建筑外窗玻璃Low-E镀膜技术性能分析

李 赟，徐凯亮，邓金燕

(1.成都锦毅房地产开发有限公司，四川 成都 610000； 2.金地兴蓉置业有限公司，四川 成都 610000; 3.内江职业技术学院,四川 内江 641100)

目前，建筑节能设计是建筑技术设计中的专项设计。其设计的工程成本较高，故在选择节能技术方案时，要兼顾节能效果和成本，考虑技术方案的效果收益。

1 概况

建筑节能设计对于外墙门窗的技术要求是控制室内外的热交换。室内外的热交换有两种形式：热辐射和热传递。目前应用较为成熟的玻璃热工技术主要是镀膜技术和复合玻璃中空技术。

镀膜技术是通过减少热辐射实现遮阳保温；复合玻璃中空技术是通过减少热传递实现保温节能。

2 Low-E镀膜技术

2.1 建筑节能设计规范对建筑外窗玻璃有性能数据要求

目前玻璃的热工性能通过建筑节能法规确保普及。同时，在部分改善型和高端住宅中，对建筑节能性能的要求会高于规范要求。

关于玻璃的热工性能，目前在应用中关注得比较多的玻璃的保温节能参数，在建筑节能设计中，选用的建筑外窗玻璃的热工性能必须满足节能规范的相关要求。

2.2 Low-E镀膜技术简述

太阳光约有一半能量由不可见的红外线和紫外线构成[1]，相关研究给出的可见光能量转化为热能的比例不超过10%，故太阳光的热效应主要来自不可见光[2]。镀膜技术的目的主要是有效降低红外线的热辐射量并确保可见光的透过率。

Low-E玻璃又称低辐射镀膜玻璃，是在玻璃表面涂覆多层金属或其他化合物组成的膜系产品[3]，是目前应用最广泛的建筑外窗玻璃镀膜技术。Low-E镀膜技术可以有效透过可见光，阻挡热辐射；选择性的反射热量，选择性的透过可见光。

Low-E镀膜的构造在宏观上是一层厚度低于0.1 mm的薄膜；在微观上的构造分为单银、双银、三银(即一道、两道、三道隔热膜)。

目前的Low-E镀膜技术可以做到可见光的透过比例高、红外线透过比例低。镀膜的层数可以做到相同的玻璃透光率，而遮阳系数有差异，太阳红外热能总透射比差异是较大的(见表1)。

表1 相同透光率，Sc,K,gIR值的对比

2.3 几个热工学概念

遮阳系数Sc：300 nm～2 500 nm波长(可见光与红外波段)范围内，实际通过玻璃的热量与通过厚度为3 mm厚标准玻璃的热量的比值。遮阳系数越小，阻挡阳光热量向室内辐射的性能越好[4]。

导热系数K：表征围护结构两侧空气温差为1 ℃，在单位时间内通过单位面积的传热量，单位为W/(m2·K)[5]。

太阳能总透射比g：太阳能总透射比，也称太阳能得热系数(SHGC)，是指300 nm～2 500 nm波长(可见光与红外波段)范围内太阳光直接透射比与二次传热的加和[6]。

太阳红外热能总透射比gIR：780 nm～2 500 nm波长范围内的太阳光直接透射比与二次传热的加和[7]。

太阳能总透射比g和红外热能总透射比gIR两个概念有明显差异。且Sc和g均为现行节能设计规范中的指标概念，也就是说，目前现行的节能设计规范指标，是以太阳300 nm～2 500 nm的全波段，包含可见与红外能，合并计算的衡量玻璃隔热性能的参数。太阳能总透射比g不同于太阳红外热能总透射比，基于遮阳系数进行的建筑节能设计，与建成建筑的实际能耗状况相差甚远。

在Low-E玻璃发展之前，玻璃的透光性和反射性并不具有明显的光谱选择特性，也就是说，玻璃在不同波长条件下的透射率和反射率变化不明显，g值的大小可以近乎完整的表征玻璃的得热能力。随着Low-E玻璃的发展，人们可以通过在玻璃表面镀制银膜(或其他金属薄膜)来控制太阳光透过及反射的波长范围， Low-E玻璃在可见光380 nm～780 nm波段范围内，具有较高的透射率及较低的反射率；在780 nm～2 500 nm的红外波段范围内，具有极低的透射率及较高的反射率，这样既可以保证较好的采光效果，又可以达到隔热保温的目的。

用太阳红外热能总透射比gIR来核定建筑能耗，更符合实际能耗状况。

2.4 Low-E膜对太阳光的选择性过滤分析

由图1可见不同的Low-E膜层数，可见光的过滤量差异并不大。但是对于红外光的过滤量差异就很大了。图1中在透光率相同的条件下，不同层数的Low-E膜层数，其遮阳系数Sc比值为0.55∶0.40∶0.33，其太阳红外热能总透射比gIR比值为30∶12∶4。同样的可见光透射率，Sc和gIR差异较大，多层Low-E镀膜技术对于玻璃的隔热性能提升效果非常明显。

从规范指标遮阳系数Sc的角度进行比较，遮阳系数Sc的值相同时，透光率和gIR的比值情况见表2，可见在相同的Sc值条件下，三层Low-E镀膜的透光率是大于单层镀膜的；三层Low-E镀膜的gIR为单层镀膜的1/7。

2.5 Low-E膜对传热系数K值的控制效果

规范实例：根据2017年发布实施的《四川省居住建筑节能65%设计导则》中表“D.0.3 玻璃配合不同窗框的整窗传热系数”，就整窗传热系数而言，将复合玻璃“6透明+12A+6透明”替换为“6高透光三银Low-E+12A+6透明”后，整窗传热系数可由3.2 W/(m2·K)降低至2.4 W/(m2·K)，降幅0.8 w/(m2·K)。

3 结语

综上，对于控制建筑外窗传热系数K而言：Low-E镀膜效果最好，成本较低；增加中空层数效果好，成本高。并且，设置镀膜和增加镀膜的层数是不会影响铝合金型材的截面尺寸，不会对设计产生连带影响，也不会对工程产生连带的成本增加。所以设置Low-E镀膜和增加其设置的层数，是提高建筑外窗节能性能的低成本高效措施，应在工程中有限选用。