节能玻璃的发展与应用

节能玻璃的发展与应用

材料0801 潘飞宇

（西安建筑科技大学华清学院学号16）

1.摘要：

本文简要介绍节能玻璃的种类及特点和在社会生产中的应用，各种节能玻璃拥有不同的物理特性，在建筑中起着不同的作用；文章并涉及到高科技节能玻璃的研究进展及应用进展，比如低辐射节能玻璃和复合型节能玻璃等等。主要阐述了节能玻璃开发意义、节能原理、分类及相应的生产工艺。结合国内外研究现状，对不同玻璃的节能效果和特性进行对比，并对今后节能玻璃的发展应用方向进行了评价及展望。在当今能源问题非常突出的时代，建筑能耗占社会总能耗的相当多一部分，尽快采取措施对建筑，特别是建筑幕墙进行节能改造，并且研究这些措施对建筑结构产生的影响，成为一项很紧迫的任务。

2.引言：

玻璃幕墙作为建筑物的外装饰是现代化城市建筑的重要标志之一，打破了传统的实体墙与门窗的界限，巧妙地将建筑物围护结构的使用功能与建筑物的装饰功能有机地融为一体，使建筑物更具有时代感和艺术造型。当前，建筑节能成为我国可持续发展战略的一部分，社会上对建筑节能的意识也在逐渐增强。建筑的节能主要是建筑围护结构节能，而玻璃幕墙是现代建筑围护结构的一个非常重要的组成

部分。充分考虑玻璃幕墙使用的灵活性和最大限度地减少能耗，并且探求节能措施对建筑结构的影响，是结构师们应考虑的问题。现代建筑中,大面积的采光玻璃应用十分广泛,人们对建筑玻璃的要求越来越高,但建筑用普通玻璃的传热系数比砖体结构墙壁要高很多,从而导致建筑物的热量损耗增加。据统计,各项建筑能源消耗占总能耗的三分之一左右,而在建筑能耗中,高达50%以上又是由门窗玻璃散失的。在中国430亿m2的建筑中99%属于高能耗建筑,即使是新建筑,也有95%以上仍是高能耗建筑。因此,如何正确选择设计建筑玻璃,使其能耗降低到最小,满足国家公共建筑节能标准的规定,符合国家节能减排的要求,是当前能源危机条件下首要解决的问题之一。近些年来，舒适与自然、环保与节能逐渐成为新世纪国际建筑的准则，建筑节能成为世界性潮流。作为建筑节能最大潜力的门窗和幕墙，玻璃的节能成为关键环节之一。

3．节能玻璃的种类与特点：

目前玻璃种类有吸热玻璃、热发射玻璃、低辐射玻璃、中空玻璃、真空玻璃和普通玻璃等。

1.吸热玻璃。吸热玻璃是一种能够吸收太阳能的平板玻璃，它是利用玻璃中的金属离子对太阳能进行选择性的吸收，同时呈现出不同的颜色。有些夹层玻璃胶片中也掺有特殊的金属离子，用这种胶片可以生产出吸热的夹层玻璃。吸

热玻璃一般可减少进入室内的太阳热能的20％～30％，降低了空调负荷。吸热玻璃的特点是遮蔽系数比较低，太阳能总透射比、太阳光直接透射比和太阳光直接反射比都较低，见光透射比、玻璃的颜色可以根据玻璃中的金属离子的成分和浓度变化。可见光反射比、传热系数、辐射率则与普通玻璃差别不大。

2.热反射玻璃。热反射玻璃是对太阳能有反射作用的镀膜玻璃，其反射率可达20％～40％，甚至更高。它的表面镀有金属、非金属及其氧化物等各种薄膜，这些膜层可以对太阳能产生一定的反射效果，从而达到阻挡太阳能进入室内的目的。在低纬度的炎热地区，夏季可节省室内空调的能源消耗，它同时具有较好的遗光性能，使室内光线柔和舒适另外，这种反射层的镜面效果和色调对建筑物的外观装饰效果都较好。热反射玻璃的遮蔽系数、太阳能总透射比、太阳光直接透射比和可见光透射比都较低。太阳光直接反射比、可见光反射比较高，而传热系数、辐射率则与普通玻璃差别不大。

3.低辐射玻璃。低辐射玻璃又称为Low-E玻璃，是一种对波长在

4.5～25um范围的远红外线有较高反射比的镀膜玻璃，它具有较低的辐射率。在冬季，它可以反射室内暖气辐射的红外热能，辐射率一般小于0.25，将热能保护在室内。在夏季马路、水泥地面和建筑物的墙面在太阳的暴晒下，吸收了大量的热量并以远红外线的形式向四周辐射。低辐射

玻璃的遮蔽系数、太阳能总透射比太阳光直接透射比、太阳光直接反射比、可见光透射比和可见光反射比等都与普通玻璃差别不大，其辐射率传热系数比较低。

4.中空玻璃。中空玻璃是将两片或多片玻璃以有效支撑均匀隔开并对周边粘接密封，使玻璃层之间形成有干燥气体的空腔，其内部形成了一定厚度的被限制了流动的气体层。由于这些气体的导热系数大大小于玻璃材料的导热系数，因此具有较好的隔热能力。中空玻璃的特点是传热系数较低，与普通玻璃相比，其传热系数至少可降低40％是目前最实用的隔热玻璃。我们可以将多种节能玻璃组合在一起，产生良好的节能效果。

5.真空玻璃。真空玻璃的结构类似于中空玻璃，所不同的是真空玻璃空腔内的气体非常稀薄，近乎真空其隔热原理就是利用真空构造隔绝了热传导，传热系数很低。根据有关资料数据，同种材料真空玻璃的传热系数至少比中空玻璃低15%。

6.普通玻璃。普通玻璃可以通过贴膜产生吸热、热反射或低辐射等效果。由于节能的原理相似，贴膜玻璃的节能效果与同功能的镀膜玻璃类似。

4.节能玻璃的物理特性及应用：

我国正处于建设的鼎盛时期，每年建成房屋近20亿平方米，而能达到国家规定节能标准的建筑只占10%左右；且

在即有的约400亿平方米建筑中，95%以上是高耗能建筑可见，在我国推行节能建筑已刻不容缓。影响建筑能耗最直接的因素是建筑维护结构的保温与隔热性能，门窗又是其中最薄弱的环节。据统计，在建筑中门窗玻璃的能耗约占建筑总能耗的35%左右，因此节能玻璃的应用在建筑节能中具有重要意义。

一、与节能玻璃相关的物理学原理及概念

建筑是如何通过门窗玻璃传热的呢？我们知道，热量传递有热传导、对流和辐射三种基本方式热传导依靠物质的分子、原子或电子的移动或（和振动来传递热量。对流传热依靠流体微团的宏观运动来传递热量，所以它只能在流体中存在。辐射传热是通过电磁波传递热量，不需要物质作媒介。玻璃传热是热传导、辐射两种方式同时进行、综合作用的结果。太阳辐射能量的97%集中在波长为0.3~2.5μ的范围内，包括紫外线、可见光和红外线，这部分能量从室外进入室内；而室内物体的辐射以 2.5μ以上的红外线为主。冬季，我们希望室外的辐射能量尽可能多的进入室内，而室内的辐射能量不要外泄，因此，选择具有一定物理特性的窗玻璃就成为建筑保温隔热的关键。为了下文叙述方便，先介绍几个和玻璃传热有关的物理概念。

透射率透过材料的光通量与入射到材料表面上的光通量的百分比称为透射率。