建筑玻璃的特性及應(yīng)用選擇

建筑玻璃的特性及應(yīng)用責(zé)任編輯：許武毅中國南玻集團(tuán)股份有限公司高級(jí)工程師中國建筑玻璃與工業(yè)玻璃協(xié)會(huì)專家全國建筑玻璃標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)專家中國建筑業(yè)協(xié)會(huì)建筑節(jié)能專業(yè)委員會(huì)專家中國建筑金屬結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)鋁幕墻門窗委員會(huì)專家

講演提綱二、玻璃的安全性三、玻璃的隔聲性一、玻璃的節(jié)能性四、玻璃的外觀效果五、太陽電池玻璃一.玻璃的節(jié)能性熱能的兩種形態(tài):太陽輻射:僅來自室外,冬夏都存在；遠(yuǎn)紅外輻射:

冬天來自室內(nèi)（暖氣）夏天來自室外（物體熱輻射）1.通過玻璃傳遞的熱量及參數(shù)透過玻璃傳遞熱量的公式Q=630

Sc+U

(T外-T內(nèi))----------------------

太陽能透過------------------------

對流、傳導(dǎo)透過參數(shù)說明：Sc--遮陽系數(shù)：反映對陽光的遮蔽效果U--傳熱系數(shù)：與測試條件有關(guān)，單位為W/m2·KU值與K值的區(qū)別K、U都是傳熱系數(shù)

區(qū)別：來自不同的標(biāo)準(zhǔn)體系，其數(shù)值有差別。歐洲EN673、中國GB10294、美國ASHRAE標(biāo)準(zhǔn)關(guān)系：不存在換算關(guān)系，但有以下一般關(guān)系：

歐洲k值

<

中國K值

<

U值

示例：以6CEB21+12A+6C中空玻璃為例

歐洲k值=1.61

中國K值

=1.68

美國

U冬

=1.77U夏

=1.95

2.浮法玻璃2.1浮法玻璃的定義將熔融玻璃從池窯中連續(xù)流入并漂浮在相對密度大的錫液表面上，在重力和表面張力的作用下，玻璃液在錫液面上鋪開、攤平、形成的平板玻璃。常用原料有：硅砂、純堿、白云石、石灰石、長石、芒硝、碳粉和碎玻璃等。2.2浮法玻璃的分類普通浮法玻璃分類：鈉鈣硅酸鹽玻璃名稱：浮法玻璃、平板玻璃、退火玻璃特點(diǎn)：鐵含量高，透光率86~89%，厚玻璃偏綠色；含有鎳金屬，鋼化后會(huì)自爆；太陽能透過率高Sc～0.98，傳熱系數(shù)U～6w/m2，節(jié)能性極差。超白浮法玻璃分類：鈉鈣硅酸鹽玻璃名稱：超白玻璃、低鐵玻璃特點(diǎn)：鐵含量低，透光率>91％，玻璃無色；鎳含量低，鋼化后自爆率極低；太陽能透過率高Sc～1.04，傳熱系數(shù)U～6w/m2，節(jié)能性更差。超白玻璃應(yīng)用－中國國家大劇院超白玻璃應(yīng)用－法國巴黎羅浮宮的入口3.

中空玻璃

中空玻璃是由兩片或多片平板玻璃，周邊用間隔框分開，并用密封膠密封，使玻璃層間形成有干燥氣體空間的玻璃深加工產(chǎn)品。3.1中空玻璃的定義3.2中空玻璃的特點(diǎn)

玻璃片之間封閉的氣體具有較低的熱傳導(dǎo)性能，所以中空玻璃具有優(yōu)良的隔熱和隔音性能，相比磚墻和混凝土墻又輕而視野開闊。3.3中空玻璃的示意圖結(jié)構(gòu)示意圖實(shí)物圖3.4中空玻璃的節(jié)能特性

Q=630

Sc+U

(T外-T內(nèi))★功能：降低U值，限制熱傳導(dǎo)，提高保溫性；★影響U值的因素：氣體層厚度、氣體成分玻璃內(nèi)表面輻射率當(dāng)氣體層厚度和成分、玻璃厚度確定后，U值僅與玻璃內(nèi)表面輻射率有關(guān)。3.5影響中空玻璃使用壽命的因素干燥劑（分子篩）的灌裝率：大于95%；干燥劑（分子篩）的吸附率：損失小于10%密封膠的密封性：密實(shí)可靠，無虛泡；注意：絕對禁止使用高硅油含量的密封膠，否則使用中硅油會(huì)滲出形成流痕。

4.

鍍膜玻璃★

制造工藝：離線鍍膜－真空磁控濺射在線鍍膜－化學(xué)氣相熱噴涂★

類型劃分：陽光控制膜（熱反射膜）低輻射膜（Low-E膜）離線鍍膜－真空磁控濺射熱反射鍍膜玻璃和低輻射(Low-E)鍍膜玻璃

兩者的制造工藝完全一樣，都是通過真空磁控濺射技術(shù)，將陰極靶材上的金屬及其化合物均勻的鍍在玻璃面。

兩者的區(qū)別在于低輻射鍍膜玻璃的膜層中含有Ag，需要有保護(hù)層材料對其進(jìn)行保護(hù)，并通過合成中空使膜層中的Ag不會(huì)被氧化（Low-E玻璃膜層結(jié)構(gòu)見下圖），是現(xiàn)今最廣泛的應(yīng)用于幕墻上的玻璃品種；熱反射鍍膜玻璃不含Ag，膜層較少，膜層不會(huì)被氧化，可以單片或者夾膠使用，多用于窗間墻等部位。4.1陽光控制鍍膜玻璃膜層：1～3層金屬及化合物膜；功能：降低Sc，限制陽光入射，提高隔熱性；6mm透明玻璃：Sc=0.98U冬=6.2W/m2·℃

Q=630

Sc

+

U

(T外-T內(nèi))優(yōu)點(diǎn)：顏色豐富，色飽和度高，可以單片或夾層

使用，常用于窗間墻部位以節(jié)省建造成本；缺點(diǎn)：輻射率高0.5～0.8，U～5與白玻接近。4.2

Low-E玻璃膜層：5層以上，銀、鈦、鎳鉻合金及化合物；功能：降低Sc控制陽光入射，

降低U

提高保溫性能，全面節(jié)能；

Q=630

Sc

+

U

(T外-T內(nèi))優(yōu)點(diǎn)：透光率高30％～80％，Sc范圍廣0.22～0.65；既遮陽又不影響采光；缺點(diǎn)：離線產(chǎn)品不能單片使用。4.3雙銀Low-E玻璃

（DoubleLow-E）特點(diǎn)：解決了透光與遮陽的矛盾；新推出的三銀Low-E更好。膜層：9層以上，間隔2層銀、其它金屬及化合物；功能：2層銀膜僅在太陽光譜波段干涉反射，降低Sc但不影響透光率；問題：透光率高采光好，但透過的太陽熱輻射多；若降低太陽熱輻射透過，則透光率低采光差；銀銀銀Low－E膜結(jié)構(gòu)圖第一代Low－E

（單銀Low－E）第二代Low－E

（雙銀Low－E）第三代Low－E

（三銀Low－E）4.5各種鍍膜玻璃的判別選擇系數(shù)r=透光率T/遮陽系數(shù)Sc

鍍膜：r<1

單銀：r>1~1.3取值1.2

雙銀：r=1.3~1.7取值1.5

三銀：r=1.7~2.1取值2

光線冷暖指數(shù)

Dx＝Sc/T（選擇系數(shù)的倒數(shù)）含義：Dx越小，透過的陽光越?jīng)鏊?.6選擇系數(shù)應(yīng)用舉例節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)要求Sc≤0.4

玻璃合理的透光率=Sc×r

采用單銀：0.4×1.2即透光率≤48%采用雙銀：0.4×1.5即透光率≤60%若設(shè)計(jì)要求透光率≥55%玻璃合理的遮陽系數(shù)Sc=55%/r采用單銀：0.55/1.2即Sc～0.46不滿足采用雙銀：0.55/1.5即Sc～0.37滿足采用三銀：0.55/2即Sc～0.28滿足4.7

常用玻璃的節(jié)能參數(shù)對比

名稱結(jié)構(gòu)透光率（%)ScU值(W/m2k)選擇系數(shù)r單白玻6mm890.996.20.9單片鍍膜6mm500.706.00.72白玻中空6+12A+6810.872.80.94鍍膜中空6+12A+6600.722.70.84單銀Low-E中空6+12A+6620.511.81.22雙銀Low-E中空6+12A+6620.401.71.55三銀Low-E中空6+12A+6630.321.61.974.8

Low-E玻璃的分類及其名稱★

根據(jù)使用功能分為2種類型：注意：民宅與公建的區(qū)別：公建白天使用多，重在防太陽熱輻射；民宅夜晚使用多，重在保溫；傳統(tǒng)型：太陽能透過率高，適用于嚴(yán)寒地區(qū)；遮陽型：(也稱SolarLow-E、SunLow-E等)

★

根據(jù)制造工藝分為:

在線Low-E

與

離線Low-E優(yōu)點(diǎn)：可單片使用，可作夾層使用；缺點(diǎn)：節(jié)能性差、顏色均勻性差、鋼化后變形大，顏色品種少；

離線Low-E優(yōu)點(diǎn)：節(jié)能性好、先鋼化后鍍膜平整度好、顏色均勻性好；顏色品種豐富；

在線Low-E缺點(diǎn)：加工工藝要求高、不能只作夾層使用，

膜層必須在中空層內(nèi)?！?/p>

在線、離線Low-E的光譜曲線比較

離線Low-E可反射更多的紅外線熱能，節(jié)能性遠(yuǎn)優(yōu)于在線產(chǎn)品?！?/p>

在線、離線Low-E的節(jié)能參數(shù)對比

以上取透明Low-E玻璃進(jìn)行比較.對比結(jié)果表明,兩者的U值相差約10%。離線Low-E的隔熱性能、遮陽性能遠(yuǎn)比在線Low-E好.5.節(jié)能玻璃應(yīng)用5.1Low-E膜面位置對節(jié)能性的影響保溫性差別：兩種方式的U冬

相等；1#2#3#4#

室外室內(nèi)隔熱性差別：2#面的Sc低于3#面10%以上?！?/p>

Low-E膜位于2#、3#面參數(shù)的差別結(jié)論：如果不受其它限制的話，建議選擇2#面玻璃種類膜面位置遮陽系數(shù)ScU冬U夏透明Low-E2#面0.611.791.933#面0.691.791.78冷灰Low-E2#面0.311.661.703#面0.531.661.905.2整窗的節(jié)能參數(shù)

整窗的節(jié)能性能既與玻璃也與窗框有關(guān)計(jì)算方法：

U?！罶玻＋U框×

S框

U窗＝————————S玻＋S框其中：S?！Ａ该鞑糠值拿娣e(m2)U?！ＡУ膫鳠嵯禂?shù)

S框—窗框投影面積(m2)S框—窗框的傳熱系數(shù)玻璃普通鋁框斷橋鋁框

木框塑鋼框U=6.7w/m2kU=4.0w/m2kU=1.8w/m2kU=2.7w/m2k種類結(jié)構(gòu)ScU框玻面積比框玻面積比框玻面積比框玻面積比10%15%20%10%15%20%10%15%20%10%15%20%單片5mm白玻0.995.55.65.75.75.45.35.25.25.14.95.14.94.85mm綠玻0.705.55.65.75.75.45.35.25.25.14.95.14.94.8白玻中空5+6A+50.893.23.63.73.93.33.33.43.23.13.13.13.02.95+9A+50.893.03.43.63.73.13.23.23.03.02.92.92.82.85+12A+50.892.83.23.43.62.93.03.02.82.82.82.72.72.66+6A+60.873.23.63.73.93.33.33.43.23.13.13.13.02.96+9A+60.872.93.33.53.73.03.13.12.92.92.92.82.72.76+12A+60.872.83.23.43.62.93.03.02.82.82.82.72.72.6Low-E中空

SuperSE-I5+6A+50.602.52.93.13.32.72.72.82.52.52.52.42.42.45+9A+50.602.02.52.72.92.22.32.42.12.12.12.02.02.05+12A+50.601.92.42.62.92.12.22.32.02.02.11.91.91.96+6A+60.602.52.93.13.32.72.72.82.52.52.52.42.42.46+9A+60.602.02.52.72.92.22.32.42.12.12.12.02.02.06+12A+60.591.82.32.52.82.02.12.21.91.92.01.81.81.8Low-E中空

SuperSE-III5+6A+50.502.52.93.13.32.72.72.82.52.52.52.42.42.45+9A+50.492.02.52.72.92.22.32.42.12.12.12.02.02.05+12A+50.491.92.42.62.92.12.22.32.02.02.11.91.91.96+6A+60.492.52.93.13.32.72.72.82.52.52.52.42.42.46+9A+60.482.02.52.72.92.22.32.42.12.12.12.02.02.06+12A+60.481.82.32.52.82.02.12.21.91.92.01.81.81.86.節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)及能耗計(jì)算6.1國標(biāo)GB50189-2005部分內(nèi)容維護(hù)結(jié)構(gòu)部位氣候區(qū)域U值(w/m2k)遮陽系數(shù)Sc(冬,南,西/北向)體形系數(shù)<0.30.3<體形系數(shù)≤

0.4單一朝向外窗（包括透明幕墻）0.5<窗墻面積比≤0.7嚴(yán)寒A區(qū)≤1.7≤1.5___嚴(yán)寒B區(qū)≤1.8≤1.6___寒冷地區(qū)≤2.0≤1.80.50/—夏熱冬冷≤2.50.40/0.50夏熱冬暖≤3.00.35/0.45★

注意事項(xiàng)計(jì)算單一朝向的面積應(yīng)包括群樓；玻璃幕墻的非透明部位應(yīng)計(jì)入墻的面積；4.2.4款強(qiáng)條

“每個(gè)朝向的窗墻面積比不應(yīng)大于0.7”并不是限制玻璃幕墻，一般去除窗間墻部位均能滿足；4.2.6款強(qiáng)條

“屋頂透明部分的面積不應(yīng)大于屋頂總面積的20％”，計(jì)算時(shí)應(yīng)包括群樓等整個(gè)建筑物的屋頂。4.2.4款強(qiáng)條

“當(dāng)窗墻面積比小于0.4時(shí)，玻璃的可見光透射比不應(yīng)小于0.4”，一般須采用Low-E玻璃才能滿足；6.2模擬能耗計(jì)算★建立計(jì)算模型：不考慮建筑結(jié)構(gòu)，僅考慮采光窗朝向，各立面取正朝向;

環(huán)境熱源:室外僅考慮太陽輻射，室內(nèi)僅考慮暖氣;

環(huán)境參數(shù):室外取武漢冬夏的典型溫度，室內(nèi)冬季21℃，夏季26℃?！?/p>

節(jié)能效果的模擬計(jì)算對比

二、玻璃的安全性能

1.鋼化玻璃

★半鋼化玻璃特點(diǎn)：強(qiáng)度是退火玻璃的2倍；不屬于安全玻璃但有安全性；不存在自爆現(xiàn)象?！镤摶Ａ攸c(diǎn)：強(qiáng)度是退火玻璃的3-4倍；鋼化后平整度變差；存在自爆的缺陷。

所謂鋼化玻璃，就是將普通退火玻璃先切割成要求尺寸，然后加熱到接近軟化點(diǎn)的700度左右，再進(jìn)行快速均勻的冷卻而得到。鋼化處理后玻璃表面形成均勻壓應(yīng)力，而內(nèi)部則形成張應(yīng)力，使玻璃的抗彎和抗沖擊強(qiáng)度得以提高，其強(qiáng)度約是普通退火玻璃的四倍以上。

鋼化玻璃屬于安全玻璃范疇，可以作為幕墻玻璃使用，但由于國家對于建筑節(jié)能的要求，鋼化玻璃大多合成中空或者中空Low-E使用。鋼化玻璃的工藝普通玻璃破裂特征半鋼化玻璃破裂特征鋼化玻璃破裂特征★

自爆的主要原因：NiS晶體(>0.06mm)變相后體積增大，導(dǎo)致局部應(yīng)力平衡破壞；★

自爆概率：目前尚無任何標(biāo)準(zhǔn)明確給出數(shù)值，根據(jù)統(tǒng)計(jì)每四噸玻璃存在一粒NiS，按厚度6mm面積1m2計(jì)相當(dāng)于

0.3%,國際行業(yè)一般認(rèn)同0.3-0.8%，與玻璃尺寸有關(guān)；★

自爆的的不可預(yù)知性：現(xiàn)有浮法玻璃生產(chǎn)線僅能檢測出

>0.2mm的雜質(zhì)粒，因此無法檢測出NiS的存在；1.1鋼化玻璃的自爆★

關(guān)于自爆率的標(biāo)準(zhǔn)值：國內(nèi)外目前無標(biāo)準(zhǔn)值?！?/p>

均質(zhì)處理的作用：促使NiS晶體變相，引發(fā)自爆；1.2鋼化玻璃均質(zhì)處理★

處理后的自爆率：國內(nèi)外未累積足夠的數(shù)據(jù)，一般＜0.1％。

2.夾層玻璃

2.1

夾層玻璃的工藝特點(diǎn)

夾層玻璃是一種性能優(yōu)良的安全玻璃，其加工方法是在兩片或多片玻璃之間用一層或多層有機(jī)膠片，先進(jìn)行低溫輥壓，再放入高壓釜，在一定的時(shí)間內(nèi)經(jīng)過高溫和高壓使之復(fù)合為一體。注：有機(jī)膠片是一層一層疊加使用，0.38mm為單層厚度2.2

夾層玻璃的一般特性隔聲性：隔音性能略優(yōu)于中空玻璃安全性：破碎后仍聯(lián)成一體。隔紫外線：可將紫外線基本隔絕使用不同的夾層膜材料，會(huì)獲得不同的附加性能。

2.2

夾層膜的種類及特點(diǎn)

★

種類：

PVB膜—聚乙烯醇縮丁荃

EVA膜—乙烯醋酸乙烯共聚物

SGP膜（離子型膜）—聚乙烯對苯二酸鹽及金屬鹽離子混合物其中SGP是美國杜邦SentryGlas?Plus膜的簡稱；

目前建筑上使用量最多的仍是PVB膜。

常見生產(chǎn)廠家有:美國杜邦、美國首諾、日本積水、中國建滔、中國泓錦等?！?/p>

特性比較：種類耐溫性抗撕裂強(qiáng)度（MJ/m3）殘余強(qiáng)度粘接金屬耐水性PVB<70℃13無差差EVA____無優(yōu)優(yōu)SGP<82℃50有優(yōu)優(yōu)用SGP夾層玻璃制成的樓梯板和支撐

3.安全玻璃的應(yīng)用

★在強(qiáng)度滿足的情況下，非點(diǎn)接駁式安裝的夾層宜采用半鋼化玻璃，以避免自爆及獲得破碎后的殘余強(qiáng)度;★夾層玻璃在室外裸露使用時(shí)，應(yīng)采用EVA或SGP膜;★夾層需與金屬粘接的，應(yīng)采用EVA或SGP膜;★承受荷載尤其是上人的水平面板，應(yīng)采用SGP膜;★典型的玻璃采光頂：鋼化Low-E＋12A＋半鋼化加層中空，考慮太陽輻射的熱舒適性（<200w/m2），Sc應(yīng)小于0.3;★承受水平荷載的護(hù)欄玻璃應(yīng)采用12mm以上的鋼化玻璃，相對高度大于5米時(shí)，應(yīng)采用半鋼化夾層玻璃，防護(hù)欄桿應(yīng)與建筑主體結(jié)構(gòu)牢固連接;三、玻璃的隔聲性能1.人耳對聲音的感知度人耳感知聲波的范圍：20Hz~16000Hz主觀感知程度：

相差10dB－聽覺感知相差一倍

相差5dB－聽覺可明顯感知有差別

相差3dB－聽覺剛能感知有差別

相差1dB－人耳無法辨別有差別結(jié)論:如無特殊要求不必追求1dB～2dB的差別。3.提高玻璃隔聲性能的措施

★單片玻璃：增加玻璃厚度（質(zhì)量定律）★中空玻璃：增加玻璃厚度

增加氣體層厚度

充惰性氣體Ar等★夾層玻璃：增加玻璃厚度增加PVB厚度影響不大

部分玻璃的隔聲特性4.提高玻璃隔聲性能的限制

因此隔聲性能的提高不是無限度的，當(dāng)Rw大于40dB后進(jìn)一步提高將付出很大的代價(jià)。隔聲性能最佳的玻璃配置：不等厚的夾層玻璃＋16Ar＋不等厚的夾層玻璃，即便如此，Rw由40dB提高到45dB玻璃將非常厚；四.玻璃的外觀★

入射光源的顏色，即天空的顏色，藍(lán)、灰；★

鍍膜玻璃的反射顏色；正確判別方法：在室外均勻背景天光下觀察反射顏色和亮度，絕對避免在室內(nèi)墊著白紙看，這與實(shí)際使用狀況相差太遠(yuǎn)。

★

鍍膜玻璃的反射率R，決定反射光的亮度；★

玻璃的透光率T，決定透射顏色的濃淡。1.影響視覺效果的因素2.視線遮蔽性措施：提高玻璃的反射率，降低玻璃的透過率，室內(nèi)灰色調(diào)。3.窗間墻部位的處理★方案1：窗采用高透光率玻璃（多為Low-E玻璃），窗間墻采用顏色及反射率相近、透光率低的鍍膜玻璃；本方案僅對反射率高的玻璃有效。問題：采用高透光率玻璃如何使外觀顏色效果一致，同時(shí)保證窗間墻、樓板不外露？

★方案2：窗采用高透光率的玻璃（多為Low-E玻璃），窗間墻采用不同覆蓋率的(30%、40%、50%)

點(diǎn)或塊狀彩釉玻璃+相同Low-E的中空玻璃。注意：本方案僅對低反射率的玻璃有效。4.中央電視臺(tái)新臺(tái)址★主要玻璃結(jié)構(gòu)：半鋼化玻璃

8彩釉+2.28pvb+8Low-E+16A(不繡鋼)+8c+2.28pvb+6c

懸臂以上采用超白玻璃，懸臂以上及公眾景觀區(qū)無彩；

中央電視臺(tái)效果圖★初期提出的設(shè)計(jì)方案—鋁拉網(wǎng)夾層★

曾經(jīng)選擇的彩釉方案：

★

實(shí)際采用的彩釉：園點(diǎn)直徑2mm覆蓋率30％；

綠地樣板照片-body部分武漢綠地中心樣板照片-body部分5.武