低輻射低二氧化硅鍍膜的研究

低輻射低二氧化硅鍍膜的研究

目前，中國節(jié)能減排形勢日趨緊迫，各級(jí)政府和相關(guān)行業(yè)加強(qiáng)了對(duì)節(jié)能減排的關(guān)注。其中建筑節(jié)能在節(jié)能減排工作中占有很大比重,而玻璃又是建筑節(jié)能中的重中之重。因此,人們在選擇建筑物的玻璃門窗時(shí),將一改過去只考慮其美學(xué)和外觀特征的思維方式,更注重其熱量控制、制冷成本和內(nèi)部陽光投射舒適平衡等問題。這就為Low-E玻璃脫穎而出提供了廣闊的發(fā)展空間,成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。Low-E玻璃是低輻射鍍膜玻璃的簡稱,是一種對(duì)波長范圍的遠(yuǎn)紅外線有較高反射比的鍍膜玻璃,具有良好的阻隔熱輻射透過作用,能減少室內(nèi)熱量反逸,保持室內(nèi)溫度,從而起到了節(jié)能的作用。1低光刻性能分析1.1玻璃的熱傳遞系數(shù)超低輻射率,低輻射玻璃的表面輻射率在0.25以下,可以達(dá)到良好的保溫隔熱性能。較低的傳熱系數(shù)k,傳熱系數(shù)是指在穩(wěn)定傳熱條件下,玻璃兩側(cè)空氣溫度差為1℃時(shí)單位時(shí)間內(nèi)通過1m2中空玻璃的傳熱量,單位為W/m2·K。K值越低,玻璃的保溫性能越好?？煽氐奶柕脽嵯禂?shù)SHGC,太陽得熱系數(shù)是指在太陽輻射相同條件下太陽輻射能量透過窗玻璃進(jìn)入室內(nèi)的量與通過相同尺寸但無玻璃的開口進(jìn)入室內(nèi)的太陽熱量的比率。SHGC值對(duì)節(jié)能效果的影響與建筑物所處的不同氣候條件相聯(lián)系。天氣寒冷時(shí),低輻射玻璃可以通過膜層結(jié)構(gòu)的控制提高SHGC值,天氣炎熱時(shí)則剛好相反。其熱性能指標(biāo)見表1。表1中的k值為總傳熱系數(shù),可按正式計(jì)算:1/k=1/α1+1/α2+1/α3式中k-總傳熱系數(shù);α1-室外空氣對(duì)玻璃的熱傳遞系數(shù);α2-室內(nèi)空氣對(duì)玻璃的熱傳遞系數(shù);α3-玻璃的熱傳遞系數(shù)。從表中數(shù)據(jù)可知,普通平板玻璃的K值比低輻射玻璃要高2倍左右,由雙層普通平板玻璃組成的中空玻璃比一層低輻射玻璃和一層普通平板玻璃組成的中空玻璃的k值差不多高一倍,顯而易見,采用低輻射玻璃的保溫性能要比普通玻璃高。1.2低輻射玻璃的特點(diǎn)可見光透過率高、反射率低。低輻射玻璃的可見光透過率一般在0.8左右,能讓室內(nèi)保持良好的采光效果,可見光反射率一般在11%以下,與普通白玻璃相近,低于普通陽光控制鍍膜玻璃的可見光反射率,可避免造成反射光污染。從室外觀看,外觀更透明、清晰,既保證了建筑物良好的采光,又避免了以往大面積玻璃幕墻、中空玻璃門窗光反射所造成的光污染現(xiàn)象,營造出更為柔和、舒適的光環(huán)境。低輻射玻璃對(duì)紫外線有較低的透射率。因?yàn)樽贤饩€能打破織物、藝術(shù)品、家具等的化學(xué)鍵穩(wěn)定,從而導(dǎo)致物品褪色和退化。低輻射玻璃可以阻擋55%左右的紫外線透射到室內(nèi),因此可以起到一定的防紫外線作用。低輻射玻璃除了比較突出的光學(xué)性能和熱學(xué)性能之外,在電性能和物理性能方面也都有著比較明顯的變化,比如表面電阻增大,輻射系數(shù)增大;物理性能主要是膜層的耐磨性,耐磨性好,膜層易于加工等。由于這兩方面的性能在建筑節(jié)能方面的意義不大,因此在建筑領(lǐng)域人們更加關(guān)注Low-E玻璃的熱學(xué)性能和光學(xué)性能。不同Low-E玻璃性能比較見表2。2建筑節(jié)能:將占全國各地區(qū)的建筑能耗中,西方近年來,我國建筑規(guī)模迅速擴(kuò)大,21世紀(jì)頭20年內(nèi)建筑業(yè)仍將迅速發(fā)展。預(yù)計(jì)到2020年底,全國房屋面積將達(dá)到686億平方米。隨著人民生活水平的提高,建筑能耗必然出現(xiàn)較快增長,主要體現(xiàn)在:1)人們對(duì)建筑的舒適度要求明顯提高。冬天的室溫要求從過去的12℃~14℃提高到現(xiàn)在的18℃~20℃。夏天的室溫從30℃左右降至26℃~28℃,甚至更低。2)采暖區(qū)呈現(xiàn)向我國南方地區(qū)擴(kuò)大的態(tài)勢,而且采暖期也在逐漸延長。3)隨著人口數(shù)量的增加和城市化進(jìn)程的加快,房屋建筑不斷增加。4)城鎮(zhèn)居民生活水平明顯提高,家用電器品種數(shù)量增加。在上述諸多因素的影響下,建筑能耗已經(jīng)占全國總能耗的27.5%左右,今后將有可能快速提升至33%以上。在建筑節(jié)能中,空調(diào)制冷用電引起高度關(guān)注。隨著空調(diào)的增加,高峰用電問題愈加嚴(yán)重,用電緊張帶來的連鎖反應(yīng)是顯而易見的。因此,開展建筑節(jié)能,可以大大降低空調(diào)、采暖、家電的能耗,是降低建筑能耗最直接、最經(jīng)濟(jì)、最有成效的辦法。在建筑能耗中,外門窗玻璃的熱損失占建筑物能耗的50%以上,是建筑物能耗的主要部分。有關(guān)研究資料表明,玻璃內(nèi)表面的傳熱以輻射為主,占58%。這意味著,要從改變玻璃的性能方面來減少熱能的損失,最有效的方法是抑制其內(nèi)表面的輻射。普通浮法玻璃的輻射率高達(dá)0.84,當(dāng)鍍上一層以銀為基礎(chǔ)的低輻射薄膜后,其輻射率可降至0.1以下。因此,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,達(dá)到理想的節(jié)能效果。Low-E玻璃在發(fā)達(dá)國家獲得了日益廣泛的應(yīng)用,隨著我國對(duì)低輻射玻璃的開發(fā)成功及逐步認(rèn)識(shí),現(xiàn)代建筑門窗已經(jīng)開始了大范圍地使用低輻射玻璃,因此在建筑中使用低輻射玻璃門窗對(duì)降低建筑物能耗有重要作用。3建筑保溫要求我國地域廣闊,氣候差異較大,包括嚴(yán)寒氣候區(qū)、寒冷氣候區(qū)、溫暖氣候區(qū)、夏熱冬冷氣候區(qū)、夏熱冬暖氣候區(qū),不同的氣候區(qū)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)不同(見表3)。在使用Low-E玻璃門窗時(shí),僅有K和Sc這兩個(gè)表態(tài)參數(shù)是不夠的,應(yīng)綜合考慮各地區(qū)氣候、建筑類型等因素。結(jié)合表2和表3,可得出以下結(jié)論:1)炎熱氣候區(qū)(溫暖氣候區(qū)、夏熱冬暖氣候區(qū)):為減少太陽輻射通過玻璃進(jìn)入室內(nèi)的熱量,從而節(jié)約空調(diào)制冷的費(fèi)用,應(yīng)選用低遮陽系數(shù)、低傳熱系數(shù)的遮陽型低輻射玻璃。2)過渡氣候區(qū)(夏熱冬冷氣候區(qū)):為減少寒冷季節(jié)室內(nèi)熱輻射向外傳遞,降低取暖能耗,為減少炎熱季節(jié)室外熱輻射傳入,節(jié)約制冷費(fèi)用,適合選用高透型或遮陽型低輻射玻璃。3)寒冷氣候區(qū)(嚴(yán)寒氣候區(qū),寒冷氣候區(qū)):這些地區(qū)取暖期長,為降低取暖能耗,應(yīng)從增強(qiáng)采光能力、減少室內(nèi)熱輻射向外傳出、提高太陽熱量的攝入等方面考慮,應(yīng)選用可見光透過率高、傳熱系數(shù)低的高透型低輻射玻璃。在建筑中,Low-E玻璃主要應(yīng)用于門窗和玻璃幕墻,從而起到節(jié)能的作用。在墻體保溫性能進(jìn)一步改善的情況下,解決好門窗的節(jié)能問題無疑成了實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能的關(guān)鍵。隨著我國對(duì)低輻射玻璃的開發(fā)成功及逐步認(rèn)識(shí),在建筑門窗中越來越多地使用了Low-E玻璃。迄今為止,國內(nèi)外市場上Low-E玻璃的最終使用形態(tài)絕大多數(shù)是以中空玻璃的形態(tài)出現(xiàn)的,具有隔熱、保溫、防噪聲、防結(jié)露等優(yōu)良性能,目前已廣泛使用于普通民居、公共建筑、賓館、辦公樓、購物中心、醫(yī)院、學(xué)校及公寓等地方。在公用建筑中,從節(jié)省經(jīng)費(fèi)和提高裝飾功能的角度出發(fā),外墻的裝飾材料經(jīng)過了水泥-瓷磚-玻璃幕墻-石材幕墻與玻璃幕墻共用的過程。其中玻璃幕墻自20世紀(jì)80年代開始在我國出現(xiàn),并逐步向智能型和光電型方向發(fā)展。在玻璃幕墻中,玻璃占了絕大部分,如果使用普通透明玻璃建造幕墻,其傳熱系數(shù)較高,對(duì)太陽輻射和遠(yuǎn)紅外線熱輻射限制能力差,夏季進(jìn)入室內(nèi)的熱量和冬季室內(nèi)散失的熱量隨著其面積的增大而增多。因此玻璃幕墻的保溫關(guān)鍵在于玻璃。玻璃幕墻可以分為普通透明玻璃幕墻、吸熱玻璃幕墻、熱反射玻璃幕墻、低輻射玻璃幕墻等幾種,其中低輻射玻璃幕墻是玻璃行業(yè)的新品種,是采用低輻射玻璃為原片材料建成的玻璃幕墻,具有可見光高透過率,紅外線高反射率以及光譜可選擇性等特點(diǎn),既能較好地體現(xiàn)美學(xué)效果,又可以降低自身重量(其密度是普通磚墻的1/10~1/12,預(yù)制板墻面的1/7),相應(yīng)降低主體結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)的造價(jià),選材、施工、維修都很方便,而且工期較短,更重要的是