节能玻璃光学及热工性能检测与应用分析

文｜佛山市南海区正建筑工程质量检测有限公司 李晗晗

玻璃是由SiO2和其他化学物质熔融形成的非结晶无机材料。普通玻璃的化学组成是Na2O·CaO·6SiO2，主要成分是硅酸盐复盐。玻璃广泛应用于建筑物幕墙及外窗结构中，可以遮风挡雨采光好，并且具有优于传统墙体的热工性能隔热性能好。随着科技的进步和建筑越来越高的发展需求，玻璃趋于满足多方面的功能研究、生产及应用。

1、节能玻璃的分类

1.1 透明玻璃

透明玻璃的采光非常好，透光率达到80%以上。从下图1可以对比看出。还有一种超白玻璃,是高透明的,透光率可达91.5%以上。采光好遮阳能力就会降低,传热系数变大,隔热性能差。所以需要进行遮阳和减少传热的地区建筑需要采用透明玻璃的深处理产品。

1.2 吸热玻璃

吸热玻璃可以吸收太阳辐射,遮挡一定的太阳光，因其在加工过程中使用了具有吸热作用的着色剂。因此吸热玻璃可以根据颜色划分产品类别。从物理学角度分析，颜色不同吸收能力也不同。所以玻璃颜色不同也会产生不同的透光率和吸收率。吸热玻璃吸收部分热能后玻璃本身会变热成为一个热源，产生辐射向室内外传热。室外空气流动比室内大，对流换热多，热量传到室外就多,可以起到隔热的目的。

1.3 镀膜玻璃

1.3.1 热反射玻璃

热反射玻璃也称阳光控制镀膜玻璃，加工成型时涂覆的热反射膜层可以反射遮挡太阳光，从而阻止热能进入室内。在夏季炎热地区，太阳能进入室内的量能减少，也就减小了空调制冷负荷，自然能达到节能减排的效果。热反射玻璃的反射率越高，隔热效果越好,但太高的反射会对建筑物外向产生刺眼的光,产生一定的不安全因素。在线热反射和离线热反射都可以反射阳光，但是在线热反射玻璃的采光较好，反射能力有所降低；离线热反射玻璃的反射效果较好,遮阳隔热的效果也更好。

1.3.2 低辐射玻璃

图1

低辐射玻璃又称为Low-E玻璃，低辐射能力可以减少热量的损失。在冬季严寒地区可以由此降低采暖费用进而达到节能目的。在线低辐射镀膜和离线低辐射镀膜在现实中都有很广泛的应用，而且主要以中空玻璃形式使用,能达到很好的隔热效果。低辐射涂层在空气中很容易氧化,加工和检测时都应该尽快完成。

1.4 中空玻璃

中空玻璃是在两片玻璃或多片玻璃以有效支撑均匀隔开并周边粘接密封,使玻璃之间形成干燥气体空间的玻璃制品[3]。中空玻璃的密封性能可以降低传热系数，减少热量损失。而且中间充氩气比充空气的隔热性能还要好。

1.5 真空玻璃

真空玻璃的传热系数比中空玻璃还要低,可以达到0.4-0.6 W/(m²·K)的技术要求，隔热隔音效果都很好。选择性能最优的单片玻璃组合成真空玻璃可以最大程度地控制辐射传热，使真空玻璃的优势最大限度地呈现，实现节能保温利益最大化。但目前主要在我国北方严寒和寒冷地区小规模地使用。

2、玻璃节能性能的检测与分析

笔者公司采用PE公司生产的LAMBDA 750型紫外可见分光光度计、Spectrum BXⅡ傅立叶变换红外光谱仪进行玻璃光学及热工性能检测。

2.1 参数测定计算公式

（1）可见光透射比计算式：

（2）可见光反射比计算式：

（3）太阳光直接透射比计算式：

（4）太阳光直接反射比计算式：

（5）太阳光直接吸收比计算式：

（6）半球辐射率：检测计算出来的垂直辐射率乘上标准规定的对应玻璃表面系数，垂直辐射率的计算式为：

（7）太阳光总透射比计算式：

（9）计算玻璃系统的传热系数，太阳辐射可以忽略不计，只考虑室内外温差，采用简单的模拟环境条件以及冬季标准计算条件：

室内空气温度Tin=20℃

室外空气温度Tout=-20℃

室内对流换热系数hc,in=3.6W/(m²·K)

室外对流换热系数hc,out=16W/(m²·K)

室内平均辐射温度 Trm,in=Tin

室外平均辐射温度Trm,out=Tout

太阳辐射照度Is=300W/m²

计算过程相对复杂。计算式：

图2 传热系数计算流程图

2.2 结果对比及分析

按照标准的试验计算方法，笔者进行过大量的试验和研究,并列出下表1几种实验室常见的节能玻璃实测的光学热工性能参数：

从实验结果中可以看出，透明玻璃采光好、吸热和镀膜玻璃遮阳好而且还能维持一定的透光性、中空玻璃在隔热性能有很大的优势。

3、节能玻璃的应用

通过大量的试验检测和结果分析，以及玻璃行业的不断开发进步，建筑施工中可以因地制宜选择的玻璃品种越来越多。在施工设计时，应综合考虑地理位置及气候因素等：阳光长时间照射的方位或地区的玻璃门窗设计应考虑能减少热能进入室内的品种，以此来降低空调降温制冷工作负荷，因此可以考虑热反射性能好的、吸收热量强的玻璃；而严寒气温低的地区或背阳方位的的玻璃门窗设计应主要考虑热传导性能，可以选择低辐射的、传热系数小的玻璃品种，保温节能。所谓因地制宜，就是要根据不同要求制定最佳的设计方案，选择合适的产品施工，最大限度的满足高要求的节能标准。

4、总结

节能产品性能在不断进步创新，节能标准也在不断提高，检测工作也应该更严格规范，力争在每一个环节保证达标。只有全力以赴地推进绿色节能建筑的发展，合理的配置利用资源，才能提高资源的利用率和能源产值，使整个社会共同营造出绿色节能环保的生产生活环境。

表1