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中空玻璃节能特性的影响因素分析

来源:  作者: 鲁大学  日期:2005-1-24
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    当玻璃厚度增加时,太阳光穿透玻璃进入室内的能量将会随之而减少,从而导致中空玻璃太阳得热系数的降低。如图2所示,在由两片白玻组成中空时,单片玻璃厚度由3mm增加到10mm,SHGC值降低了16%;由绿玻(选用典型参数)+白玻组成中空时,降低了37%左右。不同厂商、不同颜色的吸热玻璃影响程度将会有所不同,但同一类型中,玻璃厚度对SHGC值的影响都会比较大,同时对可见光透过率的影响也很大。所以,建筑上选用吸热玻璃组成的中空玻璃时,应根据建筑物能耗的设计参数,在满足结构要求的前提下,考虑玻璃厚度对室内获得太阳能强度的影响程度。在镀膜玻璃组成中空时,厚度会依基片的种类而产生不同程度的影响,但主要的因素将会是膜层的类型。

    2、玻璃的类型:
    组成中空的玻璃类型有白玻、吸热玻璃、阳光控制镀膜、Low-E玻璃等,以及由这些玻璃所产生的深加工产品。玻璃被热弯、钢化后的光学热工特性会有微小的改变,但不会对中空系统产生明显的变化,所以此处仅分析未进行深加工的玻璃原片。不同类型的玻璃,在单片使用时的节能特性就有很大的差别,当合成中空时,各种形式的组合也会呈现出不同的变化特性。
    吸热玻璃是通过本体着色减小太阳光热量的透过率、增大吸收率,由于室外玻璃表面的空气流动速度会大于室内,所以能更多地带走玻璃本身的热量,从而减少了太阳辐射热进入室内的程度。不同颜色类型、不同深浅程度的吸热玻璃,都会使玻璃的SHGC值和可见光透过率发生很大的改变。但各种颜色系列的吸热玻璃,其辐射率都与普通白玻相同,约为0.84。所以在相同厚度的情况下,组成中空玻璃时传热系数K值是相同的。选取不同厂商的几种有代表性的6mm厚度吸热玻璃,中空组合方式为吸热玻璃+12mm空气+6mm白玻,表1列出了各项节能特性参数。计算结果表明,吸热玻璃仅能控制太阳辐射的热量传递,不能改变由于温度差引起的热量传递。
表1  不同类型吸热玻璃对中空节能特性的影响

    阳光控制镀膜玻璃是在玻璃表面镀上一层金属或金属化合物膜,膜层不仅使玻璃呈现丰富的色彩,而且更主要的作用就是降低玻璃的太阳得热系数SHGC值,限制太阳热辐射直接进入室内。不同类型的膜层会使玻璃的SHGC值和可见光透过率发生很大的变化,但对远红外热辐射没有明显的反射作用,所以阳光控制镀膜玻璃单片或中空使用时,K值与白玻相近。
    Low-E玻璃是一种对波长范围4.5~25微米的远红外线有很高反射比的镀膜玻璃。在我们周围的环境中,由于温度差引起的热量传递主要集中在远红外波段上,白玻、吸热玻璃、阳光控制镀膜玻璃对远红外热辐射的反射率很小,吸收率很高,吸收的热量将会使玻璃自身的温度提高,这样就导致热量再次向温度低的一侧传递。与之相反,Low-E玻璃可以将温度高的一侧传递过来的80%以上的远红外热辐射反射回去,从而避免了由于自身温度提高产生的二次热传递,所以Low-E玻璃具有很低的传热系数。
表2 不同类型玻璃节能特性的对比

    3、Low-E玻璃的辐射率:
    Low-E玻璃的传热系数与其膜面的辐射率有着直接的联系。辐射率越小时,对远红外线的反射率越高,玻璃的传热系数也会越低。例如,当6mm单片Low-E玻璃的膜面辐射率为0.2时,传热系数为3.80 W/m2K;辐射率为0.1时,传热系数为3.45 W/m2K。单片玻璃K值的变化必然会引起中空玻璃K值的变化,所以Low-E中空玻璃的传热系数会随着低辐射膜层辐射率的变化而改变。图3所示的数据为白玻与Low-E玻璃采用6+12+6的组合时,中空K值受膜面辐射率变化的情况。可以看出,当辐射率从0.2降低到0.1时,K值仅降低了0.17 W/m2K。这说明与单片Low-E的变化相比,Low-E中空的K值变化受辐射率的影响不是非常显著。

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