建筑中庭玻璃的选用及热工性能

建筑中庭玻璃的选用及热工性能

摘要: 建筑中庭对改善室内环境有重要作用，在公共建筑中设置中庭成为一种趋势，本文对中厅玻璃的使用特点分析探讨，并对不同地区玻璃的选择提出建议。

关键词: 建筑中庭玻璃能耗玻璃的选择不同地区应用

建筑工程的能耗直接关系到建筑产品的环境品质，建筑工程设置中庭院对改善室内环境有重要作用，在公共建筑中设置中庭成为一种趋势。由于中庭的体量较大，且具有大面积的玻璃围护结构。如果减少中庭的热工能耗，最关键的是处理好玻璃幕墙同玻璃上部的热工问题。

1. 玻璃能耗的特点

玻璃的能耗主要是因室内及室外温差传递的耗能和太阳光照射的能耗。由于玻璃可以透过太阳光，太阳光照在玻璃上一部分反射出去，一部分透过玻璃而进入室内，还有极小部分被玻璃吸收，而被玻璃吸收的部分热量使玻璃表面温度升高，然后通过对流和辐射方式传到室内。因此影响玻璃热性能的指标主要有两个因素，即传热系数K值和遮蔽系数。

对于太阳光的远红外热辐射问题，玻璃是不能直接透过，只能反射或吸收它，被吸收的热量最终将以对流传导的方式穿透玻璃，因此，远红外热辐射透过玻璃的传热是通过对流和传导实现的。

2. 各种不同玻璃的性能

现在用于门窗及幕墙的玻璃品种繁多，已有的按照热工性能可以分为: 普通平白透明玻璃，吸热玻璃，热反射镀膜玻璃，低辐射Low-E玻璃及Solar-E玻璃等。还有一些用这些玻璃组成的中空玻璃和夹层玻璃等。这些玻璃的热工性能各异，差别也比较大。

2.1.普通平白透明玻璃，

普通平白透明玻璃的透射性能比较高，玻璃对太阳光中最集中的0.4-2.5ųm波长范围有较强的透射率，其中在可见光和近红外波段能透过照射在玻璃上太阳光的80%以上，在中红外波段能透过照射在玻璃上太阳光的近10%。这个透过范围正好和太阳辐射光谱区域重合，因此在透过可见光的同时，太阳光的红外线热能也大量的透过玻璃，而0.4-2.5ųm波长中的红外波段热能被大量的吸收，这导致了它不能有效的阻挡太阳辐射热。对波长2.5ųm 以上远红外热辐射，普通平白透明玻璃不能直接透过，而是在尽量吸收，其总的吸收率高达85%左右，即红外辐射的辐射率为85%，不同厚度玻璃的吸收率是有所不同，因此透射率也是有相应的变化。平白透明玻璃的热阻值较小，但传热

系数却大，3mm厚的平白透明玻璃传热系数在6.0W/(m2.K) 以上，冬季采暖和夏季制冷会消耗大量的能源。

为了阻挡太阳光的辐射，降低热传导系数，必须对透明玻璃进行一些技术处理，如在透明玻璃原片中添补一些元素可以制成吸热玻璃，在玻璃的一个面镀膜制成热反射玻璃，Low-E玻璃及Solar等玻璃。

2.2.吸热玻璃特性

吸热玻璃在玻璃原片中添补一些元素后，使颜色改变成为所需要的如茶色，蓝色，绿色或灰色等，不同颜色的玻璃有着不同的透光率和吸收率。

而吸热玻璃的隔热原理是: 吸热玻璃因具有吸热能力而将一部分太阳光吸收，而转化成热能，然后再通过长波辐射传热分别传到室内外。由于室外的空气流动比室内快，因此产生对流换热的传递加快，所以传至室外的热空气要多一些。通过这种方式的热交换传递，太阳光的少部分辐射未能进入室内，从而达到隔热的效果。因此可以看出，吸热玻璃吸收的热量越多，隔热的效果也就越好。同时吸热玻璃的传热系数也会有点下降，大约降至 5.0W/(m2.K) 以下，从而降低传热能耗。

2.3. 热反射镀膜玻璃

在玻璃表面镀金属或金属化合物膜，使玻璃呈现出不同的色泽，同时还具有对太阳能的反射作用，可以反射太阳红外光，降低玻璃的遮阳系数，限制太阳辐射的直接透过率。这样能够节省夏季空调制冷的能耗。

热反射镀膜层对远红外线没有反射能力，因此对改善K值没有实质意义，只是略微有点降低，一般传热系数还在5.0W/(m2.K) 以上。

2.4. 低辐射Low-E及Solar-E玻璃

低辐射Low-E玻璃是在玻璃表面镀上低辐射材料银及金属氧化物薄膜，使玻璃无色透明或呈现出茶色，蓝色，绿色或灰色等色泽，其主要作用是降低玻璃的K值，同时也是有选择性地降低透射系数，其反射的主要是远红外线，也降低玻璃的热辐射透过量。Low-E玻璃无论是对传热能耗，还是对太阳辐射能耗都有比较大的降低幅度，是理想的节能型玻璃材料。

Solar-E玻璃是一种特殊的低辐射玻璃，它比Low-E玻璃有更好的对太阳光辐射能力的隔绝效果，这种玻璃除具有低辐射性能外，还可以对阳光的控制能力。

2.5. 中空及夹层玻璃

中空玻璃是由两片以上玻璃组成，中间层厚度各不相同但均是充空气或惰性气体，从而降低传热系数K值。K值跟间层厚度气体种类有关。透明的白平普

通玻璃遮阳系数很小，因此为了降低玻璃的遮蔽系数，与镀膜玻璃一同构成镀膜中空玻璃。

夹层玻璃是在两层玻璃中间镀金属膜或金属化合物膜，从而具有热反射玻璃的特性，并且降低了K值，降低温差减少传热耗能。

3. 中庭玻璃的选择应用

对建有中庭一些建筑物的使用材料的了解调研，中庭采用的大部分是6mm 以上的玻璃和一些PC板某能耗较大，正确选择中庭玻璃幕墙的材料却极其重要。在上述已介绍了几种玻璃的性能，总体是不同玻璃的性能也是不同，不可能适应所有气候环境朝向的建筑。因此要根据具体的气候特征和中庭形式，选择适宜的节能玻璃。

3.1. 夏热冬暖地区选择

夏热冬暖地区如海南省，广东及福建一些地方，该区域冬季不用采暖，夏季却需要制冷，而中庭的耗能主要是为室内外温差传热耗能和太阳辐射耗能，但太阳辐射耗能却占了中庭的大部分。所以夏热冬暖地区中庭的玻璃材料主要是考虑玻璃的透射系数，尽可能选择低透射率的玻璃材料。如单片热反射玻璃，低辐射Low-E及Solar-E玻璃的透射率比较低，遮阳系数较小应是最好的选择。单片热反射玻比Low-E及Solar-E玻璃透射系数要高，却比普通白玻璃透射系数要小，相比较后还是可以用于该地区的。因普通白玻璃传热系数太高，不能用于夏热冬暖地区。这几种玻璃材料虽然可以达到一定的节能效果，但效果却是极其有限，因为玻璃传热系数太高，无法降低温差传热耗能，为此，最好还是采用中空玻璃。而透明的中空玻璃因为有良好的透射率也是不适用于该地区。宜选择吸热玻璃，热反射玻璃，吸热的Low-E，Solar-E玻璃做外片，内片采用透明玻璃，低辐射Low-E等材料组成的中空玻璃。这样外片玻璃吸收绝对多的太阳热辐射，而空气间层将外片的热辐射阻挡在外面，而对室内只产生一次辐射和热传。中空玻璃的热传系数很小，传热系数也低，是夏热冬暖地区中庭玻璃材料的最优选择。

对于冬季气温稍微低的一些地方，可以在中庭的南向采用透明白玻璃，或透明中空玻璃，冬季可以利用太阳能供一些暖，而在夏季由于太阳高度角较高，南向的辐射强度软弱，日照牦能相对少。

3.2.夏热冬冷地区玻璃选择

夏热冬冷地区范围比较广阔，气候差异性也比较大，所以应该按实际情况来选择中庭玻璃的材料。例如长江中下游地区，夏季炎热增加了空调的制冷能耗，而进入冬季日照减少却减少冬季的采暖耗能，但是经过计算分析可知，夏季的日照耗能多于冬季因日照得热而节省的能量，因此从总体来看，应该是夏季遮阳为主。玻璃材料的选择与夏热冬暖地区相似，即选取单片热反射玻璃，Low-E玻璃，Solar-E玻璃，单片吸热玻璃，中空玻璃用吸热玻璃，热反射玻璃，吸热的Low-E 玻璃，Solar-E玻璃做外片，而内片采用透明玻璃，低辐射Low-E玻璃等制成的