節(jié)能玻璃在建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

引言

　　當(dāng)前，能源問(wèn)題已經(jīng)成為制約人類生存和發(fā)展的關(guān)鍵性因素之一。由于石油﹑天然氣﹑煤炭三種傳統(tǒng)能源的大量使用，其儲(chǔ)備已日趨枯竭，人們將不得不轉(zhuǎn)向成本較高的生物能﹑地?zé)岍p水利﹑太陽(yáng)能﹑風(fēng)力等綠色能源，而我國(guó)的能源問(wèn)題也越來(lái)越嚴(yán)峻。

　　建筑節(jié)能設(shè)計(jì)作為建筑節(jié)能的源頭，是一項(xiàng)綜合性的系統(tǒng)工程，而科學(xué)合理地使用具有節(jié)能、安全、環(huán)保特性的加工玻璃則是這一系統(tǒng)工程中極其重要的環(huán)節(jié)之一，因?yàn)樵絹?lái)越多的節(jié)能玻璃已被應(yīng)用于民用和商用建筑之中。如果這一環(huán)節(jié)不能得到足夠的重視和有效的實(shí)施，建筑節(jié)能工作就難以取得實(shí)質(zhì)性的推進(jìn)。我國(guó)幅員遼闊，氣候差異大，有“三北高寒地區(qū)”，有“冬冷夏熱地區(qū)”，有“夏熱冬暖”地區(qū)等多種氣候特征，因此為了滿足建筑節(jié)能、國(guó)家未來(lái)能源戰(zhàn)略的實(shí)施和經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的要求，必須要研制開(kāi)發(fā)出能適應(yīng)不同氣候特征的節(jié)能玻璃產(chǎn)品。

　　在工程實(shí)踐中，往往由于忽視了節(jié)能玻璃的選擇應(yīng)遵循“因地制宜，外觀采光”的原則，以及其他影響其節(jié)能性能的因素等環(huán)節(jié)，因此造成在建筑設(shè)計(jì)中的選擇不當(dāng)或者沒(méi)有合理規(guī)避影響其節(jié)能效果的不利因素，而造成了大量的經(jīng)濟(jì)浪費(fèi)。因此，系統(tǒng)的分析節(jié)能玻璃在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用顯得非常必要。

　　1 建筑節(jié)能玻璃的節(jié)能原理及性能指標(biāo)

　　1. 1 節(jié)能原理

　　建筑節(jié)能玻璃包括吸熱玻璃﹑熱反射玻璃﹑低輻射玻璃﹑中空玻璃、真空玻璃等。目前，應(yīng)用在建筑節(jié)能工程上較多的有熱反射玻璃﹑低輻射玻璃﹑中空玻璃，而中空玻璃多是由熱反射玻璃和低輻射玻璃加工而成。

　　自然環(huán)境中的太陽(yáng)能輻射是最大熱能，其中可見(jiàn)光的能量?jī)H占1 /3，其余的2 /3 主要是熱輻射能。自然界另一種熱能形式是遠(yuǎn)紅外輻射能，其能量分布在4 ～50μm 波長(zhǎng)之間。在室外，這部分熱能是由太陽(yáng)照射到物體上被物體吸收后再輻射出來(lái)的，夏季成為來(lái)自室外的主要熱源之一，在室內(nèi)這部分熱能由暖氣、家用電器、陽(yáng)光照射的家具及人體所產(chǎn)生的，冬季成為來(lái)自室內(nèi)主要熱源。

　　太陽(yáng)輻射投射到玻璃上，一部分透過(guò)玻璃成為直接通過(guò)的能量，而另一部分被玻璃吸收或反射，被玻璃吸收的太陽(yáng)能使溫度升高，并通過(guò)與空氣對(duì)流及向外輻射而傳遞熱能，因此最終仍有相當(dāng)部分透過(guò)物體，這可歸結(jié)為傳導(dǎo)、輻射、對(duì)流形式的傳遞。一般而言，來(lái)自于暖氣的遠(yuǎn)紅外線熱輻射，玻璃只能反射式吸收它，而不能直接透過(guò)，最終僅以傳導(dǎo)、輻射、對(duì)流的形式透過(guò)玻璃，因此遠(yuǎn)紅外線輻射透過(guò)玻璃的傳熱是通過(guò)傳導(dǎo)、輻射、及空氣對(duì)流體現(xiàn)的。

　　玻璃對(duì)遠(yuǎn)紅外線熱能的阻擋效果，取決于玻璃吸收能力的強(qiáng)弱。輻射率越低的玻璃，越不易吸收外來(lái)的熱輻射能量，從而玻璃通過(guò)傳導(dǎo)、輻射、對(duì)流所傳遞的熱能就少。低輻射玻璃能夠起到“隔熱節(jié)能”的效果，正是限制了這一部分的傳熱。現(xiàn)代建筑多采用中空Low - E 玻璃，其節(jié)能效果更加顯著，這是因?yàn)橹锌詹Ａ��?nèi)部氣體處于一個(gè)封閉的空間，氣體不產(chǎn)生對(duì)流，對(duì)流換熱量很小。同時(shí)，空氣的導(dǎo)熱系數(shù)為0.028W/( m·K) ，是玻璃導(dǎo)熱系數(shù)0.77W/( m·K) 的1 /27，傳導(dǎo)傳熱在中空玻璃的能量傳遞中也占較小的比例，而采用低輻射玻璃以后，不僅可以直接反射遠(yuǎn)紅外熱輻射，而且可以阻擋玻璃吸熱升溫后以輻射形式向外散熱，從而降低了輻射傳熱，因此，其保溫隔熱性能要比普通中空玻璃高1 倍。玻璃熱損耗示意圖如圖1所示。

　一般情況下，膜面位置的選擇( 見(jiàn)圖2) 對(duì)于南方地區(qū)，膜面大多位于2# 面;對(duì)于北方地區(qū)，膜面大多位于3# 面兩種方式隔熱性差異在于: 兩種方式的U冬相等，U夏相差2%，2 #面的Sc 低于3# 面10% 以上。而從外觀效果角度來(lái)看，2#面的外觀顏色效果優(yōu)于3#面。6mm + 12A +6mm 透明Low-E 玻璃和冷灰Low-E中空玻璃的膜面位于2#、3#時(shí)遮陽(yáng)系數(shù)Sc 和傳熱系數(shù)的差異如表2 所示。