节能玻璃在建筑节能设计中的应用

刘 佳

(山西省建筑设计研究院，山西 太原 030013)

0 引言

随着现代化居民文化水平的提高，人们对环保也有了进一步的认识，建筑设计领域也顺应着社会潮流，逐步向节能设计转变，其中建筑节能设计就是一项明显的表现，调查显示，全球近一半的能源消耗，1/3左右都源于建筑活动，而作为建筑领域中常见的材料——玻璃，也逐步受到重视，因此节能玻璃应运而生。加大节能玻璃在建筑节能设计中的应用，能够有效减少建筑活动能源消耗。

1 常见的节能玻璃

建筑节能设计是通过建筑设计，达到节能目的，主要是节约家用电器供热、照明以及调节室内空气质量、温度、湿度等的能源消耗。节能玻璃的应用是建筑节能设计的重要组成部分。玻璃在整个建筑物中承担着室内外温度连接、空气交换等重要任务，其节能可占建筑节能的25%左右，在建筑节能设计中具有重要地位。常见的节能玻璃主要包括中空玻璃、泡沫玻璃、热反射玻璃以及太阳能玻璃等，与此同时，近年来也开发出玻璃替代品——PC板。

2 中空玻璃

2.1 中空玻璃的概念

中空玻璃是由两片或者两片以上的玻璃片组合而成，将玻璃片及其周边用间隔框分开并采用专业密封胶进行密封处理，让多个玻璃片中间形成中空的，具有干燥气体的空间。中空玻璃通常采用5 mm～10 mm不等的玻璃片，中空空间的厚度一般为6 mm,9 mm或12 mm。

2.2 中空玻璃的特性

第一，光学性能。中空玻璃的透光性比一般玻璃强，由于中空玻璃可以选用不同种类的玻璃片组合而成，所以它具有不同的光学性能。一般而言，中空玻璃对可见光的透光率达到85%左右。

第二，隔温性能。中空玻璃的中空部分可以较好隔绝室内外温度，尤其是隔绝冷空气。在室外温度低于室内温度时，单层玻璃可能会结霜结露，而双层或多层的中空玻璃露水不易附着在其表面。由于一般中空玻璃为双层，而内外玻璃之间的真空层有效隔绝温度，所以即使室外温度很低，外层玻璃受室外温度影响很冷，内层玻璃也不易受到室外影响而变冷。中空玻璃的露点可达-35 ℃而在同等条件下一般单层玻璃的露点是-20 ℃左右。

第三，隔音性能。中空玻璃中间的真空层能有效隔绝室内外声音。真空环境作为不传播声音的环境，可有效隔绝室内外声音，减弱室外噪声对室内的影响。一般而言可将80 dB的噪声减弱到50 dB左右，保证了室内安静舒适的环境。

第四，热工性能。中空玻璃的热透系数是单层玻璃热透系数的1/2。由于两片玻璃之间真空层阻隔，使室内热度散发小，利于留住热空气，其传热系数为1.6 W/(m2·K)～3.2 W/(m2·K)。

2.3 使用中空玻璃的优势

由于中空玻璃的透光度、隔温性、隔音性以及热工性能都远远超过单片玻璃，而且就价格而言也比较亲民，所以中空玻璃在建筑节能设计中得到了最为广泛的应用，它可以有效缓解室内外温差较大情况，防止室外低温渗入室内以及室内温度流失室外，可以较好保持室内安静环境。

3 热反射玻璃

3.1 热反射玻璃的概念

热反射玻璃有时也被称为热反射镀膜玻璃，这种薄膜镀在合适的玻璃上可以对太阳辐射以及紫外线辐射产生良好的阻隔作用，在用于夏季隔温方面性能很好。并且，这种热反色玻璃可以反射多色光，可以将周围的景色自然映射到玻璃上，会使整个建筑物看起来与周围环境融合，十分应景。

3.2 热反射玻璃使用优势

第一，隔热性。可以有效反射太阳辐射，隔绝室外高温，使室内保持舒适温度。

第二，抗眩光性。可以减轻眩光作用，使工作生活环境更加舒适。

此外，可以利用单片热反射玻璃制作中空玻璃，综合两种玻璃的优势。

4 PC板

4.1 PC板的概念

PC板学名聚碳酸酯板，又被称为透明塑料片或阳光板或耐力板。属于最新研制的节能玻璃的一种，而其性能又高于一般的节能玻璃。

4.2 PC板的性能

耐冲击性是PC板优于其他节能玻璃的突出性能，它的耐冲击性是其他节能玻璃的90倍甚至更多，保温性能优于其他普通玻璃，可以冷成型，是较为理想的采光材料。更重要的是，它比一般的玻璃安全、保温、通透、易弯曲、重量轻、抗冲击、色彩多变丰富，这些优良的性能使其在建筑节能领域得到越来越广泛的应用。

PC板经过高科技的光稳定工艺处理后，具有一定的抗老化功能，解决了其他玻璃不能解决的问题。第一，防结露性能加强：在室内外温差超过30 ℃，室内外相对湿度超过80%的情况下才会产生结露现象。第二，阻燃性能加强：PC板的自燃温度高达630 ℃，正常情况下不易燃烧，并且其燃烧过程中也不会产生如氯化物、硫化物等有毒性气体。第三，易加工：可以采用真空成型法加工成中空玻璃，也可以在低温条件下进行冷成型，在常温状态下的PC板的最小弯曲半径为厚板的170倍，PC单层板最小弯曲半径为厚板的140倍。第四，耐候性：PC板在-40 ℃～+120 ℃期间保持稳定性，其低温催化温度为-110 ℃，高温软化度为零上360 ℃[1]。

5 使用节能玻璃的注意事项

5.1 中空玻璃

第一，中空玻璃制作时一定要严格遵循制作工艺流程，将中间夹层部分抽取成真空并用专业密封技术严格密封。第二，安装中空玻璃的工作温度应高于4 ℃。第三，使用热反射玻璃、钢化玻璃制作成的中空玻璃，安装时应正确区分内外侧，一般而言镀膜层应当是外侧玻璃。此外，为了优化以及提高中空玻璃的性能，建议使用热反射玻璃或PC板作为组成中空玻璃的单片玻璃。

5.2 热反射玻璃

热反射玻璃的镀膜层应当朝向室内。

5.3 PC板

PC板最大的缺陷是变黄现象，随着时间推移变黄会加剧，耐磨性比一般玻璃较差，膨胀与收缩比较明显。所以在使用PC板时，应重视其收缩与扩张性，对其加工工艺与加工技术不断改进，以适应当期需要。

6 建筑节能设计中节能玻璃的应用

6.1 应用原理

建筑物往往由于在材料等方面的限制，在隔热、隔冷等方面存在不可避免的缺陷，而玻璃作为门窗等材料的主要材料，可以有效弥补这方面的不足。由于玻璃允许太阳辐射进入室内带来的有利与不利两种相反的作用，而阳光间+“双层皮”+智能玻璃便逐渐成为建筑节能设计领域中较为普遍的应用。早在20世纪中后期，中空玻璃在建筑节能设计领域中普遍应用，而热反射玻璃在住宅建筑中的应用甚至可以追溯到20世纪初期，各种节能玻璃的组合产品备受国内外建筑节能设计领域的青睐。

阳光间+“双层皮”+智能玻璃属于典型的节能玻璃在建筑节能领域中的应用方式，其中，以设计师罗吉德设计的比尔市生态公寓为代表，使用这种方式实现了春秋冬三季温润空气储存达25%～35%的房间所需要的热能，大大降低了保温隔热的能源消耗。

6.2 具体应用

以近年来节能玻璃在建筑节能设计中的经典应用项目——南疆石金奥写字楼为例，具体阐述节能玻璃在建筑节能设计中的应用。

首先，在玻璃立面的选择中，该写字楼运用智能玻璃立面，由中心计算机统一控制，并且与通风管和屋顶结合，使室内温度可以在四季中保持适宜人们工作的温度，这减少了空调等调节温度的电器的使用。同时，中空玻璃的使用有效减少室外噪声对室内的影响。其次，LOFT设计概念。写字楼主体采用无承重墙的开放式简约设计，实现了与智能玻璃理念的高效契合[2]。

此外，随着科技进步与经济的发展，节能玻璃的使用越来越倾向于中空玻璃。

6.3 结论

上述金奥写字楼的例子充分说明了节能玻璃可以在建筑节能设计中良好运用，并可以有效降低能源消耗，节约资源能源，进而产生节约成本的功效，此外还说明，若是节能玻璃配合LOFT设计概念与智能化技术，节能玻璃的功效将得到更好地发挥。由此可以推断，节能玻璃在应用于建筑节能设计中应当注重技术革新：首先，要革新密闭技术，使中空层更好密封，使建筑材料与玻璃门窗更好衔接；其次，革新玻璃搭配组合，综合各种单面玻璃优点制作功效较为齐全的中空玻璃；最后，开发太阳能技术，革新热反射玻璃，使之可以适当收集太阳能为它所用。

7 结语

节能玻璃是一种高效、美观且实用的建筑材料，在整个节约资源的大环境下在建筑领域发挥着不可替代的作用，建筑设计师们应充分考虑节能玻璃的优缺点，将各种节能玻璃用在合适的地方，还应当考虑建筑的外观与采光程度，这样可以在节约能耗的同时还可以保持建筑物的美观。