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2018-11-15 13:49:08 | 分类:默认分类 | 标签:

1、前 言  随着天津地区建筑节能向四步节能推进,对门窗的节能性能要求越来越高,今后的门窗K值要求在2.0-1.8W/m2.k左右,要想提高门窗的节能性能,其窗用玻璃的选用,是很重要的一环。

  目前使用的中空玻璃品种,多数为双玻中空、三玻中空、双玻Low-E中空等产品,随着对门窗节能性能要求的提升,门窗用中空玻璃的配置也向双玻Low-E中空(离线、双银)、三玻Low-E中空、三玻双片Low-E或采用暖边、充气等技术方向发展,玻璃的节能性能将得到显著的提升。

  Low-E玻璃的选用越来越被人们所重视,其产品系列、规格、品种越来越细化,针对不同的节能性能要求,出现了更多的新产品。更好地认识和了解Low-E玻璃的性能是门窗设计人员的首要任务。

  2、Low-E玻璃的特性  Low-E玻璃(又称低辐射镀膜玻璃)是Low Emissivity Glass的简称,是在玻璃表面镀上多层金属或其他化合物组成的膜系产品。该产品对可见光有较高的透射率,对红外线(尤其是中远红外)有很高的反射率,具有良好的隔热性能。可以起到控制阳光、节约能源、热量控制调节及改善环境的作用。普通玻璃的表面辐射率e在0.84左右,在线Low-E玻璃的表面辐射率一般在0.25以下。这种厚度在80-90nm的低辐射膜层对远红外热辐射的反射率很高,能将80%以上的远红外辐射反射回去,所以Low-E玻璃具有良好的阻隔热辐射透过的作用。

  太阳的辐射光线,能大部分通过中空玻璃透射到室内,给我们的生活带来了光明和温暖。室内的物品会因自身温暖的温度而发生再辐射(长波),又将一定的热量通过中空玻璃而传递到室外。使用低辐射镀膜玻璃制作的中空玻璃,会将太阳光线中的大部分可见光和太阳能透射至室内,并且有效地阻止室内的再辐射(长波)通过玻璃传到室外,达到了降低门窗产品U值的目的。

  在冬季的时候,我国北方城市的低辐射中空玻璃设计主要考虑的是屏蔽紫外线、对可见光线的高透射(提高自然光的利用)、对近红外线的高透射(获得太阳热能)、对长波(2.5---50µm之间)的低透射(阻止室内的热能流失)。

  在夏季的时候,我国南方城市的低辐射中空玻璃设计主要考虑的是屏蔽紫外线、对可见光的高透射(提高自然光的利用)、对近红外线的低透射(屏蔽太阳热能)对长波(2.5---50µm之间)的低透射(阻止室外物品(公路、建筑等)的热能辐射、同时也阻止室内冷气的流失)。

  3、Low-E玻璃的e值、对区别在线Low-E玻璃、离线Low-E玻璃的作用  由于Low-E玻璃是在玻璃表面涂镀一层或几层银金属薄膜或其他化合物组成的膜系列产品,其膜层具有极低的表面辐射率,对于波长在2.5µm-40µm的远红外热能辐射回去。Low-E玻璃的辐射率e值越小,玻璃的U值越低,其隔热保温效果越好。

  按照Low-E玻璃的加工工艺不同,分为在线Low-E玻璃和离线Low-E玻璃。两种其主要区别是Low-E玻璃的e值大小,一般在线Low-E玻璃的e值在0.30-0.16左右;离线单银Low-E玻璃的e值一般在0.15-0.08左右;双银Low-E玻璃的e值一般在0.05-0.07左右;三银Low-E玻璃的e值一般在0.02左右。普通透明玻璃的辐射率为0.84,意味着将16%波长在2.5µm-40µm远红外热能辐射回去。如国家玻璃数据库中的253号,是离线低辐射镀膜玻璃,其辐射率为0.08,就意味着92%的波长在2.5µm-40µm远红外热能辐射回去,使中空玻璃的节能效果更加明显。

  3.1离线Low-E玻璃  一般膜系由几到十几层膜层构成,镀膜材料为金属银,其中仅仅是银膜层起低辐射作用,其它膜层全部为保护和过度膜层。采用真空磁控溅射工艺,在玻璃表面镀上单层、双层或多层银的功能膜,银的两侧需加上多层介质膜。

  了追求不同地区的更高的节能要求,相继出现了双银、三银的低辐射镀膜玻璃。其膜系结构比普通Low-E膜层复杂,双银(三银)  Low-E玻璃突出了玻璃对太阳热辐射的遮蔽,它最大限度地将太阳光过滤成为冷光源,解决了高可见光透过率与低太阳能透过率不能兼顾的矛盾,从而获得了同时具有较高可见光透过率、较低太阳热幅射透过率的效果。   3.2在线Low-E玻璃  在线低辐射镀膜玻璃硬度大,不容易划伤,故称为硬镀膜。其生产是在一定温度下进行的,称为化学气相沉积法。镀膜材料为氧化锡。其膜层厚度是离线的20倍,但也是相当薄的。

  在线Low-E玻璃的光谱呈现氧化锡导电膜的特征,而离线Low-E玻璃的光谱呈现银和氧化锡复合膜的特征,二者对可见光都有良好的透射,而对近红外光后者比前者具有高得多的反射,对远红外辐射后者比前者吸收少、反射高。因此,与在线Low-E玻璃相比,离线Low-E玻璃具有低的遮阳系数和较低的传热系数。

  在应用中要根据对门窗性能的设计要求,选择玻璃品种,同时还应考虑Low-E玻璃的U值,遮阳系数SC, Low-E玻璃的e值,应在玻璃数据库中选择既符合门窗用玻璃U值要求,又符合对遮阳系数SC设计要求的玻璃品种。不同Low-E玻璃的e值,其玻璃U值和遮阳系数有很大波动, 正确认识Low-E玻璃的e值,对选用玻璃品种时会有很大参考价值。  3.3 Low-E镀膜面处于中空玻璃不同位置时的作用

Low-E面对中空玻璃影响

  如图中所示两片中空玻璃的室外侧表面为第1面,室内侧内表面为第4面,第2、3面分别位于中空玻璃的内部中间。

  低辐射镀膜位于第2面或第3面,对于两片中空玻璃的U值影响甚微,但却有着不同的遮阳系数(看表1第6-7号)。

  当Low-E玻璃处于第三面时(5mm+12Ar+6mm):

  U=1.728,SC=0.819,g=0.712;

  当Low-E玻璃处于第二面时(5mm+12Ar+6mm):

  U=1.729,SC=0.593,g=0.618
  在我国的北方低辐射镀膜位于第3面时,在冬季会获得大量的太阳能;而夏季会加大制冷的费用。天津处于寒冷(B)地区气候区,气候特征属于冬寒夏热,所以确定Low-E玻璃面的位置既要考虑冬季获得太阳能的热量,又要考虑夏季空调制冷所耗费的能源,遮阳系数(SC)不能过大,综合考虑,建议天津地区窗用玻璃,低辐射镀膜应位于第2面,在阻止太阳能热量进入室内的同时,又有良好的隔热保温效果。

4、两腔三玻中空不同Low-E玻璃面的配置对玻璃性能的影响
  我们采用粤建科MQMC热工软件,在两腔三玻中空Low-E玻璃的镀膜面处于不同位置的节能效果进行了计算,汇总了表1

Low-E面对中空玻璃影响


  4.1玻璃面确定
  双玻中空玻璃的玻璃面,室外侧为第1面,由室外向室内依次为2面、3面,第4面为室内侧,三玻时依然为室外侧为第1面,以此类推为2、3、4、5,第6面为室内侧。

  4.2三玻中空单片Low-E玻璃镀膜面放置位置不同,其参数见表2
  中空玻璃配置 U SC g e 玻璃数据代号 膜面位置
  5+9A+5(Low-E)+9A+5 1.471 0.675 0.587 0.08 18\253\18 3
  5+9A+5(Low-E)+9A+5 1.452 0.557 0.485 0.08 18\253\18 4
  5(Low-E)+9A+5+9A+5 1.471 0.481 0.418 0.08 253\18\18 2
  5+9A+5+9A+5(Low-E) 1.452 0.715 0.622 0.08 18\18 253 5
  表2三玻中空单片Low-E玻璃镀膜面处于不同位置时玻璃U值遮阳系数SC对比表
  从上表中可以看出,膜面所处位置不同,玻璃U值却没有太大变化,U都在1.471—1.452之间,位置不同保温节能效果一样,遮阳系数从0.481—0.715却有很大变化。从U值的角度考虑,四种选择(第2面、第3面、第4面和第5面)都有着相同的数值。而从遮阳系数角度考虑,第2面最小,第5面最大。遮阳系数越大,表示获得的太阳能越多,反之越少。如果选择遮阳系数(0.715)放在第5面的情况,冬季可以获得更多热量,但夏季又会付出更多空调费用,我们要根据设计要求来确定相应的膜面位置,因天津处于寒冷(B)区我们建议应放在第2、第4面更好一些,冬季可以获得足够热量,夏季又会付出相对较少的空调费用。

  4.3三玻中空双片Low-E玻璃镀膜面放置位置不同,其参数见表3
  中空玻璃配置 U SC g e 玻璃代号 膜面位置
  5+9A+5(Low-E)+9A+5(Low-E) 1.410 0.455 0.523 0.08 18\253\253 4\5
  5+9A+5(Low-E)+9A+5(Low-E) 1.183 0.603 0.524 0.08 18\253\253 3\5
  5(Low-E)+9A+5(Low-E)+9A+5 1.432 0.433 0.377 0.08 253\253\18 2\3
  5(Low-E)+9A+5(Low-E)+9A+5 1.183 0.401 0.349 0.08 253\ 253\18 2\4
  表3 三玻中空双片Low-E玻璃镀膜面处于不同位置时玻璃U值遮阳系数SC对比表
  从以上计算表中可以看出,采用两片Low-E玻璃,主要是提高玻璃配置的节能性能,获得更好的节能效果,从所处不同的膜面位置分析3\5、2\4组位置较好(即第3、第5面和第2、第4面),玻璃U值一样为1.183,采用双片Low-E玻璃,其节能性能提高的比较显著,遮阳系数却大不一样(SC0.603--0.401)相差很大,选用哪种组合要根据设计要求,我们建议选用2\4组合即膜面放在第2面和第4面,会取得更大的节能效果。具体可参考表1提供的数据。

  5、Low-E中空玻璃充气后对节能性能的影响
  从表4中可以看出,同一种玻璃品种(Low-E玻璃的e值在0.30或0.24或0.16或0.09),对比充气后变化相差很大如:


Low-E面对中空玻璃影响


  第1、2组普通中空玻璃其U值相差2.66-2.502=0.158
  第3、4组e值0.30其U值相差2.079-1.837=0.242
  第5、6组e值0.24其U值相差1.983-1.728=0.255
  第7、8组e值0.16其U值相差1.854-1.576=0.278
  第9、10组e值0.09其U值相差1.740-1.445=0.295
  随着Low-E中空玻璃e值不断地降低,其充气后玻璃U值的对比差也会从0.242提升到0.295,提升幅度达到21.9%,随着玻璃的e值降低,其节能效果愈加明显。如普通中空玻璃第1、2组充气后差值(0.158),和玻璃e值最好的第9、10组充气后差值(0.295)相比(0.295-0.158=0.137),提升了86.7%。所以玻璃的e值越低,节能性能越好,充气后其玻璃的U值降低幅度越大。

  如果在中空玻璃中增加Low-E玻璃又充填惰性气体,其玻璃的U值可大幅度降低。表4第17组是三玻中空,U值1.776,第21组是三玻中空增加了Low-E玻璃其U值  1.263,提升幅度40.6%,第22组是三玻中空Low-E充填气体,其U值是1.043和17组比值相比,提升幅度达到70.2%,所以要想大幅度降低玻璃的U值,就必须即采用Low-E玻璃又要充填气体,才能获得更好的节能效果。

  从图2中的曲线更可直观地看出充气后玻璃U值的变化。具体数值可对应参考表4《不同玻璃配置充气后玻璃U值变化表》。

Low-E面对中空玻璃影响

  上图的曲线变化清楚体现了随着玻璃e值的降低,充气后玻璃U值的下降幅度,大大低于不充气的下降幅度。由此可见,采用Low-E玻璃并填充惰性气体,可以大幅度提高玻璃的整体节能性能。  6、建议  在选用Low-E玻璃制作中空玻璃时应注意考虑以下问题:  6.1、Low-E玻璃e值的变化,对Low-E中空玻璃整体性能的影响。  6.2、在使用三玻中空时,玻璃SC与Low-E面放置位置的关系。  6.3在使用三玻中空时,玻璃U值与Low-E面放置位置的关系。  6.4根据设计要求确定中空玻璃,Low-E镀膜面应放的合理位置。  6.5采用Low-E玻璃,要考虑充填惰性气体,才能获得更佳的节能效果。  注:2\4组,是指三玻中空,双片Low-E玻璃,其镀膜面一片在第二面,一片在第四面

 


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