LOW-E玻璃在建筑节能设计中应用的研究

曹广洋

（中元宇晨（北京）建筑设计有限公司 北京 100000）

前言

LOW-E玻璃也叫做低辐射镀膜玻璃，其对于1.0～40μm范围波长的远红外线，能够基本完全反射、低二次向外辐射、低吸收，将远红外辐射热传递有效阻隔。目前，市面上常见的LOW-E玻璃主要是中空玻璃的形式，具有良好的防结露、防噪声、保温、个人功能。在建筑领域中，门传热损失造成的能耗，在建筑总能耗中占比约在30%，而使用LOW-E玻璃制作建筑门窗、玻璃幕墙，能够将辐射造成的热量损失大大降低，保证室内温度，提高节能性。

1 LOW-E玻璃技能性的影响指标

1.1 传热系数

传热系数，指的是在特定情况下，热量通过玻璃，在单位时间、单位温差、单位面积传递的能量，其单位为W/m2·K，其中单位温差指的是室内外温差。如果玻璃具有越大的传热系数，则证明其保温性能、隔热性能越差，通过玻璃损失的能量也就越多[1]。可以采取理论计算的方法，实际测量的方法等，对传热系数加以获取，目前已有标准化的方法，包括计算法、热流计法、防护热板法等。

1.2 遮阳系数

遮阳系数是影响LOW-E玻璃性能的一个重要指标，其与3毫米无色透明玻璃相对应而作出的定义。基于3mm透明玻璃太阳能总透过率，将其它种类玻璃太阳能总透过率与其相比较，得出结构。如果有越低的遮阳系数，说明越少的太阳能可进入室内。通常情况下只有在窗墙比例较大，气候炎热的地区，才利用较低遮阳系数的玻璃节能，在窗墙比例较小，气候寒冷的地区，要采用高遮阳系数的玻璃，使更多太阳能进入室内，降低采暖能耗。

1.3 太阳得热系数

太阳得热系数也叫做太阳能总透射比或得热因子，指的是在相同的太阳辐射情况下，太阳辐射能量穿过玻璃进入室内的量，和通过相同尺寸大小，没有玻璃遮挡的开口进入室内的太阳能的量的比率。其中，航向比指的是3mm标准白玻璃太阳能透过率取值，太阳能得热系数和航向比之间的比值就是遮阳系数。

2 LOW-E玻璃的选型分析

2.1 原片玻璃选择

在LOW-E玻璃选型中，原片玻璃选择有着重要的影响。例如在空气夹层为12mm的普通中空玻璃中，K值变化情况，玻璃厚度变化情况，具有直线关系，玻璃厚度增加，不能有效降低中空玻璃K值。例如，8＋12＋8mm组合的玻璃，和6＋12＋6组合的玻璃，K值没有发生太大的变化，对建筑能耗不会产生较大的影响[2]。用镀膜玻璃形成中空，根据原片玻璃不同种类，厚度也会有所不同，主要因素则是玻璃镀膜类型。LOW-E玻璃包括在线LOW-E玻璃和离线LOW-E玻璃，其中离线LOW-E玻璃包括单银高透型、遮阳型、双银型等类型。其中单银高透型可达到83%的透光率，遮阳型、高透型透光率则在40%左右，遮阳系数不足0.5。相同配置的LOW-E玻璃中空玻璃，以及6＋12＋6mm双白中空玻璃中，双白中空玻璃K值2.9W/m2·℃，普通单银LOW-E玻璃中空玻璃K值1.8W/m2·℃，二者相差较为显著。

2.2 镀膜面位置

在LOW-E玻璃镀膜面，主要特点是低辐射，形成中空玻璃后，不同的镀膜面位置，对于中空玻璃的特性也有着不同的影响。在中空玻璃中，主要包括室外方向的外层和内层、室内方向的内层和外层，按照以上顺序分别记为1号、2号、3号、4号。将LOW-E玻璃和白玻璃通过6＋12＋6mm的方式组合计算，在不同位置防治镀膜面，中空玻璃特性都发生了显著变化。当在2、3号面镀膜，传热系数K值为1.923，具有较好的保温隔热性能。在2号面中太阳得热系数为0.625，在3号面时太阳得热系数为0.676。所有，如果在南方地区，可在2号面镀膜，在寒冷的北方地区，可在3号面镀膜。吸热玻璃在室外，在2号面或3号面镀膜，传热系数为1.925，2号面太阳得热系数为0.347，2号面太阳得热系数为0.586。这是由于在3号面镀膜，吸热玻璃已经吸收了部分太阳辐射热，LOW-E玻璃膜反射部分太阳辐射热，吸热玻璃二次辐射大部分也被LOW-E玻璃膜反射，因此3号面镀膜的太阳得热系数小于2号面镀膜[3]。

表1 LOW-E玻璃镀膜面位置对节能的影响

2.3 气体夹层

气体夹层对中空玻璃隔热特性影响很大，夹层气体影响因素，主要包括了气体夹层厚度、气体中列、气体夹层间隔条、密封胶等。当前常用的中空玻璃气体夹层，一般是12mm、9mm、6mm的厚度，例如在3种6mm中空玻璃组合夹层中，1～9mm时K值快速下降，9～13mm时逐渐缓慢，13mm后，保持稳定或略有回升。因此，在6mm中空玻璃组合中，如果气体夹层厚度超过13mm，节能效果将不会增加，应选择12mm左右的厚度。中空玻璃夹层要使用化学性质稳定、导热系数低的气体，除了常规空气外，还包括氙气、氪气、氩气等惰性气体，不同气体具有不同导热系数，气体导热系数通常较低，因而中空玻璃热阻性能良好[4]。间隔条中常规铝条导热系数为160W/m·K，而当前新型的Swiggle胶条性能更为理想。另外，密封胶包括聚氨酯类、聚硫类、硅酮类、聚异丁烯等，性能均比较理想，根据实际需求选择。

3 LOW-E玻璃在建筑节能设计中的应用

3.1 在寒冷气候区的应用

寒冷气候区通常具有很长的冬季时间，平均气温比较低的中高纬度地区。在寒冷地区中，一般有几周甚至几个月的时间，室外气温比人们需要的室内温度水平低很多。在这些区域建筑节能设计中，应采用高透型的LOW-E玻璃，阳光透过率水平较高，在冬季白天的时候，能够使室内进入更多的阳光。LOW-E玻璃膜在室内、室外等不同面，对于传热系数的计算都不会产生影响，不过实际应用中，难免也会存在差异。LOW-E玻璃的最大特点，就是能够将热辐射向热源方向反射，因此在安装过程中需要对朝向加以考虑。如果需要以室内保温为主，将LOW-E玻璃应用于室外面，取得优于室内面的性能。如果对外部热辐射阻止，则将LOWE玻璃膜镀在室内面。

3.2 在温暖气候区的应用

在温暖气候区，一般夏季较为炎热的中高纬度地区，例如我国大部分地区、日本、美国等。在这些地区中，室外具有很高的温度，如果室内直接进入大量的太阳光，将会迅速提升室内温度，进而提高室内制冷成本。因此在这些地区建筑节能设计中，LOW-E玻璃应当采用低遮阳系数的类型。当前市面上常见的主要包括单银型和双银型的LOW-E玻璃，其中，双银LOW-E玻璃的遮阳系数较低，且透光率较高，在很多南方地区使用优势比较明显。不过双银LOW-E玻璃具有复杂的生产工艺，对生产线具有很高的要求，生产成本和市场价格均比较高。单银型LOW-E玻璃作为遮阳型LOW-E玻璃，具有更简单的生产工艺，对生产线要求也不高，因而成本和价格功能更便宜。单银型和双银型的遮阳系数相差不多，在透光率方面存在较大差异，但是基本都能够满足实际应用需求[5]。

3.3 在夏热冬冷气候区的应用

夏热冬冷气候区，在夏季气候比较炎热，室内可能达到30℃以上，甚至可能到达40℃，但在冬季比较寒冷，室内温度不足10℃，甚至更低，具有十分复杂的气候条件。这类地区的气候特点在于，夏季时间较长，太阳具有很大的辐射强度，因而在建筑节能设计中，需要关注夏季放热和冬季保暖兼顾。这些地区的LOW-E玻璃应用，类似于炎热气候地区，需要使用具有较低遮阳系数的LOW-E玻璃。但是不同类型的LOW-E玻璃优缺点不同，因此在实际应用中，应当对建筑设计需求加以满足，例如采光问题等，不能利用透光性能的损失，达到隔热能力提升的目的。

4 LOW-E玻璃在建筑节能设计中的应用注意事项

在建筑节能设计中，玻璃节能十分重要，使用LOW-E玻璃，考虑到其节能效果受到遮阳系数、传热系数的影响，在实际应用中，应当注意以下问题。节能效果会受到LOW-E玻璃镀膜类型、镀膜面位置的很大影响。在不同的中空玻璃组合中，在适宜的范围内选定夹层气体层厚度，能够极大的提升节能效果。对于中空玻璃K值来说，间隔条性能会产生较大的影响。使用密封胶不但能够获得理想的粘结性能，对于耐老化性能、耐候性也十分理想。对于各个地区的气候情况，建筑类型等因素要综合考虑，进而确保LOW-E玻璃在建筑节能设计中的应用效果与合理性。

5 小结

在当前建筑领域中，对于建筑节能性十分注重。将LOW-E玻璃应用在建筑节能设计中，大幅降低建筑能耗，满足同时满足建筑透光性、保暖性等要求，减少热量损失，降低供热能耗，达到良好的节能效果。

[1]杨泉.普通隔热膜、Low-E隔热膜与Low-E玻璃在建筑节能改造中的应用对比[J].墙材革新与建筑节能，2016（10）：18～20.

[2]王宏伟，蒲增艳，尹翠，等.严寒地区教学楼围护结构节能改造分析[J].沈阳建筑大学学报：自然科学版，2017（3）：497～505.

[3]黄家鸿，童帅.AZO在夹层Low-E玻璃中的应用[J].建筑玻璃与工业玻璃，2016（5）：19～21.

[4]崔玉明，贺立侠，汪洋，等.浅谈半导体LOW-E镀膜在节能玻璃中的应用[J].建设科技，2016（17）：60～61.

[5]米春亮，王树军，王跃，等.三银Low-e中空玻璃在严寒地区绿色机场中的应用[J].低温建筑技术，2017，39（10）：141～143.