朱 孜，陽(yáng)啟航

（貴州省建材產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)檢測(cè)院，貴州貴陽(yáng) 550016）

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，人們對(duì)生活條件的改善和居住舒適度要求進(jìn)一步提高。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，新建建筑80%以上的屬于高耗能建筑，既有建筑中，95%的建筑是高耗能建筑，建筑能耗接近社會(huì)總能耗的28%，因此，降低建筑能耗將對(duì)社會(huì)資源節(jié)約和減小碳排放具有重大意義。

在建筑維護(hù)結(jié)構(gòu)中，門窗是能量損失最薄弱的部分，在門窗的構(gòu)造中，玻璃的使用面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于窗框的面積，有數(shù)據(jù)表明，通過(guò)玻璃損失的能量占門窗能量損失的80%。

根據(jù)玻璃的使用進(jìn)行區(qū)分，主要分為建筑玻璃和工業(yè)玻璃，本文主要分析建筑節(jié)能玻璃的發(fā)展及其種類。在早期，建筑門窗用玻璃主要是普通的單層平板玻璃，該玻璃破壞時(shí)碎片大，易對(duì)人和財(cái)產(chǎn)造成較大的傷害?，F(xiàn)在的建筑門窗用玻璃，大量用到經(jīng)過(guò)深加工處理的建筑安全玻璃，鋼化玻璃（鋼化玻璃強(qiáng)度高、破碎后碎片較?。?，以及用鋼化玻璃再加工的中空玻璃、夾層玻璃等。

1 節(jié)能玻璃的具體功能

建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)中，建筑門窗對(duì)建筑能耗影響巨大。門窗稱為建筑的眼睛，門窗的能源損耗占總能耗的50%，大力發(fā)展節(jié)能玻璃，對(duì)建筑節(jié)能意義重大。本文主要介紹節(jié)能玻璃的節(jié)能性、優(yōu)缺點(diǎn)及發(fā)展方向，希望對(duì)玻璃材料的選用有一定的參考意義。

從建筑節(jié)能的需要考慮，玻璃材料除了要有安全性，也需要具有保溫性和隔熱性。

保溫性，玻璃的保溫性（K值）希望能達(dá)到與墻體相匹配。我國(guó)大部分地區(qū)，的現(xiàn)行規(guī)定，建筑物墻體的K值應(yīng)小于1.5。因此，希望窗的K值最好也小于1.5，希望能“堵住”建筑物“開口部”的能耗漏洞。

隔熱性，玻璃隔熱性是用遮陽(yáng)系數(shù)表征，太陽(yáng)能量進(jìn)入室內(nèi)，和光譜波長(zhǎng)有關(guān)。有研究表明：在波長(zhǎng)300～2500nm范圍內(nèi)，太陽(yáng)光輻射能量占97%。其中，在近紅外光區(qū)780～2500nm，太陽(yáng)光總輻射能量約占43%；在可見光380～780nm光區(qū)，太陽(yáng)光輻射能量約占50%；在紫外線光區(qū)，太陽(yáng)光輻射總能量約占7%。因此，玻璃隔熱性是盡可能阻止近紅外的進(jìn)入。

在寒冷地區(qū)，當(dāng)室外溫度低于室內(nèi)溫度時(shí)，希望更多的紅外線透入室內(nèi)，提升室內(nèi)溫度；在炎熱地區(qū)，當(dāng)室外溫度高于室內(nèi)溫度時(shí)，則希望玻璃具有反射紅外線的能力，起到隔熱效果，可以不開或少開空調(diào)，達(dá)到節(jié)能目的。

窗戶是建筑的重要透光部位，當(dāng)太陽(yáng)直射時(shí)，太陽(yáng)光透過(guò)玻璃向室內(nèi)傳遞大量熱量，在夏天會(huì)極大地增加室內(nèi)溫度，環(huán)境溫度高，舒適性差。要達(dá)到較為舒適的環(huán)境，少數(shù)地區(qū)可以通過(guò)開窗來(lái)實(shí)現(xiàn)，大多數(shù)地區(qū)需通過(guò)電扇或者空調(diào)來(lái)實(shí)現(xiàn)，耗能較大。為了更好理解玻璃隔熱原理，需要分析太陽(yáng)光的組成，以確定能量最高的部分，選用合適的材料將太陽(yáng)光的能量隔絕在室外。太陽(yáng)光譜如圖1所示。

圖1 太陽(yáng)光譜

當(dāng)太陽(yáng)光照射玻璃時(shí)，玻璃表現(xiàn)出反射、吸收和透射三種性質(zhì)。太陽(yáng)光透過(guò)玻璃的性質(zhì)，稱為“透射”，以透光率表示。太陽(yáng)光被玻璃阻擋，按一定角度反射出來(lái)，稱為“反射”，以反射率表示。太陽(yáng)光通過(guò)玻璃后，一部分光能量被消耗，稱為“吸收”，以吸收率表示。太陽(yáng)光照射玻璃時(shí)，反射率+吸收率+透光率=100%。因此，隔絕太陽(yáng)熱量可以通過(guò)增加玻璃的反射率和吸收率來(lái)實(shí)現(xiàn)，反射率和吸收率增高，則透光率肯定會(huì)降低，室內(nèi)接收到的太陽(yáng)熱量自然就減少[1]。

節(jié)能玻璃的主要種類如圖2所示。其中吸熱玻璃、熱反射玻璃（陽(yáng)光控制鍍膜玻璃）、低輻射鍍膜玻璃均是單層玻璃從光學(xué)角度考慮節(jié)能效果，中空玻璃和真空玻璃則是利用空氣和真空導(dǎo)熱性能差實(shí)現(xiàn)節(jié)能。

圖2 節(jié)能玻璃主要種類

2 常見節(jié)能玻璃和發(fā)展情況

2.1 吸熱玻璃

吸熱玻璃是一種能夠吸收太陽(yáng)能中大量紅外線，并保持較高可見光透過(guò)率的平板玻璃。其特點(diǎn)是遮蔽系數(shù)，太陽(yáng)能總透射比、太陽(yáng)光直接透射比和太陽(yáng)光直接反射比都較低，可見光透射比、玻璃的顏色可以通過(guò)玻璃中的金屬離子成分和濃度變化而變化[2]，但吸熱玻璃的可見光透過(guò)率低。

2.2 熱反射玻璃

熱反射玻璃（陽(yáng)光控制鍍膜玻璃），可以對(duì)太陽(yáng)光780~2500nm光區(qū)中的紅外線具有較高的反射能力，反射率可達(dá)20%～40%，甚至更高，讓室內(nèi)溫度變化較小。

其表面鍍有薄膜，膜層對(duì)太陽(yáng)能有一定的反射效果，阻擋太陽(yáng)能進(jìn)入室內(nèi)。該玻璃的遮蔽系數(shù)、太陽(yáng)能總透射比、太陽(yáng)光直接透射比和可見光透射比都較低。太陽(yáng)光直接反射比、可見光反射比較高，而傳熱系數(shù)、輻射率則與普通玻璃差別不大[3]。

2.3 低輻射鍍膜玻璃

低輻射鍍膜玻璃常常被稱為L(zhǎng)ow-E玻璃，是一種對(duì)波長(zhǎng)在4.5～25μm范圍的遠(yuǎn)紅外線有較高反射比的鍍膜玻璃，輻射率較低，一般在0.25以下。在冬季，可以反射室內(nèi)暖氣輻射的紅外熱能，有效阻止紅外線向室外穿透，將熱能保護(hù)在室內(nèi)。在夏季，馬路、水泥地面和建筑物的墻面在太陽(yáng)的暴曬下，吸收了大量的熱量，并以遠(yuǎn)紅外線的形式向四周輻射，Low-E玻璃可以阻隔部分熱量進(jìn)入室內(nèi)。

有資料報(bào)道：低輻射鍍膜玻璃在高溫下成膜，膜與玻璃結(jié)合牢固，耐久性能好，低輻射鍍膜玻璃輻射率和傳熱系數(shù)較普通玻璃低。不足之處是，機(jī)械性能和光學(xué)性能仍有待進(jìn)一步提高，生產(chǎn)成本較高。

2.4 中空玻璃

中空玻璃有干燥氣體的空腔，其空腔通常為空氣，也可充入惰性氣體。在中空玻璃的內(nèi)腔中，因有限的內(nèi)腔限制了氣體的有效流動(dòng)，氣體傳遞能量率降低，導(dǎo)熱性能大大降低，實(shí)現(xiàn)良好的中空玻璃保溫性能。同時(shí)，因內(nèi)腔氣體對(duì)聲音傳播的阻礙，中空玻璃表現(xiàn)出良好的隔音效果。中空玻璃的特點(diǎn)是傳熱系數(shù)較低，與普通玻璃相比，其傳熱系數(shù)至少可降低40%。有報(bào)道指出：6mm+12mmA+6mm中空玻璃的傳熱系數(shù)2.7W（/K·m2）左右，對(duì)太陽(yáng)光能量輻射有良好的阻礙效果。

中空玻璃的優(yōu)點(diǎn)是無(wú)結(jié)露無(wú)結(jié)霧、視線好、隔音降噪性能優(yōu)異。但中空玻璃制作工藝較復(fù)雜，玻璃與型材之間的密封性將直接影響中空玻璃的最終使用性能。

2.5 真空玻璃

真空玻璃的結(jié)構(gòu)類似于中空玻璃，與普通中空玻璃不同的是內(nèi)腔被抽空氣，其內(nèi)腔中的氣體近乎真空。真空玻璃的隔熱原理是利用真空構(gòu)造隔絕熱傳導(dǎo)，傳熱系數(shù)很低。據(jù)有關(guān)資料數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，真空玻璃的傳熱系數(shù)比普通玻璃的傳熱系數(shù)低6倍，比普通中空玻璃的傳熱系數(shù)低3倍，因此，真空玻璃的節(jié)能效果大大優(yōu)于普通玻璃和普通中空玻璃。

真空玻璃的優(yōu)點(diǎn)是較低的傳熱系數(shù)、極高的透視性能、較好的降噪和隔熱性。缺點(diǎn)是生產(chǎn)工藝較中空玻璃更復(fù)雜、設(shè)備投資較大、成本高。

吸熱玻璃、陽(yáng)光控制鍍膜玻璃以及低輻射鍍膜玻璃都是單片玻璃，中空玻璃和真空玻璃通常由兩塊及兩塊以上的玻璃組合而成?，F(xiàn)在的建筑中，中空玻璃已被廣泛使用，真空玻璃由于其成本高，還未能普及。可以將多種節(jié)能玻璃組合在一起，用吸熱玻璃、陽(yáng)光控制鍍膜玻璃和低輻射鍍膜玻璃制作為中空玻璃，節(jié)能效果會(huì)更好。

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和人們對(duì)美好生活的向往，節(jié)能玻璃的應(yīng)用會(huì)越來(lái)越廣，高品質(zhì)的真空玻璃或者是空氣層為惰性氣體的中空玻璃應(yīng)用也會(huì)逐漸增加。

3 結(jié)論

節(jié)能已經(jīng)成為永恒的追求，建筑節(jié)能關(guān)鍵在玻璃，節(jié)能玻璃必將成為建筑節(jié)能的利器。節(jié)能玻璃的研發(fā)及應(yīng)用，一方面可以推動(dòng)節(jié)能玻璃上下游產(chǎn)業(yè)鏈的升級(jí)改造，提升設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)、玻璃生產(chǎn)加工企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力；另一方面可以促使節(jié)能玻璃產(chǎn)業(yè)鏈的上下游企業(yè)建立節(jié)能意識(shí)，早日實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰這個(gè)國(guó)家戰(zhàn)略目標(biāo)。