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浅谈玻璃的节能检测罗海珠

发表时间：2021/5/31 来源：《基层建设》2021年第2期作者：罗海珠

[导读] 摘要：玻璃的光学性能检测包括传热系数、遮阳系数、可见光透射比，怎样准确、快速、高效地做好玻璃的检测工作，根据光学性能曲线判断玻璃的性能参数，从而合理选用玻璃，是我们值得研究的问题。

        佛山市建筑工程质量检测站 528000
        摘要：玻璃的光学性能检测包括传热系数、遮阳系数、可见光透射比，怎样准确、快速、高效地做好玻璃的检测工作，根据光学性能曲线判断玻璃的性能参数，从而合理选用玻璃，是我们值得研究的问题。
        关键词：传热系数、遮阳系数、可见光透射比
        Discussion on energy saving detection of glass
        Abstract：the detection of optical properties of glass includes heat transfer coefficient，shading coefficient and visible light transmittance.How to accurately，quickly and efficiently do the detection work of glass，and judge the performance parameters of glass according to the optical performance curve，so as to reasonably select glass，is a problem worthy of study.
        Key words：heat transfer coefficient，shading coefficient，visible light transmittance
        引言：随着全球能源资源的需求的持续增加，而能源的总量不断减少，节约能源成为当今社会的主题，而建筑节能又是节约能源的关键，其中门窗能耗占建筑节能的主要部分，而玻璃的能耗则是门窗的最大能耗，玻璃的能耗分为通过玻璃的辐射热量和由于温差传递的传到热量，而玻璃的辐射热量通过遮阳系数来反映，温差传递的传到热量则通过传热系数来反映，所以做好玻璃的检测工作尤为重要。
        1.传热系数计算
        夏热冬冷地区甲类公共建筑的热工节能限值

        由上表可以知道，屋面的传热系数当D大于2.5时，K不大于0.80W/m2.k，当D不大于2.5时，K不大于0.50W/m2.k，外墙的传热系数当D大于2.5时，K不大于1.5W/m2.k，当D不大于2.5时，K不大于0.8W/m2.k，外窗的传热系数，当墙窗面积比最小时（不大于0.30），K不大于5.2W/m2.k，当墙窗面积比最大时（大于0.80），K不大于2.0W/m2.k，而普通白玻的传热系数只有5.7W/m2.k。所以玻璃的面积比较大，导致玻璃的传热系数对整个窗的传热系数影响较大，如何去降低玻璃的传热系数是我们值得思考的问题。
        1.1整个窗的传热系数：

        Ut窗框面积（m2）
        Ag玻璃面积（m2）
        At窗面积（m2）
        Lɸ边缘长度（m）
        Ug玻璃传热系数（W/m2.k）
        Uf窗框的传热系数（W/m2.k）
        ɸ窗框与玻璃之间的线传热系数（W/m.k）
        1.2单层玻璃和夹层的传热系数：

        U玻璃传热系数W/m2.k
        He外表面传热系数W/m2.k
        Ht玻璃热导W/m2.k
        Hi内表面传热系数W/m2.k
        1.3玻璃通过温差的导热量与室外内的传热系数（就是玻璃室内外面的半球辐射率）和玻璃的厚度有关，厚度越大，传热系数越小。例如：

        2.遮阳系数的计算
        太阳光通过的热量与玻璃透过率、吸收率、玻璃室内、室外的传热系数有关。因为太阳光照射到玻璃面上时，太阳光发生透射、反射和吸收。室内总的得热量包括透射部分和吸收反射部分的能量，其中透射部分直接成为房间的得热量、而吸收部分通过二次传热部分反射到室外，部分传到室内。传到室内部分热量与玻璃室内、室外的传热系数即玻璃室内外面的半球辐射率有关。太阳能总得热量通过太阳能总透射比和遮阳系数来反映。室内总的得热量就是太阳能透射比。遮阳系数是指与3mm厚的普通玻璃的太阳能总透射比的比值，其理论值去88.9%。
        2.1整个窗的遮阳系数：

        Gt整个窗的太阳光透射比
        Ag玻璃面积（m2）
        Af窗框面积（m2）
        Gg玻璃太阳光透射比
        Gf窗框太阳光总透视表
        At窗面积（m2）
        2.2单层玻璃的遮阳系数计算：

        Hi内表面传热系数W/m2.k，
        He内表面传热系数W/m2.k，
        ae太阳吸热量，%，
        qi二次传热量，%。

白色玻璃的透射比曲线

灰玻璃的透射比曲线

        热反射玻璃的透射比曲线

        热反射玻璃的玻璃面（室外面）反射比曲线

        热反射玻璃的镀膜面（室内面）反射比曲线

        3.可见光透射比的计算
        3.1整个窗的可见光透射比：

        3.2单层玻璃的可见光透射比

        τt整个窗的可见光透射比
        τv整个窗的可见光透射比
        Ag窗玻璃面积（m2）
        At窗面积（m2）
        根据《公共建筑节能设计标准》甲类公共建筑立面墙窗面积表小于0.4时，可见光透射比大于0.6，甲类公共建筑立面墙窗面积表大于0.4时，可见光透射比大于0.4。

        白色玻璃透射比曲线
        4.节能玻璃的应用
        4.1热反射玻璃
        热反射玻璃是在透明的浮法玻璃镀上一层金属膜或金属氧化物膜，又称阳光控制膜玻璃。热反射玻璃有金色、茶色、灰色、绿色、褐色和浅蓝色等。对可见光部分有适当的透射率，对红外线部分有较高的反射率。所以，透过镀金属膜的热反射玻璃的光线延单向传播，即白天能在室内看到室外，而室外看不到室内。热反射玻璃的遮阳系数比较低，传热系数比普通白玻稍微好一些。
        热反射玻璃节能效果良好和色泽多变，主要用于避免由于太阳辐射比较强烈和需要恒温恒湿的建筑。其适用于各种建筑物的门窗、汽车和玻璃幕墙的装饰。采用热反射玻璃还可组合成中空玻璃或夹层玻璃窗，有利于更好地提高其绝热性能。
        4.2 低辐射玻璃
        低辐射玻璃又称Low-E玻璃，是在玻璃表面镀上多层金属或其他化合物。Low-E膜的主要功能层是辐射率低的银层，在玻璃表面上镀纳米级别的银层，可以使镀膜面的半球辐射率从0.83降低至0.02-0.12，从而将太阳光过滤成冷光源。其镀膜层具有对380-780nm高透过及780-25000nm高反射的特性，从而大大减少室外传递的热量，做到既满足自然采光要求，又能保证房间的舒适性。如用Low-E玻璃与透明玻璃组成带空气层的隔热玻璃幕墙（规格6Low-e+12空气+6白玻），其遮阳系数仅有0.3左右。这种玻璃幕墙的导热系数约为1.6 W/（m.K），比普通的墙体保温材料的节能效果还好。
        Low-E玻璃根据镀膜层数的多少，分为单银、双银、三银Low-E玻璃，一般的Low-E玻璃就是单银Low-E玻璃，9层膜以上为双银玻璃，13层膜以上为三银Low-E玻璃。可见光通过银层时候反射率低，近红外通过银层时候反射高，而且三银和双银，在银层之间有一个选择性增透层，它的厚度为四分之一波长，它也是高度透过可见光而二次反射近红外线，所以三银和双银能够更好地隔绝太阳光的近红外部分的热辐射能量。三种玻璃的传热系数不同，因为它们的半球辐射率有差异，一般单银半球辐射率0.06-0.15之间，双银半球0.03-0.04，三银半球一般0.01-0.03。在玻璃组合相同的情况下，传热系数逐渐降低。例如单银、双银、三银的玻璃组合为6Low-E+12空气+6白的传热系数分别：1.9W/m2.k，1.7W/m2.k，1.5W/m2.k。遮阳系数分别：0.56，0.53，0.48，可见光透射比分别为：0.626，0.620，0.616。所以三银Low-E玻璃的传热系数和遮阳系数最好，可见光透射比差别不大。
        三种产品的曲线

        镀膜玻璃是既有重要的建筑节能措施之一，它以经济合理，节能效果显著等优点在我国得到了迅速推广和广泛应用。我只有通过大量的检测和研究，通过现场的大量的数据支持，才能做正确选用玻璃的品种和如何搭配玻璃，不能麻木地设计，使设计的玻璃节能参数脱离实际，只有这样才能充分发挥玻璃在建筑节能的作用，同时满足正常的采光要求。
        5.注意问题
        1.镀膜玻璃放置时玻璃面与镀膜面不能互换，一般玻璃面为室外面、镀膜面为室内面，因为互换后对透光部分的影响比较小，但会减少玻璃吸收后的热量的二次反射的效果，从而升高了遮阳系数。
        2.可见光透射比和遮阳系数是一对相互影响、相互制约的概念。一般可见光透射比越大越好，因为可以减少照明的用电量，而遮阳系数在夏热冬暖地区越小越好，减少夏季太阳的传递热量。但可见光透射率的计算波长在遮阳系数计算波长里面，而且可见光透射率升高时，太阳光和近红外部分的透射率也升高，所以可见光透射率的升高问引起遮阳系数升高，现在的Low-E玻璃解决了这样的问题，只增加可见光部分的透射率，保持太阳光和近红外部分的低的透射率，这样可以在遮阳系数变化不大情况下，增大可见光透射比。
        3.夹胶玻璃计算时，如果是白色玻璃和镀膜玻璃组合，而把镀膜玻璃的镀膜面放到中间第二个面时，我们用软件计算往往把2片玻璃看成均匀介质，在计算玻璃本身吸收的二次传热时，没有把镀膜面的半球辐射率导入计算，导致计算的遮阳系数偏大。
        6.结语
        通过各种试验和数据的研究，在快速、准确、高效完成检测工作的同时，更好了解和总结各种玻璃的光学性能和热工性能的特点，使其满足建筑节能设计中各种标准和规范要求，选择适合的玻璃，才能发挥玻璃的节能效果。
        参考文献：
        [1]GB／T 2680—1994建筑玻璃可见光透射比、太阳光直接透射比、太阳能总透射比、紫外线透射比及有关窗玻璃参数的测定[S]．
        [2]JGJ／T 151—2008建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程[s]．
        [3]JGJ 113—2015建筑玻璃应用技术规程[S]．
        [4]GB5041l一2007建筑节能工程施工质量验收规范[s]．
        [5]GB50189-2015公共建筑节能设计标准[s].
        [6]JGJ 75-2012夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准[S]．