中空玻璃与镀膜玻璃的应用分析

1 中空玻璃
目前国内市场的中空玻璃有三种：
槽铝式（胶接法）双道密封中空玻璃，量大面广；
槽铝式（胶接法）单道密封中空玻璃，密封性能差，寿命短，属淘汰产品；
复合密封胶条式中空玻璃，国内产品质量参差不齐，暂不介绍。

1.1 节能性能分级
中空玻璃采用不同的材料和组成结构，其节能效果有明显差异。

1) 中空玻璃的节能性能包括保温性能和隔热性能，保温性能反映中空玻璃限制温差传热的特性，由中空玻璃的传热系数U值表征：隔热性能反映中空玻璃限制太阳辐射热能透过的特征，由中空玻璃的遮蔽系数Se 表征。

2) 中空玻璃的节能性能参数U、Se值，仅表示中空玻璃中部的性能而未计及边部影响，在实际使用中，中空玻璃边部密封材料及边框材料的影响是不可忽略的，为保证中空玻璃门窗的综合节能效果，对边框材料的要求在表1.1-1列出，作为应用指导。

中空玻璃的保温性能分级由U值体现，U 值依据I S O 1 0 2 9 2 国际标准或相应的国家标准，并由Window4.1或Window5.1软件计算得出，U值的分级数值列入表1.1-1 中。

3) 影响中空玻璃节能性能的因素有：间隔的层数和厚度、间隔层内气体的成分、玻璃的种类及厚度、玻璃表面是否镀膜、中空玻璃边部密封材料的传导特性等。

分级表1.1-2中列出了为达到节能性能等级可选择的材料，结构的指导性建议。

为便于应用选择，表中同时给出了各级别产品所适用气候区域的建议。

4) 中空玻璃的隔热性能分级由遮蔽系数Se 值体现，Se 值是通过测量玻璃的全波段光谱参数并经计算得出的，Se的分级数值列入表1.1-2。

1.2 隔声性能分级
隔声性能的优劣依据GB/T8485-2002《建筑外窗空气隔声性能分级及其检测方法》和GBJ75-1984《建筑隔
声测量规范》，并参照国际标准ISO140和ISO717对隔声性能指标的认定，采用计权隔声量Rw 作为衡量隔声性能指标，其单位为dB，另一种隔声性能指标STC 可作为参考指标。

中空玻璃组件的隔声性能与玻璃厚度、间隔材料及厚度、结构组成及安装方式等因素有关，应根据使用环境对隔声性能的要求，综合考虑上述因素，选择玻璃及结构组成。

1) 增加玻璃厚度，可改善中空玻璃组件的隔声性能；
2) 增加中空玻璃的间隔层厚度及数量，可改善中空玻璃组件的隔声性能；
产品选用技术条件
3) 在间隔层中充惰性气体或混合气体，可改善中空玻璃组件的隔声性能；
4) 改变中空玻璃的结构组成，会改善其隔声性能，例如采用夹层玻璃、有机玻璃等材料构成中空玻璃。

玻璃规格变化与隔声性能的调整值参见表2.2-2。

5) 采用不同的边框材料，会影响中空玻璃组件的整体隔声性能，这里列出的隔声性能分级指标，仅指中空玻璃组件中部的参数，而未计及密封方式及边框材料的影响，中空玻璃组件的隔声性能分级指标列入表1.2 中。

1.3 中空玻璃内腔空间的选择
在内腔间距大到没有出现气体对流时，内腔间距越大隔热性能越好。

图 1.3 表明：内腔间距以12mm（0.5 英寸）为最佳，15mm（0.625 英寸）时，除充满空气的无色透明中空玻璃外，U 值反翘，隔热性能反而不好。

1.4 设计选用要点
1) 槽铝式双道密封中空玻璃第一道密封用丁基胶，具有极低的水蒸气透过率；第二道密封胶主要有聚硫胶和硅酮胶。

聚硫胶水蒸气透过率小于硅酮胶，但抗紫外线能力不如硅酮胶，故适用于窗或有框玻璃幕墙（因铝框可遮阳，避免太阳光直接照射）；硅酮胶则适用于隐框玻璃幕墙，其抗紫外线能力及强度均高于聚硫胶。

当建筑对中空玻璃有较高的装饰性要求时，可选用乳白色或透明的硅酮胶。

木窗则忌用硅酮胶做为第二道密封，因其抗木制品防腐剂的能力很差，密封剂会因迁移而受损。

2) 间隔铝框宜采用连续长管弯角式，接头处应用丁基胶做密封处理；间隔铝框如采用四角插接式，其各个接头处亦应用丁基胶做密封处理，以此做成的中空玻璃，使用寿命不如前者。

当中空玻璃第二道密封胶采用硅酮胶时，不应采用四角插接式间隔铝框的中空玻璃。

3) 因为使用了密封胶密封，故不应在70℃或更高的温度下使用，否则会大大影响中空玻璃的使用寿命。

4) 中空玻璃空气层内部压力的变化使玻璃变形，会导致影像畸变，故在海拔1000m或以上使用中空玻璃，空气层的气压必须调整，在下订单时应与玻璃供应商商议。

5) 窗户的隔热性能与窗框材料密切相关，因此应选择隔热性能良好的窗框材料。

6) 如用作采光顶棚，室内侧玻璃应使用夹层或防爆膜。

7) Low-E 中空玻璃，膜面位于第2 面或第3 面，应根据设计需要选择。

如果设计的中空玻璃必须为大小片形式，则膜面必须置于第3 面。

8) 四边支承中空玻璃的最大许用面积为中空玻璃按两单片玻璃薄片厚度计算出的最大许用面积的1.5 倍。

四边支承普通浮法中空玻璃的最大许用面积见JGJ113-2003《建筑玻璃应用技术规程》表
A.0.3；四边支承夹丝、压花中空玻璃的最大许用面积见表A.0.5。

1.5 中空玻璃的安装要求
长时间的浸水会加速破坏中空玻璃的密封胶，故应设置三个或更多直径5mm 的排水孔于窗框底部，以使窗槽内的水能快速排干。

若中空玻璃中一块玻璃是吸热玻璃，安装时吸热玻璃应置于室外侧。

1.6 中空玻璃规格
最大加工尺寸：3500 ×2500mm（自动线生产规格，手工小批量生产规格基本不受限制）。

最小加工尺寸：350 ×180mm
玻璃厚度：3～19mm
铝框宽度：6、9、12、14、16mm
2 镀膜玻璃
5.1 分类
按GB/T18915《镀膜玻璃》分为两大类，即阳光控制镀膜玻璃及低辐射镀膜玻璃；按生产方式可分为离线法和在线法。

1) 阳光控制镀膜玻璃：系指对波长范围350～1800nm的太阳光有一定控制作用的玻璃。

2) 低辐射镀膜玻璃(Low-E)又称低辐射玻璃，是一种对波长范围4.5～25nm的远红外线有较高反射比的镀膜玻璃。

低辐射镀膜玻璃还可以复合阳光控制功能，称为阳光控制低辐射玻璃。

5.2 有关建筑节能的几个重要技术参数及应用
1) U ─玻璃的传热系数W/(m2．K)
(1) 在相同的室内、外温差下，U 值越低则通过对流传导的热能越少。

降低U值的最有效方法是采用低辐射镀膜玻璃或中空玻璃。

当对玻璃的隔热性能有更高要求时，可选用充装惰性气体的Low-E 中空玻璃。

(2) 对于严寒和寒冷地区，应选择传热系数小的玻璃。

2) Se- 玻璃的遮蔽系数
(1) 反映玻璃对阳光的遮蔽效果，其值的大小反映着透过玻璃的太阳能多少。

控制Se 值的有效方法是采用镀膜玻璃。

(2) 遮蔽系数的选择，应考虑建筑物所处的地理气候，选择有相宜Se 值的产品及中空组装结构。

①对于夏热冬暖地区，应选择遮蔽系数小的玻璃。

这一地区降低空调能耗是重点，选择Se ≤0.3的玻璃，可最大限度控制进入室内的太阳能。

②北方严寒地区冬季采暖达5个月以上，而夏季使用空调时间不足2个月时，室内能耗以采暖为主，Se值＞0.6为宜，可取得冬、夏全年能耗的低值。

③对于国内大多数地区，冬季需要采暖，夏季需要空调制冷，则Se 值以0.3～0.6 之间为宜。

具体应根据当地空调的用电价格及采暖能源的价格做出评价。

(3) 几种玻璃的主要光热参数比较见表5.2。

(4) 透光率的选择
建筑照明天然采光要求玻璃有较高的透光率，太阳热辐射的进入，亦会相应增多，因此必须在采光与节能之间寻求一较佳的平衡点。

对住宅建筑、写字楼等，玻璃透光率以30%左右为宜。

选用阳光控制镀膜玻璃在保证采光要求的同时，亦必然增加建筑的能耗；选用Low-E 镀膜中空玻璃，则可两者兼顾。

(5) 室外视线遮蔽性的选择
对住宅、宾馆、写字楼等有私密性要求的建筑，在选择玻璃时必须考虑其室外视线遮蔽性，即白天不应从室外看到室内。

采光性与室外视线遮蔽性是一对矛盾体，必须寻求一个平衡点。

住宅建筑用玻璃的透光率宜在50%左右，写字楼用玻璃的透光率宜在30%左右，其反射率均宜＞20%。

建筑师应注意的是相同的透光率，不同的颜色，其反射率会相差很大。

(6) 加工品种的选择
玻璃设计安装应符合JGJ102-96《玻璃幕墙工程技术规范》及JGJ113-2003的有关要求。

对于非钢化镀膜玻璃设计应要求安装前磨边处理，以防止由于微裂纹引发的热炸裂。

对于厚6mm 以上的镀膜玻璃特别是着色玻璃作为基片的镀膜玻璃，建议采用钢化（半钢化）处理，可基本无热炸裂。

5.3 阳光控制镀膜玻璃
生产阳光控制镀膜玻璃的方法有多种，其质量有明显差异。

用于建筑幕墙时，必须采用离线法的真空磁控溅射镀膜玻璃或在线热喷涂镀膜玻璃，方能满足幕墙加工和使用要求。

1) 阳光控制镀膜玻璃的特性
(1) 限制太阳直接辐射能进入室内，节约空调设备运行费用；防止室内眩光；建筑物有亮丽的外观。

(2) 在限制阳光热辐射的同时，也影响了室内的采光；在阻挡阳光辐射时，亦会吸收热能，有效的解决方案是采用阳光控制镀膜中空玻璃。

(3) 采用阳光控制镀膜玻璃时，白天具有良好的视线遮蔽功能，因为室外光线比室内亮；夜晚则相反，遮蔽性丧失，故阳光控制镀膜玻璃通常用于商业建筑，不适用于私密性要求较高的场所，如宾馆和高级住宅。

有效的解决方案是采用阳光控制低辐射镀膜玻璃。

2) 真空磁控溅射镀膜玻璃：又称高性能阳光控制镀膜玻璃。

(1) 在真空状态下以磁控溅射法，可选用不同的金属薄膜材料、层数及厚度，结合不同颜色的基片，形成各种视觉效果及不同光学和热学性能的镀膜玻璃，最大限度的满足建筑师的设计要求。

(2) 可以进行中空和夹层等深加工，以满足保温、隔声、节能的要求；先钢化、后镀膜工艺，玻璃清洁、质量高。

(3) 有极佳的阳光遮蔽系数，尤其适用于夏热冬冷地区，可节约大量的空调运行费用。

3) 在线镀膜玻璃
(1) 膜层牢固，并可进行各种热处理，如热弯、钢化、半钢化等。

(2) 可生产大尺寸的阳光控制镀膜玻璃。

(3) 与真空磁控溅射法相比较，产品生产成本少，价格低，但品种少，不能根据客户的需要调节膜层的光学和热学性能，总体质量不如真空磁控溅射法镀膜玻璃，不宜在高档建筑中选用。

4) 设计选用要点
(1) 阳光控制镀膜玻璃具有很高的吸热率，使用前应分析热炸裂的可能性。

(2) 不同厚度的阳光控制镀膜玻璃（同一颜色和型号），特别是基片为着色玻璃，颜色会有轻微的差别；同样的原因，单片阳光控制镀膜玻璃与夹层阳光控制镀膜玻璃颜色亦有轻微差别。

夹层玻璃中若膜层紧靠PVB层，则膜面的反射率会大幅下降。

(3) 如果建筑设计时将阳光控制镀膜玻璃的影像质量作为一个重要因素考虑，窗框亦应认真选用：
①应选用高精度、高性能的窗框。

②安装使用固定的衬垫（不能调校）不易进行精细的调节，很难得到高质量的反射影像。

(4) 在以下情况，反射的光线会影响其他建筑或邻近的交通：
①建筑物面向高架路。

②玻璃用于内凹的幕墙（内凹会使高温集中于一点）。

③玻璃用于倾斜的表面。

④镀膜玻璃的反射率，在有光反射限制时应控制在30% 以下；在主干道、立交桥、高架路两侧的建筑物高度20m 以下，其余路段高度10m 以下，应控制在12% 以下；并应遵守当地城市的有关规定。

(5) 尽管阳光控制镀膜玻璃生产已非常精确，但玻璃表面仍难做到非常平，致使影像有轻微变形，特别是钢化阳光控制镀膜玻璃更为明显。

为使幕墙的反射影像变形降到最低限度，应选用水平辊道输送钢化生产的镀膜玻璃，且注意安装方向要与之保持相同。

(6) 真空磁控溅射法生产的镀膜玻璃最大尺寸为2440 ×3660mm，最小尺寸为300 ×800mm，厚度为3～12mm；在线法生产的镀膜玻璃最大尺寸为3300×6500mm，最小尺寸为500 ×700mm，厚度为5、6、8mm。

5.4 低辐射镀膜玻璃（Low-E 玻璃）
Low-E 玻璃按生产方法分为在线高温热解沉积法（在线Low-E玻璃）和离线真空溅射法（离线Low-E玻璃）。

离线Low-E 玻璃又分为单银高透型Low-E 膜、遮阳型Low-E 膜及双银Low-E 膜。

在线Low-E 玻璃优点是价格便宜，膜层坚硬耐用，可热弯、钢化，不必在中空状态下使用，并可长期储存。

缺点是热学性能差，除非膜层非常厚，若通过增加膜厚改善U值，则其透光性就会很差。

离线Low-E 玻璃之最大优点在于其U 值优于在线Low-E 玻璃，且玻璃的颜色及纯度亦优于在线Low-E 玻璃；其最大缺点是膜层非常脆弱，必须做成中空玻璃或夹层玻璃使用。

1) Low-E 玻璃特性
(1) Low-E玻璃具有较低的辐射率，辐射率低意味着U值低，绝热性能好。

GB/T18915.2-2002《镀膜玻璃第2 部分：低辐射镀膜玻璃》规定，离线低辐射镀膜玻璃辐射率应低于0.15，在线低辐射镀膜玻璃辐射率应低于0.25。

国内离线Low-E 玻璃的辐射率普遍低于0.10，而在线Low-E玻璃的辐射率多在0.25以上，从严格意义上讲，不能称之为低辐射镀膜玻璃。

(2) Low-E 玻璃可反射太阳中的热辐射，有选择的降低遮蔽系数Se。

(3) Low-E 玻璃可阻挡大量的紫外线透射，防止室内物品褪色。

(4) Low-E 玻璃有较好的采光性能。

(5) 在线Low-E 玻璃由于玻璃的反射率低而缺少光泽，光亮性差，因而装饰效果差。

解决办法是采用阳光控制Low-E玻璃或在Low-E中空玻璃的另一面选用阳光控制镀膜玻璃。

离线Low-E玻璃则可调整反射率，做到高反射、高透光。

2) Low-E 玻璃规格
(1) 标准大板玻璃尺寸：2440 ×3600mm，2400 ×3300mm，2100 ×3300mm。

(2) 最大尺寸2440 ×3660mm；最小尺寸300 ×800mm。

(3) 厚度：3、4、5、6、8、10、12mm，常规厚度为5mm，6mm。

3）设计选用要点
(1) 以采暖能耗为主流的北方严寒地区，宜采用单银高透型Low-E 玻璃，其透光率Tr ＞60%，遮蔽系数Se ＞0.6。

(2) 我国绝大部分地区宜选用遮阳型Low-E 玻璃，其遮蔽系数0.3 ＜Se ＜0.6，透光率Tr ＜60%。

对于只用空调制冷而不需采暖的极热地区的住宅，选用有更低遮蔽系数的Low-E 玻璃是适宜的。

(3) 双银Low-E 玻璃是高级Low-E 玻璃，属遮阳Low-E 玻璃。

在可见光透过率相同的情况下，具有更低的遮蔽系数Se，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，为建筑设计要求外观的通透性，提供了节能性的保证，其综合节能效果远优于普通Low-E 玻璃，除我国极北地区外均适用。

(4) Low-E 中空玻璃膜面位置的选择中空玻璃有四个表面，由室外而室内依次为第1、2、3、4面。

实际测量显示，Low-E 膜位于第2 面或第3 面时，对U 值与可见光（Tvis）的透过率均无影响，但对遮蔽系数（Se）及相对增热产生很明显的影响。

当Low-E膜置于第
3 面时，遮蔽系数Se 值要比置于第2 面时大40% 以上。

因此从节能角度，北方严寒地区（以采暖为主，基本不需空调）Low-E膜应置于第3面；南方炎热地区（以空调制冷为主，基本无需采暖）Low-E 膜应置于第2 面。

Low-E膜置于第2面或第3面时，玻璃外观的颜色效果区别很大。

除无色的Low-E 品种外，其它Low-E 膜置于第2 面时，颜色的饱和度比放在第3 面好，外观具有镀膜玻璃的质感。

当置于第3 面时，则无此效果。

确定Low-E 膜置于第2 面或第3 面，应综合考虑建筑节能和外观装饰效果。

(5) 当用离线Low-E玻璃做夹层玻璃时，Low-E膜必须耐夹层时的高温，且膜层必须与PVB 胶片相容，结合良好。

值得注意的是单做夹层不做成中空的Low-E 玻璃，因PVB胶片的高辐射率使其U值只相当于两片普通夹层玻璃的U值，比中空Low-E 玻璃大了很多，但PVB 夹层亦带来夹层玻璃固有的防噪声、隔紫外线及安全特性。

一般情况下，不宜选用Low-E 夹层玻璃，因其实际节能效果与相同透光率的阳光控制膜夹层玻璃无异。

(6) 离线Low-E 中空玻璃使用时，除按一般中空玻璃的使用要求外，特别注意的是中空玻璃边部不能长期浸于水中。