建筑玻璃光学及热工性能检测方法分析

刘艳丽 刘佳生

摘 要：本文立足于建筑玻璃光学及热工性能参数的理论基础，阐述了检测的方法和技术，包括可见光透射比、太阳光直接透射比以及传热系数等参数的检测，并结合实际案例对检测方法的具体应用展开了探讨，希望通过本文的探究，能够为相关工作的开展起到参考作用。

关键词：建筑玻璃；光学性能；热工性能；检测方法

1 建筑玻璃光学及热工性能参数的理论基础

1.1可见光透射比

建筑玻璃通常根据可见光透射比来判断其透明度，即能透过建筑玻璃的可见光的比例。这个比例是通过计算建筑玻璃表面传入的可见光能量与太阳光总能量之间的比值所得到的。通过大量的试验研究发现，波长在280 nm～3500 nm范围内的光谱具有较高的能量，可以集中约97%的太阳光能量。可見光透射比的值越高，表示建筑玻璃具有更好的透明度，能够更好地将自然光引入室内空间，这对于提高建筑的采光效果和室内环境舒适度非常重要。为了准确测量建筑玻璃的可见光透射比，通常需要使用专业的测量仪器和方法。分光光度计作为用来分析建筑玻璃光谱的常用仪器，能够确定其在可见光范围内的光透射比。

1.2遮阳系数

遮阳系数反映了建筑玻璃对太阳辐射的遮蔽能力，即建筑玻璃能够将多少太阳能量阻挡在室外而不进入室内。遮阳系数的计算基于建筑玻璃的透射光谱和太阳辐射光谱之间的比较。通过测量建筑玻璃在各个波长下的透射率，并与太阳辐射的辐射光谱进行对比，可以确定建筑玻璃的遮阳系数。一般来说，遮阳系数的值越高，表示建筑玻璃具有更好的隔热性能，能够有效地减少室内热量的传输。这对于提高建筑的能源效率和降低空调负荷非常重要。在实际应用中，常常会根据建筑所处的地理位置和气候条件，选择遮阳系数适合当地的建筑玻璃。例如，在炎热的地区或夏季，选择具有较高遮阳系数的建筑玻璃可以有效避免室内过热；而在寒冷的地区或冬季，选择具有较低遮阳系数的建筑玻璃可以更好地利用太阳能加热室内空间。

1.3太阳能总透射比

太阳能总透射比是用来评估建筑玻璃对太阳辐射能量利用效率的指标之一，该数值是通过测量建筑玻璃在所有波长下的透射率，并将其与太阳辐射的能量谱进行对比得到的。太阳能总透射比的值越高，表示建筑玻璃能够更有效地利用太阳能量，提供更好的采光和自然光照条件。对于建筑设计来说，选择具有高太阳能总透射比的建筑玻璃，可以减少对人工照明的依赖，提高建筑的能源效率。为了准确测量建筑玻璃的太阳能总透射比，通常用辐射计和光谱仪对建筑玻璃进行测试，从而确定建筑玻璃在所有波长下的透射率，并计算太阳能总透射比。

1.4传热系数

传热系数是评估建筑玻璃隔热性能的一项重要指标，其表示单位面积上的热流量通过建筑玻璃的能力，即建筑玻璃对热量的传递速率。传热系数通常用U值来表示，单位为W/（m2·K）。U值越低，表示建筑玻璃的隔热性能越好。传热系数可以通过测量建筑玻璃的热导率、厚度以及与周围环境的传热情况来计算得到。较低的传热系数意味着建筑玻璃对热量的传递有更高的阻抗，能够有效地减少室内外热量交换。在实际应用中，选择传热系数较低的建筑玻璃，可以提高建筑的节能效果，降低空调负荷，并改善室内的舒适度。

2光学及热工性能检测技术分析

2.1玻璃系统厚度检测

玻璃系统的厚度是评估建筑玻璃的光学和热工性能的重要参数之一，准确地测量玻璃系统的厚度，可以提供关于光学透射、热传导和隔热性能的有价值信息。玻璃系统厚度检测通常采用非接触式的测量技术，如激光扫描或超声波测量。这些技术具有高精度和快速获取数据的优点，并且不会对玻璃表面造成任何损坏。

激光扫描技术使用激光束扫描玻璃系统，并通过测量激光束从表面到玻璃背面的时间来计算厚度；超声波测量技术则利用超声波在材料中的传播速度来确定玻璃系统的厚度。实际测量工作的开展，应该从玻璃系统构造厚度和玻璃系统的平均厚度这两个层面考虑：

2.1.1玻璃系统厚度的检测

玻璃系统的构造厚度是指玻璃在组装或安装时的实际厚度，包括玻璃本身的厚度以及可能存在的间隔、涂层或支撑结构等，这一厚度值对于评估玻璃的光学性能和热工性能至关重要。通过对大量玻璃样品的构造厚度进行检测和数据分析，可以得出构造厚度与光学性能（如透射比、反射比）和热工性能（如热导率、热扩散率）之间的关系。例如，随着构造厚度的增加，透射比可能减小，反射比可能增大，这主要是因为光在厚玻璃中的传播距离变长，吸收和散射效应增强。同时，热导率可能会随着厚度的增加而增大，这是因为热传导路径变长。

在检测玻璃系统构造厚度时，需要确保测量设备的精度和准确性，避免人为误差；对于不同类型和品牌的玻璃，其构造厚度可能存在差异，需要分别进行测量和记录；对于具有涂层、间隔或支撑结构的玻璃，需要特别注意这些结构对构造厚度的影响。值得注意的是，在实际应用中，需要考虑到玻璃系统的整体结构和装配方式，以确保测量结果的适用性和准确性。

2.1.2玻璃系统的平均厚度

玻璃系统的平均厚度是指在一定面积或体积内的玻璃厚度的平均值，这一厚度值可以用来评估大面积或大量玻璃的整体性能。通过对玻璃样品的平均厚度进行检测和数据分析，可以得出平均厚度与光学性能和热工性能之间的关系。例如，随着平均厚度的增加，整体透射比和反射比可能会有所变化，但具体变化趋势需要根据实际数据进行分析。同时，热导率和热扩散率也可能会随着平均厚度的变化而有所调整。值得注意的是，如果待测玻璃是矩形，检测过程中应当对每个边界进行均等划分。划分期间，每个边长不能超过500 mm。

2.2中空玻璃惰性气体含量检测

为了提高中空玻璃的性能，通常需要将氩气、氪气等这类惰性气体填充在中空层内。惰性气体含量检测通常采用气体分析法，也就是通过取出中空玻璃内的气体作为样品，然后利用特定的气体分析仪器对气体成分进行分析，以确定惰性气体的含量。

首先，要使用专门的取样工具，从中空玻璃的密封腔内抽取一定量的气体。之后将抽取的气体送入气体分析仪器，如气相色谱仪或质谱仪。这些仪器能够根据气体的成分和浓度进行定性和定量分析。

其次，根据气体分析的结果，计算惰性气体的含量，常用的指标包括体积分数、质量分数等。

最后，对测量结果进行误差分析，并采用适当的统计方法处理数据，以得出准确的结论。通过检测惰性气体的含量，可以评估中空玻璃的隔热、隔音性能以及长期稳定性。同时，根据不同工艺和材料的中空玻璃，可以制定相应的质量标准和规范，为生产厂家和用户提供可靠的依据。

2.3半球辐射率检测

半球辐射率是衡量物体辐射特性的重要参数。半球辐射率的检测方法有多种，主要包括直接观测法、热电偶法、红外辐射测量法和热像仪法等。其中，直接观测法是通过在地表设置观测站点，利用辐射传感器等设备直接测量地表太阳辐射的强度，然后计算出半球辐射率。这种方法简单直观，适用于一般情况；热电偶法是通过在物体表面安装热电偶来测量辐射能量的差异，从而计算半球辐射率。这种方法精度较高，但操作较为复杂；红外辐射测量法是使用红外辐射计等仪器来测量物体表面发出的红外辐射能量，以获得半球辐射率。这种方法适用于高温物体的测量；热像仪法是利用红外热像仪对物体表面进行红外热图像的捕捉，通过分析图像中物体表面的温度分布来计算半球辐射率。这种方法直观且精度较高，但设备成本较高。

3检测方法实际应用案例及结果分析

建筑门窗幕墙行业中，常见玻璃的种类主要有钢化玻璃、夹层玻璃、Low-E（低辐射）镀膜玻璃、中空玻璃等。不同品种玻璃的光学、节能以及安全性能都有着比较大的差异。本文就Low-E镀膜中空玻璃的光学及热工性能检测方法的应用展开探讨。

玻璃规格厚度为（5+12A+5）㎜，长宽为100㎜×100㎜，该玻璃1片。室外片（玻璃1）为Low-E镀膜玻璃，室内片（玻璃2）为普通透明玻璃，气体类型为空气。通过使用分光光度计扫描，得到了如图1所示的中空玻璃光谱图。

基于GB/T 2680-2021《建筑玻璃 可见光透射比、太阳光直接透射比、太阳能总透射比、紫外线透射比及有关窗玻璃参数的测定》、JGJ/T 151-2008《建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程》、GB/T 22476-2008《中空玻璃穩态U值（传热系数）的计算及测定》等相关规定，对该中空玻璃的可见光透射比、遮阳系数、传热系数等各项参数指标进行检测：

3.1可见光透射比

为了测量Low-E镀膜中空玻璃的可见光透射比，准备了一台可见光透射率测试仪器。将待测试的Low-E镀膜中空玻璃样品放置在测试仪器中，并确保样品表面干净无划痕。通过仪器内部的光源照射样品，测量透过样品的可见光强度。同时，记录下未经样品处理的光源照射下的可见光强度。通过计算样品透过光强度与未经处理光强度之比，得出可见光透射比的数值为0.71，满足设计要求中可见光透射比τv≥0.71的标准。

3.2遮阳系数

为了测量室外片（玻璃1）的遮阳系数，使用太阳模拟器照射待测试的室外片（玻璃1）样品。测量样品对太阳光的反射和吸收能力，记录下反射和吸收的比例。通过计算反射和吸收的百分比，得出遮阳系数的数值为0.65，满足设计要求中遮阳系数SC≤0.66的标准。

3.3传热系数

为了测量Low-E镀膜中空玻璃的传热系数，使用了热流计仪器，将待测试的Low-E镀膜中空玻璃样品放置在仪器中。测量样品两侧的温度差，同时施加一定的热流。通过测量温度差和施加的热流，计算得出传热系数的数值为1.79 W/（m2·K），满足设计要求中传热系数K＝1.79 W/（m2·K）的标准。通过以上检测方法的应用，得出了如表1所示的测量结果。

以表中内容为依据可得，Low-E镀膜中空玻璃在可见光透射、遮阳和传热方面的性能优异，即该玻璃具有良好的光学和热工性能，此次研究能够为建筑门窗幕墙行业提供参考和指导。

4结论

综上，建筑玻璃的光学及热工性能检测是确保其性能和质量的关键环节。在实际应用中，应根据具体情况选择合适的检测方法和技术，以确保检测结果的准确性和可靠性。同时，为了提高建筑玻璃的性能，应加强研发和创新，推广使用新型节能玻璃材料和技术。

参考文献

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