镀膜位置对玻璃热工性能的影响

何兴升 黄嘉樑 黎骏昭

摘 要：文章通过对不同镀膜面位置的计算，来对比不同的热工参数。通过案例和计算来分析造成这些差异的原因，简述了镀膜面位置不同时玻璃的热工性能的差异。

关键词：镀膜玻璃；热工性能；镀膜位置

1 镀膜玻璃的介绍与热工性能

1.1 镀膜玻璃简介

镀膜玻璃是在玻璃表面镀上一层或者多层金属或着其他化合物组成，达到改变玻璃的某种光学性能、满足特种要求的膜系产品。其可以分为以下两类：低辐射镀膜玻璃（Low-E）与阳光控制镀膜玻璃。Low-E玻璃对（4-25）μm的远红外线有相对较高的反射比；阳光控制镀膜玻璃对（300-1800）μm的阳光有一定的控制作用。

1.2 玻璃热工性能指标的衡量

具体的可用以下性能指标来对玻璃的热工性能作出系统的评价：（1）太阳辐射的热系数；（2）太阳辐射的透过率；（3）遮阳系数；（4）可见光透过率；（5）透过光线冷暖的指数；（6）表面热辐射率；（7）传热系数；（8）热绝缘系数。

2 对玻璃采用模拟实验进行分析

2.1 中空玻璃

实验时选用6mm厚的LOW-E玻璃A、6mm厚的阳光控制镀膜玻璃B和6mm厚的无色玻璃C，组合成中空玻璃模型（见图1）。中空玻璃系统出于对镀膜的保护，所以将镀膜应放在2#位置或3#位置。表1给出了镀膜面在2#与3#时分别的热工参数。

表1 镀膜分别在2#、3#位置时的热工参数

对中空玻璃来说，通过比较镀膜面分别在2#、3#位置时的热工参数可以得出（见表1）：两者的可透比、U值是完全相同的，而遮阳系数相比2#位明显小于3#位。这种差异的存在是由于二次传热不同引起的，特别是由吸热率较高的镀膜玻璃组成的中空玻璃尤为明显。当镀膜面位于3#位时，它所反射的热量没有直接反射到室外去，而是反射到了中空玻璃的气体间隔层之中，經过外边玻璃的反射作用和内部的热量传导，经过反复的反射作用，使得整个玻璃的二次传热作用大大增加。以上结论可通过公式1得到验证。

（1）

αe1-中空玻璃第一片玻璃的太阳光直接吸收比；αe2-中空玻璃第二片玻璃的太阳光直接吸收比。G-两片玻璃间的热传导。W/（m2*K）

镀膜面分别在2#、3#位时，hi=8W/（m2*K），he=23W/（m2*K），G均相同，分母也相同，所以在比较qi时只需比较分子的大小即可。两片玻璃间的热传导G，以配置6mmCL+12A+6mmCL为例，G为5W/（m2*K），当间隔层充入导热率极低的惰性气体时，G的值将会更小，当中空玻璃镀膜尤其是Loe-E中空玻璃时，它的G值也才仅仅在2W/（m2*K）左右，由此可见，αe2将远远大于αe1，所以，相比来说第二片玻璃的太阳光吸收比的变化对中空玻璃系统的热传导影响较大，如果镀膜面在3#位时，将会大大增加第二片玻璃的太阳光吸收比，在乘积效应的影响下，就会使整个玻璃的二次传热增大。综上所述，镀膜面放在2#位时，将会给玻璃系统带来充足的遮阳面积，使遮阳效果更好。

2.2 单层玻璃

选用6mm厚的阳光控制镀膜玻璃（它的非镀膜面校正能发射率为0.840；镀膜面的校正发射率为0.416）分别计算玻璃膜面放置在室内位置、室外位置时的热工参数（表2所示）。

表2 镀膜玻璃的膜面分别在室外、室内时的热工参数

我们将位于室外的镀膜玻璃称为A，将位于室内的镀膜玻璃称为B。对于单片玻璃而言，玻璃A与玻璃B的可将光透射比、太阳光直射比虽然相同，但玻璃A的太阳光反射比确比玻璃B高的很多。从而说明了玻璃A对阳光的吸收率要比玻璃B低。依据给出的公式，在计算二次传热时的外表面热换系数he=23W/（m2*K），但是内表面换热系数是一个与内表面校正发射率相关的函数。

Qi-玻璃向室内二次传热的系数；αe-玻璃对太阳的吸收比

我们可以看出Qi是由两个变量决定的，当玻璃对太阳的吸收比不变时，玻璃向室内二次传热的系数是随着反射率的增加而增大；当反射率不变时，玻璃向室内二次传热的系数同样是随着玻璃对太阳的吸收比的增加而增大。玻璃A的玻璃对太阳的吸收比相对玻璃B的玻璃对太阳的吸收比来说是远小于的，但是，玻璃A的室内表面的反射率为0.840相对于玻璃B的室内表面反射率0.461来说是相对较大的，所以，由于反射率与玻璃对太阳的吸收比的相互影响，致使玻璃A的玻璃向室内二次传热的系数同玻璃B的玻璃向室内二次传热的系数相近，致使遮阳系数仅仅相差0.03。

通过对两者U值的比较，我们不难看出玻璃A的U值小于玻璃B的U值。其原因是玻璃的U值计算公式是以下面的公式为基础的：

玻璃A的内表面是非镀膜面，室内换热系数为8W/（m2*K）；玻璃B是内表面镀膜面，室内换热系数为5.79W/（m2*K）。但是室外的换热系数是一个同风速有关的函数。由上述可知玻璃内表面的校正发射率决定着玻璃室内换热系数的大小，也决定着U值的大小。综上所述，有较低反射率的单片玻璃，安装时镀膜面应安装在室内，这样不仅可以使得玻璃充分发挥其保温性能，而且还可以避免镀膜面造成的光污染、气候变化等自然条件对镀膜面的破坏。

3 结束语

在安装镀膜玻璃时，单片镀膜玻璃的膜面要放在室内，这样不仅可以保护膜面，还可以降低玻璃幕墙带来的光污染。对于中空玻璃来说，在温带地区对玻璃系统的遮阳系数和传热系数有相对严格的要求，所以居民常会选用遮阳型低辐射镀膜玻璃，安装玻璃时，镀膜面再从室外向室内数第二层为宜，这样将会大大增加玻璃的节能效果。

参考文献

[1]GB/T18915.1-2013.镀膜玻璃 第1部分：阳光控制镀膜玻璃[S].

[2]GB/T18915.2-2013.镀膜玻璃 第2部分：低辐射镀膜玻璃[S].

[3]JGJ113-2009.建筑玻璃应用技术规范[S].

[4]JGJ/T151-2008.建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程[S].

[5]牛健宏.建筑——最大的能耗“黑洞”[J].中国经济周刊，2012.