镀膜玻璃的隔热特性及其参数

镀膜玻璃的节能特性及其参数

一、概述现代建筑，不论是商厦还是住宅，都趋向于大面积采光。但是，普通透明玻璃对太阳能辐射和远红外热辐射没有控制，其面积越大，夏季进入室内的热量越多，冬季室内散失的热量越多。为此，必须对玻璃表面进行处理，于是产生了有节能功能的镀膜玻璃。

早期的镀膜玻璃主要是热反射镀膜玻璃（或称阳光控制膜玻璃），其作用是限制太阳能辐射直接进入室内。用于建筑幕墙玻璃时，除具有亮丽的外观装饰效果外，还可降低冷气设备的运行费用。但这种玻璃与普通玻璃一样，会吸收远红外热辐射而使其自身的温度升高，最终仍有相当部分的热能透过了玻璃，其隔热性能也受到了极大的限制。

选用什么材料？采用何种工艺镀膜才能有效地阻挡远红外热辐射？研究的结果诞生了低辐射镀膜玻璃（简称Low-E 玻璃）。这种玻璃的最大特点是将远红外热辐射反射出去，使其不能透过玻璃从而起到节能隔热的作用。因此，目前世界上公认Low-E 玻璃是最理想的窗玻璃材料。

Low-E 玻璃在国外已有近二十年的使用历史，我国因受到设备和生产工艺技术方面限制，同时也因节能观念的落后而起步较晚。可喜的是，自南玻集团于1997 年推出Low-E 玻璃并在全国范围内大力推介后，目前已为众多设计师和用户所认同并采用。

规模化采用Low-E 玻璃时代已经到来，这必将对我国的建筑节能材料应用产生影响并作出贡献。

关于镀膜玻璃，包括LOW-E 玻璃的节能特性，已有许多文章或专著论述过，在大多数文章或企业的产品介绍中都列出了完整的参数，但理解这些参数须具备一定的专业知识。对用户来说更关心的是：哪些参数与节能性直接相关？怎样才能区别不同玻璃之间节能性的优劣？如何根据这些参数选择适用的玻璃？本文拟深入浅出地回答这些问题。

二、热能的形式及窗玻璃组件的传热

1、自然环境中的热能

自然环境中的热能主要是太阳辐射能，其能量的98%分布在0.3至3阿波长之间。除了太阳直接辐射的能量外（能量分布在），还存在着大量的远红外线热辐射

能，其能量分布在3至40阿波长之间。在室外，这部分热能是由太阳照射到物体上被物体吸收后再辐射出来的，夏季成为来自室外的主要热源之一。在室内，这部分热能是由暖气、家用电器、被阳光照射后的家具及人体所产生的，冬季成为来自室内的主要热源。

需要说明的是，在通常情况下来自室内、室外的热辐射可同时存在，只不过夏季来自室外的热辐射远大于室内的热辐射，而冬季来自室内的热辐射又远大于室外的热辐射。因此，选择玻璃时必须考虑建筑物所处的地理环境，以便所选择的玻璃能有效地阻挡来自主要热源的热能。

2. 热量的传递过程

照射到玻璃上的太阳辐射能，一部分被玻璃所吸收或反射，另一部分透过玻璃成为直接透过的能量（图1）。

当玻璃吸收太阳能后温度升高，吸收的能量通过与空气对流及向外辐射远红外线（即热辐射）而散失。因此，被吸收的能量最终仍有约50%透过了物体，这可归

结为对流传导形式的传递。

对流传导透过

、太阳直接辐射透过

图1.太阳能量透过玻璃示意图远红外热辐射也能透过物体或被物体所吸收。一般工程材料，例如普通平板玻

璃，不能透过远红外热辐射，只能反射它或吸收它，反射和吸收能力因材料而不同。吸收率（二辐射率E）低的物体，则必然反射率高（反射率+吸收率=1），这种物体不易吸收外来的热辐射能量，其隔热性能就好。辐射率E高的物体吸收的热辐射多，

图.2远红外热辐射透过玻璃示意

它再次向外辐射出的热量也多，相当于透过该物体的热量多。因此，远红外热辐射透过物体物体的传热，是通过对流传导传体现的。低辐射玻璃正是限制了这一部分的传热。

通过对两类热源传热过程的分析，可将热量的传递可归结为两种方式：辐射直接透

过传热、对流传导传热。

3 •窗玻璃传热的定量表达

对流传导所传递的热能为Q i，这其中还包括玻璃吸收各波段的辐射后再放出的热量。太阳能直接辐射透过的热能为Q2,这部分热能仅指可见光、近红外辐射直接透过的能量。透过玻璃传递的总热能Q可由下式表示：

Q = U （T内一T外）+ 太阳辐射系数Sc （式-1 ）

QI对流传导部分C2太阳直接辐射部分

U——玻璃的传热系数，单位为W/m2C。在相同的室内外温差下，U值越低则通过对流传导传递的热能越少。玻璃的U值与玻璃的辐射率E有关，辐射率E越低U值也越低。降低U值的两种有效方法是：在玻璃表面上镀低辐射膜，或将窗玻璃合成中空玻璃结构。

Sc-----玻璃的遮阳系数，反映玻璃对阳光的遮蔽效果。Sc高则意味着透过玻璃

的太阳能多，反之则少。控制玻璃Sc的有效方法是：在玻璃表面上镀膜，或在制造玻璃的过程中加入色剂形成着色玻璃。但着色玻璃属于吸热玻璃，其吸收率偏高因而U值也高，所以它是以增大对流传导传热为代价来降低太阳能直接透过的。

太阳辐射系数-----为一常数630w/m2,可理解为太阳照射到地面的能量强度

（注：实际强度为783 w/m2，透过3mm普通白玻璃后为630 w/m2，Sc的定义如此）。

T内一T外---玻璃两侧的温度差，即室内、室外的的温度差。

从上式可看出，玻璃节能性的优劣由U和Sc这两个参数就完全可以判定，但实际上考虑到玻璃的透光率，Sc不可能选的太低，否则室内采光极差。U和Sc是玻璃的重要参数，在产品说明书中一般是给出的。特殊结构的产品如中空玻璃、夹层玻璃等需个别测量并计算得出。中国南玻集团置有测量仪器和计算软件包，可提供实测参数。

根据供应商提供的U、Sc值，及设定室内外的温度条件后，可由上式计算出玻璃的传热量，从而比较各种玻璃的节能特性。

三、不同玻璃的传热特性及参数

1、几种玻璃的参数对比

以下列出几种玻璃的传热系数U、遮阳系数Sc,随后对比说明各自的传热特性

及其优劣。其它参数暂不论及。

表-1几种玻璃的主要光热参数

说明：白玻指普通透明玻璃，6c表示6mn透明玻璃，CTS14C是热反射镀膜玻璃型号，CEB12是Low-E玻璃型号。U是ASHER标准条件下的传热系数。

2、单片透明玻璃

单片透明玻璃的遮阳系数Sc=0.99,这意味着它对阳光辐射阻挡能力很差，绝大部分的太阳辐射热能透过玻璃进入了室内，夏季白天进入室内的太阳辐射热能远大于玻璃向外辐射散发的热能，因此使室内温度升高。

单片透明玻璃的传热系数U冬=6.17w/m2c，若室内外温差为25C，则因对流传导而透过每平方米玻璃的热能就达154瓦。冬季夜间和阴雨天气，由于没有阳光辐射，玻璃吸收室内热辐射后向外散热成为主流，因此使室内温度降低。

即使在冬季的阳光天气，虽然阳光辐射的透过率相当高，但由于室内外温差大，对流传导散热仍是主流，室内大量的热辐射会透过玻璃泄向室外。

3、透明中空玻璃(白玻中空)

与单片透明玻璃相比，透明中空玻璃仅改善了对流传导部分的传热，即通过降低U 值而使对流传导热Q1减少，但对辐射直接透过和吸收部分没有明显的改善。由于玻璃表面没有镀膜，故U值的降低也是有限的。因此，采用中空玻璃的结构来增加隔热性能只能隔绝一部分的传热，其效果是有限的。

需要说明的是，中空玻璃的U值与其空气层的厚度关系密切，且随厚度的变化比较明显。在空气层小于13mm时，空气层越厚U值越低，在13mm左右达到最低极限，此后U值随厚度增加。这是由于在13mm以上的厚度下，内部空气会形成闭

环对流，增大了热量的传递。若在中空玻璃中充入Ar气等惰性气体还会更进一步