建筑低辐射膜玻璃Low-E的具体应用

李建欣

(山西六建集团有限公司，山西 太原 030025)

Low-E玻璃的全称为低辐射镀膜玻璃，可阻挡远红外的辐射热传递，属于节能环保效果良好的玻璃制品，在建筑工程中取得广泛应用。市面上的Low-E玻璃以中空玻璃的形态为主，兼具防噪声、保温隔热等性能优势。门窗作为建筑中的重要组成部分，其传热损失能源消耗约占建筑总能耗的30%，具有较大的节能降耗空间，若建筑门窗材料采用的是Low-E玻璃，将减少室内热量向室外的传递量，改善建筑室内环境，节能减排。因此，Low-E玻璃的应用效果良好，研究此类玻璃在建筑工程中的应用方法具有重要意义[1]。

1 Low-E玻璃节能效果的影响因素

1.1 遮阳系数

遮阳系数是相对于3mm无色透明玻璃定义的，透过玻璃进入室内的阳光将随着遮阳系数的提高而减少，改善建筑内部环境，例如在午后阳光强烈或夏季，采用Low-E玻璃能够缓解室内升温现象，发挥出隔热作用。在现代楼房建筑中，为追求良好的温度控制效果而广泛应用到Low-E玻璃。

1.2 传热系数

传热系数指的是单位面积、单位温差、单位时间内热量通过玻璃所传递的能量，传热系数越高，则玻璃的保温隔热性能越好。玻璃的层数、厚度等因素存在差异时，传热系数也有所区别。相比普通玻璃的传热系数，Low-E玻璃约为该值的1/2，保温效果更好。以冬季为例，建筑采用Low-E玻璃时，可以减弱室内外热量通过玻璃的传递量，维持相对温暖的室内环境，提升室内保温效果。

1.3 太阳得热系数

太阳得热系数又称为得热因子、太阳能总透射比，具有“遮阳系数Sc=太阳能得热系数(SHGC)/航向比”的关系，其中，航向比指的是标准的3mm白玻璃的太阳能透过率的取值[2]。

2 Low-E玻璃选型思路

2.1 原片玻璃的选择

2.1.1 玻璃厚度

以普通中空玻璃为例，假定其含有12mm空气夹层，K值与玻璃厚度的关系图，如图1所示。分析发现，随着玻璃厚度的增加，K值具有连续减小的变化趋势，增加玻璃厚度虽然能够减低K值，但效果有限，例如：相比6+12+6组合方式的K值，8+12+8组合方式的K值仅比其降低0.03W/(m2·K)，降低效果不明显。镀膜玻璃组成中空时，若原片玻璃种类不同，则厚度有所差异，但玻璃镀膜的类型才是主要的影响因素。

图1 K值与玻璃厚度的关系图

2.1.2 玻璃类型

Low-E玻璃有离线Low-E和在线Low-E两类。其中，单银高透型、双银型、遮阳型均是常见的离线Low-E玻璃。单银高透型Low-E玻璃的透光率达到83%左右，较高；双银Low-E玻璃的膜层中有两层银层，其作用在于降低Low-E玻璃的辐射率，膜对可见光的透过率较高，遮阳系数低；遮阳型Low-E的遮阳系数普遍在0.5以内，较低，透光率约为40%。在前述提及的三种离线Low-E玻璃中，双银Low-E玻璃的综合应用效果较好，集成了单银高透型和遮阳型两种Low-E玻璃的优势，且辐射率较低[3]。

2.2 镀膜面位置

镀膜面的位置不同时，组成的中空玻璃的特性将产生差异。按照由室外向室内的顺序，中空玻璃有1#、2#、3#、4#四个面，将镀膜面置于4个不同位置时，玻璃的K值和SHGC值也存在差异，以耀华Low-E玻璃为例，考虑6+12+6的组合方式，与白玻进行对比分析，结果如表1所示。

表1 不同镀膜面位置的节能效果

根据表1可知，若在2#、3#面设置Low-E膜，传热系数K值为1.923，K值较低，具有良好的保温隔热性能；Low-E膜在2#、3#面时，太阳的热系数SHGC值分别为0.625、0.676，相比之下，Low-E膜在3#面时的SHGC值高于其在2#面时的SHGC值。根据该规律，结合建筑工程所在地区的气候条件，提出如下镀膜面位置的布置方式：南方地区，寒冷天气时需要维持良好的室内保温效果，且为了提高室内温度而需要从外界获得太阳辐射热量，因此Low-E膜应在2#面；北方地区，Low-E膜的位置以3#面为宜。除了节能效果不同外，Low-E膜在不同面时产生的外观效果也不同，且外观效果还与Low-E玻璃的型号有关，因此在选择材料时需要综合考虑节能效果和外观效果[4]。

2.3 气体夹层

中空玻璃的隔热特性与气体夹层的厚度、种类、间隔条和密封胶有关，具体做如下分析。

2.3.1 气体夹层厚度

以3种6mm中空玻璃组合夹层为例(白玻璃中空-空气、Low-E中空-空气、Low-E中空-氩气)，夹层厚度取1～15mm。夹层厚度在1～9mm范围内升高时，3种6mm中空玻璃组合夹层的K值有明显的下降；夹层厚度在9～13mm范围内升高时，K值变化趋于平缓，甚至在夹层厚度达到13mm后有小幅度的回升变化，即便进一步增加夹层厚度，并不能明显改善节能效果。根据K值的变化规律，建议气体夹层的厚度以12.7mm左右为宜，通常采用的是12mm的气体夹层厚度。

2.3.2 间隔条

间隔条的作用在于隔绝外部的水蒸气以及控制中空玻璃的内、外两片玻璃的间距。中空玻璃的K值与间隔条的性能有关。部分中空玻璃的间隔采用铝槽法，具有加工简单、重量轻的优势，但铝间隔条的导热系数较高，约为160W/(m·K)，是玻璃的208倍、空气的6 667倍。由于室内外存在温差，热能通过铝间隔条时出现损失。若室外严寒，则室内玻璃的边部将由于热阻降低而出现结霜现象。Swiggle(实唯高)胶条也是常用的中空玻璃间隔条，此材料的特点在于仅有一个连接角，采用边部连续密封材料保温，解决了密封有缝隙、不连续的问题，相比铝间隔条，隔热性能更有优势，也正是得益于此性能，可减少玻璃边部的热量损失，缓解了边部结霜的情况。

3 Low-E玻璃在不同建筑环境中的具体应用

3.1 在寒冷气候区建筑工程中的应用

寒冷气候区，主要为冬季气温低、持续时间长的中、高纬度地区，冬季持续时间长，有几周甚至数月的室外温度低于满足人们舒适性要求的室内温度水平。在寒冷气候区建造建筑工程时，需要选择阳光透过率较高的高透型Low-E玻璃，目的在于使冬季室外的阳光进入室内，提高室内的温度。Low-E玻璃具有严密性，可减少空气泄漏和热量散失，缓解玻璃结霜现象，改善室内环境。在寒冷地区建筑工程中采用不同玻璃时，取得的保温隔热效果和节能效果各异，建筑取暖耗能不同，具体如图2所示。其中，采用高透Low-E玻璃时，建筑的年取暖耗能比率最低，此材料可以提升室内温度，降低采暖需求，减少耗能。

图2 北方寒冷地区年取暖耗能比率

Low-E膜在2#或3#面时，并不会影响传热系数计算，但实际使用情况复杂，Low-E膜在不同位置时存在差异。由于Low-E玻璃能够向热源方向的反射热辐射，因此在应用Low-E玻璃时需要控制好朝向，具体根据建筑功能需求而定。若为了防止外部热辐射，Low-E膜应在2#面；若为了提升室内保温效果，Low-E膜应在3#面。

3.2 在温暖气候区建筑工程中的应用

温暖气候区，主要是夏季炎热的地区，集中在中、高纬度范围内。室外温度较高，室内接受较多的光照后，温度快速升高，为降低温度而需采用空调设备进行制冷。若要降低室内温度，减轻空调运行负荷，需采用遮阳系数低的Low-E玻璃，在其细分类型中，应用效果较好的是遮阳型Low-E玻璃，能够在不影响正常采光的前提下减少阳光热获取量，避免室内温度异常升高。在南方炎热地区建筑中采用不同玻璃时的年降温能耗比率，如图3所示。根据图中信息可知，采用遮阳型Low-E玻璃的建筑的年降温耗能比率低，可以减轻对空调的依赖，节约降温的能源消耗，降低降温费用。

图3 南方炎热地区年降温耗能比率

双银Low-E玻璃的遮阳系数低，透光率高，适用于南方地区的建筑，但此类玻璃的生产工艺复杂，成本较高，限制了材料的推广应用。由于遮阳型Low-E是单银Low-E的一种，生产工艺简单，成本低，遮阳系数与双银Low-E无过大的差异，从遮阳的角度来看，有良好的应用效果，主要区别在于透光率较低，但仍能够达到40%左右，因此若无特殊的透光率要求，其具有更高的可行性。

3.3 在夏热冬冷气候区建筑工程中的应用

夏热冬冷气候区的突出特征在于冷热分明，夏季气候炎热，室温超过30℃，部分情况下达到40℃甚至更高，冬季室温约为8℃，部分情况下低至0℃，夏季和冬季的室内环境较极端。在夏热冬冷气候区建设建筑工程时，需要考虑到夏季的防热降温要求和冬季的保温要求。若采用遮阳型Low-E玻璃，可减少经由窗户进入室内的太阳辐射，缓解夏季室内温度偏高的问题，减轻高温带来的不适感，且此类玻璃还能够提供充足的可见光，满足建筑室内采光要求，因此适用于夏热冬冷气候区的建筑。

室内采光效果主要受到玻璃透光率的影响，透光率在40%～50%时，光线适宜，具有舒适性，若进一步提高透光率，虽然可增加建筑室内的明亮度，但会产生“晃眼”的感觉，且透过的太阳热辐射量增加，此时室内温度可能给人产生不适感。因此，需要综合考虑节能和采光的要求，寻找均衡点。在隔热性能相同的前提下，Low-E玻璃的可见光透过率高于热反射镀膜玻璃，能够将太阳光过滤为“冷光源”，保证室内合适的自然采光。

在夏热冬冷气候区建筑中应用Low-E玻璃时，需要注重如下几点：1)框架选材：以保温隔热性能良好、耐久的框架材料为宜，防止热量经由边框进入建筑内部；2)玻璃选材：选择Low-E玻璃时主要考虑的是建筑所在地区的气候条件和建筑方位，不同Low-E玻璃的热透射率和太阳能透过率均存在差异，需要视工程实际情况进行对比分析与选择；3)玻璃的位置：为减少进入建筑室内的太阳热量，主要在容易受到日照的建筑南面和西面安装Low-E玻璃。

4 结语

综上所述，Low-E玻璃因具有节能环保、降低噪音的特性而在建筑工程中取得广泛应用。在设计Low-E玻璃时，需要考虑到建筑所在地区的气候特征，分析玻璃镀膜的类型、镀膜的位置等因素，进行协调，充分发挥出Low-E玻璃的节能环保性能，改善建筑室内环境，减轻对暖通空调系统的依赖性，提高建筑的节能环保水平。