玻璃與建筑節(jié)能

1、玻璃與建筑節(jié)能玻璃是當(dāng)今裝點(diǎn)材料中最常見(jiàn)的材料之一,也是最早被作為透光材料的材料之一。隨著建造技術(shù)的進(jìn)展，玻璃在建造中的用途越來(lái)越多，玻璃、建造、環(huán)保之間的關(guān)系也越來(lái)越親密。 1 節(jié)能玻璃的種類(lèi)及特點(diǎn) 節(jié)能玻璃是指某些特定的產(chǎn)品，如中空玻璃、熱反射玻璃、Low-E 玻璃等,它可以按照詳細(xì)建造物的設(shè)計(jì)要求而定，如按導(dǎo)熱系數(shù)來(lái)決定。根據(jù)節(jié)能途徑和性能參數(shù)，節(jié)能玻璃可分為以下幾類(lèi)。通過(guò)對(duì)這些性能參數(shù)舉行調(diào)節(jié)、搭配，節(jié)能玻璃就可以應(yīng)用于不同地區(qū)的建造物上，產(chǎn)生最佳的節(jié)能效果。 1.1 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)能舉行抉擇性的吸收，同時(shí)展現(xiàn)出不同的色

2、彩。有些夾層玻璃膠片中也摻有特別的金屬離子，用這種膠片可以生產(chǎn)出吸熱的夾層玻璃。吸熱玻璃一般可削減進(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)是遮擋系數(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，可見(jiàn)光透射比、玻璃的色彩可以按照玻璃中的金屬離子的成分和濃度變化。可見(jiàn)光反射比、傳熱系數(shù)、輻射率則與平凡玻璃差別不大1。 1.2 熱反射玻璃 熱反射玻璃是對(duì)太陽(yáng)光有反射作用的鍍膜玻璃，其反射率可達(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)光產(chǎn)生一定的反射效果，從而達(dá)到阻止太陽(yáng)光進(jìn)入室內(nèi)的目的。在低緯度的酷熱地區(qū)，夏季具有較

3、好的遮光性能，使室內(nèi)光芒嚴(yán)厲舒服，從而可節(jié)約室內(nèi)空調(diào)的能源消耗。另外，這種反射層的鏡面效果和色調(diào)對(duì)建造物的外觀裝點(diǎn)效果都較好。而且其遮擋系數(shù)、太陽(yáng)光總透射比、太陽(yáng)光直接透射比和可見(jiàn)光透射比都較低。太陽(yáng)光直接反射比、可見(jiàn)光反射比較高，而傳熱系數(shù)、輻射率則與平凡玻璃差別不大。 1.3 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4.525 um 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將熱能庇護(hù)在室內(nèi)。在夏季，馬路、水泥地面和建造物的墻面在太陽(yáng)的暴曬下,吸收了大量的熱量并以遠(yuǎn)紅外線的形式向周?chē)椛洹?/p>

4、低輻射玻璃的遮擋系數(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(jiàn)光透射比和可見(jiàn)光反射比等都與平凡玻璃差別不大，其輻射率、傳熱系數(shù)比較低。 1.4 中空玻璃 中空玻璃是將兩片或多片玻璃以有效支撐勻稱隔開(kāi)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淌的氣體層。因?yàn)檫@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,與平凡玻璃相比,其傳熱系數(shù)至少可降低 40 ,是目前最有用的隔熱玻璃。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。 1.5 真空玻璃 真空玻璃的結(jié)構(gòu)類(lèi)似于中空玻璃，所不同的是真

5、空玻璃空腔內(nèi)的氣體十分淡薄，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。按照有關(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。 1.6 平凡玻璃 平凡玻璃可以通過(guò)貼膜產(chǎn)生吸熱、熱反射或低輻射等效果。因?yàn)楣?jié)能的原理相像,貼膜玻璃的節(jié)能效果與同功能的鍍膜玻璃類(lèi)似。隨著玻璃深加工技術(shù)的不斷創(chuàng)新,特殊是薄膜技術(shù)的飛快進(jìn)展，一些新型的鍍膜玻璃產(chǎn)品已不是單一功能的節(jié)能玻璃,它可以是一種復(fù)合了多種功能的節(jié)能玻璃，如陽(yáng)光控制型低輻射玻璃結(jié)合了熱反射、低輻射和吸熱等多種特性1。 2 合理抉擇節(jié)能玻璃 據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)的建造能耗占社會(huì)總能耗的30，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)展，這個(gè)比例還會(huì)不斷增

6、長(zhǎng)。因此，提高玻璃的節(jié)能性能已經(jīng)成為實(shí)現(xiàn)建造節(jié)能的關(guān)鍵。外窗是外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的主要組成部分，不但要滿意采光、通風(fēng)、散熱和欣賞等基本功能，還應(yīng)具備良好的保溫、隔熱和隔聲等性能。但是，外窗的能耗比較大，據(jù)研究，其耗熱量約占建造總耗熱量的40。又因?yàn)椴Ａд监駠鞔皯裘娣e很大，成為建造物外圍護(hù)結(jié)構(gòu)中隔熱、保溫最薄弱的環(huán)節(jié)。隨著玻璃品種越來(lái)越多，玻璃的節(jié)能已成為降低建造外窗能耗損失的首要目標(biāo)，從而滿意囫圇建造物節(jié)能的需求。詳細(xì)來(lái)說(shuō)，要考慮玻璃的遮陽(yáng)系數(shù)Sc、傳熱系數(shù)U(分冬季、夏季值)。U值越低，玻璃阻隔熱傳導(dǎo)的性能就越好。因此，盡量抉擇U值低的玻璃產(chǎn)品，最好抉擇Low-E 中空玻璃。當(dāng)對(duì)玻璃的隔熱性能有更高

7、要求時(shí)，可抉擇充有氬氣的Low-E中空玻璃。不同地區(qū)應(yīng)當(dāng)抉擇不同Sc 值的玻璃或中空組裝方式。在嚴(yán)寒地區(qū)，太陽(yáng)輻射對(duì)保持室內(nèi)溫度是有利的。因此，不宜采用折射率低、遮陽(yáng)系數(shù)小且不能有效利用太陽(yáng)能采暖的玻璃，如單片熱反射玻璃、Low-E 玻璃或Solar-E 玻璃等，可以使用保溫性能好的透亮中空玻璃。在夏熱冬暖地區(qū)，建造耗能主要為室內(nèi)外溫差傳熱耗能和太陽(yáng)輻射耗能，特殊是太陽(yáng)輻射耗能占建造耗能的比例很大，是夏季得熱的最主要因素，直接影響到室內(nèi)的熱環(huán)境。因此，該地區(qū)應(yīng)最大限度地控制進(jìn)入室內(nèi)的太陽(yáng)光，抉擇窗玻璃時(shí)主要考慮玻璃的反射系數(shù)，盡量抉擇Sc 較小的玻璃。在夏熱冬冷地區(qū)，夏季酷熱，冬季嚴(yán)寒濕潤(rùn)，抉

8、擇窗玻璃時(shí)應(yīng)充分考慮冬、夏兩季的需求，但應(yīng)以夏季遮陽(yáng)為主。該地區(qū)玻璃的抉擇與夏熱冬暖地區(qū)類(lèi)似，抉擇單片熱反射玻璃、Low-E 玻璃或So-lar-E 玻璃，中空玻璃外片抉擇吸熱玻璃、熱反射玻璃、吸熱的Low-E 玻璃或Solar-E 玻璃，內(nèi)片選用透亮玻璃或Low-E 玻璃2。 3 節(jié)能玻璃在采暖中的運(yùn)用 被動(dòng)式采暖太陽(yáng)房通過(guò)對(duì)建造朝向和四周環(huán)境的合理布置，對(duì)建造內(nèi)外空間的巧妙處理以及建造材料和結(jié)構(gòu)、構(gòu)造的恰當(dāng)抉擇，使房屋做到冬季采暖保溫，夏季遮陽(yáng)散熱。被動(dòng)式太陽(yáng)能采暖根據(jù)系統(tǒng)供暖方式，可分為直采納益式、集熱蓄熱墻式、附加陽(yáng)光間式和組合式等幾種。 3.1 直采納益式 它利用南窗直接采納太陽(yáng)能輻

9、射供熱，是被動(dòng)式太陽(yáng)能采暖方式中最容易的一種(圖 1)。其特點(diǎn)是讓陽(yáng)光直接加熱采暖房間，把房間本身當(dāng)成一個(gè)包括有太陽(yáng)能集熱器、蓄熱器和分配器的集合體，供熱效率較高，但是它在晚上降溫較快、室內(nèi)溫度波動(dòng)較大，比較適用于僅需要在白天供熱的辦公樓、小學(xué)等。 3.2 集熱蓄熱墻式 在南向玻璃窗里面的蓄熱墻外表涂上黑色涂料，上下開(kāi)設(shè)風(fēng)口。白天陽(yáng)光入射到特朗勃墻上被墻面吸收改變?yōu)闊崮?，加熱墻與玻璃之間的空氣，熱空氣升高，由上部風(fēng)口進(jìn)入室內(nèi)，室內(nèi)冷空氣由下部風(fēng)口流入墻與玻璃之間的空氣通道，形成自然的熱循環(huán)。晚上熱量通過(guò)墻體輻射傳導(dǎo)進(jìn)入室內(nèi)，宜關(guān)閉上下風(fēng)口，以防逆循環(huán)。 3.3 附加陽(yáng)光間式 陽(yáng)光間附加在房間南

10、側(cè)，中間用一堵墻把房間與陽(yáng)光間隔開(kāi)；陽(yáng)光間的南墻或屋面為玻璃或其他透光材料；在房間之間的公共墻上開(kāi)設(shè)門(mén)、窗等孔洞。陽(yáng)光間得到太陽(yáng)的照耀被加熱，其溫度一直高于室外的環(huán)境溫度。這樣既可在白天通過(guò)對(duì)流經(jīng)門(mén)、窗給房間供熱，又可在夜間作為緩沖區(qū)，削減房間熱損失。 3.4 組合式 組合式太陽(yáng)房是由上述兩種或兩種以上基本類(lèi)型組合而成的被動(dòng)式太陽(yáng)房。不同的采暖方式結(jié)合使用，可以形成互為補(bǔ)充的、更為有效的被動(dòng)式太陽(yáng)能采暖系統(tǒng)。實(shí)際建成的太陽(yáng)房大多為組合式。 4 玻璃在建造采光中的運(yùn)用 20世紀(jì)中后期，隨著經(jīng)濟(jì)不斷進(jìn)展，人們對(duì)生產(chǎn)及生活環(huán)境的要求越來(lái)越多樣化，尤其需要自然采光。于是，建造師就力圖采用豐盛多彩的建造造型，如外形有帶坡的、圓形的或錐形的，以符合建造造型的需要，同時(shí)提高自然采光效率。玻璃采光頂根據(jù)組合方式可分為：?jiǎn)误w（即單個(gè)玻璃采光頂）、群體（由若干單體玻璃采光頂在鋼結(jié)構(gòu)或鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)支撐體系上組合成一個(gè)玻璃采光頂群）、聯(lián)體（由幾種玻璃采光頂和玻璃幕墻以共用桿件連成一個(gè)整體的玻璃頂和墻面系統(tǒng)）。玻璃采光頂根據(jù)其