只在70%左右,所以進(jìn)一步提高其可見光透過率和紅外線反射率也是一個(gè)難題。低輻射玻璃后期深加工也值得重視,鍍膜、熱彎、切割一體的生產(chǎn)線也需盡快研發(fā)。新興的溶膠-凝膠法鍍制低輻射膜的方法其成本和薄膜控制方面的問題有待于進(jìn)一步解決。7.結(jié)論與展望：通過研究節(jié)能玻璃的物理特性,使筆者深刻認(rèn)識(shí)到,基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)聯(lián)系當(dāng)前國(guó)民經(jīng)濟(jì)熱門課題的重要性,在聯(lián)系實(shí)際的研究性實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)中,提高了學(xué)生對(duì)知識(shí)的綜合應(yīng)用能力和創(chuàng)新意識(shí). 隨著人們節(jié)能環(huán)保意識(shí)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展要求的不斷提高，建筑保溫隔熱技術(shù)和材料的研究成為實(shí)現(xiàn)降低建筑能耗和實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能的重要途徑?，F(xiàn)有建筑節(jié)能玻璃如中空玻璃、真空玻璃、Low-E玻璃和貼膜玻璃等在建筑節(jié)能方面起到了一定的作用，但其在提高玻璃保溫隔熱性能的同時(shí)不同程度地降低了玻璃的通透性，而氣凝膠作為新型透光隔熱材料在建筑節(jié)能玻璃中的應(yīng)用引起了越來越多的關(guān)注，具有非常廣闊的發(fā)展和應(yīng)用前景。盡管氣凝膠的強(qiáng)度較低和韌性較差限制了其在當(dāng)前建筑節(jié)能方面的大規(guī)模應(yīng)用，但隨著對(duì)氣凝膠制備工藝和性能研究的不斷深入，其作為新型建筑節(jié)能玻璃材料必將大顯身手，對(duì)于降低建筑能耗、減少碳以及其他有害物質(zhì)的排放以及實(shí)現(xiàn)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展具有