LowE玻璃的热工性能评价指标.docx

1、LowE玻璃的热工性能评价指标Low-E玻璃的热工性能评价指标(总10页)-CAL-FENGHAL-(YICAI)-Company One 1CAL本页仅作为文档封面，使用请直接删除Low-E玻璃的热工性能评价指标引言随着全球能源供应危机的日益加剧，能源将成为制约各国经济的 主要因素。我国提出了社会经济和能源可持续发展战略，建设节约型 社会，在实现国民经济快速发展的同时努力降低单位GDP的能源消 耗。而建筑行业的节能潜力巨大，在不断提高人们居住环境舒适度的 同时，降低建筑耗能总量，有效缓解能源的供需矛盾，既具有实际经 济意义，又具有重要的社会意义和环保价值。建筑物中通过门窗散失 的热量约占整个

2、建筑物釆暖或制冷能耗的50%,而通过玻璃流失的热量 约占整个窗户流失热量的80%。因此，如何降低经玻璃流失的热量损失 对整个建筑物的节能至关重要。Low-E玻璃由于其对长波红外辐射具有良好的阻挡作用，而紫外及 可见光基本通过，具有优异的隔热、保温性能。是降低建筑物能耗的 有效途径。1 Low-E玻璃节能原理太阳辐射光谱如图1所示，太阳辐射主要集中在可见光部分(380780nm),波长 大于可见光的红外线(780nm)和小于可见光的紫外线(380nm)的部分 较少。在全部辐射能中，波长在1504000nm的占99%以上，且主要分布在可见光区和红外区，前者占太阳辐射总能量的约50%,后者占约43%

3、,紫外区的太阳辐射能很少，只占总量的约7%。紫外线叫见光 远红外 50% (NTR ) 43% 1.81.61.41.21.00.8060.40.2101 AM L5 L-FI Ukihetl tillL WnrL - . |L11II |sb丿饰远红外（TR ）0 5Xj lOilD 15CK) 200G 25闻亲KM) 3500 4000 4500波长图1太阳辐射能量分布图图1中NIR是近红外波段，近红外辐射照射到物体（如建筑物、室 内家具）上时，将会转换成远红外线再次辐射出来。IR是远红外区，是 22 C黑体的远红外辐射强度，暖气、人体、炎热路面等所发出的热辐 射主要集中在此波段上。各种

4、Low-E玻璃的透过光谱分析图2普通透明玻璃的光谱曲线可见光区 太阳热辐射区 i 波长伽5CW LOCO 15CX) 2000 251K)一 一一LLLL.W 一 87654 3 21O.0 00.QOOO-0. 冬聲耳嘏 一图3各种镀膜玻璃透过率分析图2、图3可知，与普通玻璃相比，镀膜玻璃在近红外波段内 的透过相应减少，且从单银到双银再到三银明显减少，从而阻挡热辐 射。尤其是三银Low-E玻璃，具有高的可见光透过率，从而保证了高 的采光性，同时具有最低的近红外透过率，从而有效地阻挡了热辐 射。2 Low-E中空玻璃的传热原理由于离线Low-E玻璃极易氧化，故不会单片使用。通常Low-E玻 璃

5、是由2片或多片玻璃组合而成，每片玻璃间用硅酮胶密封形成中空 腔，中空腔内充有干燥的空气或惰性气体。根据能量传递原理，如图4所示，当Low-E中空玻璃两侧有温差 时，热量就会从温度高的一侧通过构件传递到温度低的一侧。其传热 可分为两部分，一部分为太阳直接传热SHGC,另一部分为室内外温差 引起的传热。/辐射冬季室内图4 Low-E中空玻璃传热过程室内外温差引起的传热主要包括：（1）室外环境与构件外表面的辐 射与对流；（2）各层玻璃板内部的热传导；中空腔内气体的导热、对 流；（4）中空腔玻璃板之间的辐射；构件内表面与室内环境的辐射与 对流。3 Low-E中空玻璃的热工性能评价指标根据Low-E中空

6、玻璃的传热原理，引用以下参数来评价Low-E中 空玻璃的热工性能。传热系数所谓传热系数是指在构件两侧温差为1 C时，单位时间、通过构 件单位面积所传递的热量叫总传热系数。目前国内普遍使用美国标准 的U值，对于整个门窗系统用Uw来表示，而本文研究的Low-E中w空 玻璃用Ug来表示。根据Low-E中空玻璃的传热原理，Ug可用下式g来计算：1/Ug =l/ho+l/hi+S 1/ (hg+hr) + S (dm+rm) (1)其中：h =4ST3/(1/E1+1/E2-1) (2)式中：ho、hi分别是玻璃室外侧、室内侧表面的换热系数；hg 一第n间隔层气体的传热系数，普通单中空玻璃n取1,双中

7、空n取2,依次类推；hr第n间隔层两侧玻璃表面的辐射传热系数，普通单中空玻璃n 取1,双中空n取2,依次类推；El、E2第n间隔层两侧玻璃表面的辐射率，普通单中空玻璃n取1,双中空n取2,依次类推;dm、nn分别是第m层玻璃的厚度和热阻;普通单中空玻璃有两 块，m取2,双中空m取3,依次类推。综合式(1)、式(2)可知影响Low-E中空玻璃U值的因素有以下几 点：辐射率E图5是以4 mm Low-E玻璃+12 mm间隔框充90%氮气+4 mm白玻的 Low-E中空系统的Ug值与辐射率关系的实测图：图5辐射率与中空玻璃U值从图5可知，在其它条件不变的情况下，辐射率越低，U越低，节能效 果越好。中

8、空玻璃间隔框的宽度图6是Low-E玻璃的不同间隔框宽度而获得的U值的实际值。从图6可见，随着气体间隔层厚度增加，U値先增加后降低，到16 mm处降低至最低后又缓慢上升，而不是无限地低。这是因为气体间 隔层内同时存在传导、对流和辐射三种传热方式。当间隔层较小时， 对流基本不存在，主要由传导引起U值的变化，而当气体间隔层增加 到一定的厚度时，对流显现出作用，U值反而升高了。所以，Low-E中 空玻璃并非间隔框越厚越好，其有一个最优的厚度（约16mm）。填充气体种类表1给出f 4 mm Low-E与4 mm白玻之间填充不同的氮气含量（或空气）、不同间隔框厚度时U值的变化。可见，采用低导热系数的惰性气

9、体对降低U值有明显的效果。3.02.52.01.51.00.5010 20 加气休间隔层厚度丿山m图6气体间隔层厚度与U值的关系遮阳系数Sc遮阳系数Sc是透过玻璃的阳光获取量与相同条件下透过单层3 mm无色玻璃的阳光热获取量的比值。按美国标准，假设的夏季条件下，通过3 mm白玻的阳光热获取量 与阳光辐射量之比为，该数值被称为阳光获取因子“SHGF” o“SHGC”被称为阳光热获取系数，该系数是通过玻璃的阳光热获 取量与阳光辐射量的百分比。所以：Sc二SHGC/SHGF（3）对低纬度的炎热地区，我们很容易理解，建筑物希望尽可能低的 遮阳系数，从而降低制冷费用。但对于高纬度的寒冷地区，对遮阳系数

10、的要求，并非如人们想象的那样越高越好，以下两图比较了寒冷地区 冬季及夏季和全年的能耗与遮阳系数的关系：035 0.4 ().45 05() D.55 0.60 0.6-5 0.70 0.75 0.820000(18CXJ0CI16000(314CXWI120000KXXXX)SCW06000CJ40( n：i2(X灿0夏李能耗 冬季能耗图7 遮阳系数与耗电量间关系（一）16000014CW0丄20000IXWU800006000020000遮阳系数弘20()000用 000000.35 04 0.45 0/50 0.55 0,60 GA5 DJO 0.75 0 8白璇屮空热反射屮空丄艸一E巾牢

11、图8遮阳系数与耗电量间关系(二)从图7、图8可以看出，对于寒冷地区的公共区域，冬季的能耗虽 然随着遮阳系数的降低而有小幅度升高，但由于夏季的能耗随着遮阳 系数的降低大幅度降低，所以对总能耗来说，仍然是遮阳系数越低， 能耗越低。选择系数rLow-E玻璃从单银到双银其至到三银的发展过程，除了追求更低的 传热系数以外，更重要的是为了解决对建筑玻璃的高釆光性能与尽可能 低的遮阳系数矛盾。选择系数r就是用来衡量这对矛盾的指标：r=Tvis /Sc (4)式(4)中Tvis表示可见光透过率，Sc表示遮阳系数。人们总是希 望r越大越好。表2给出了各种镀膜玻璃的选择系数范围：表2不同镀膜玻璃的选择系数项目选择系数范嗣阳光膜rl单银Uw-Elsrl.3双银Low-E13rw-EL7r2.14结论Low-E玻璃的热工性能通常用传热系数U值、遮阳系数Sc及选择 系数r来衡量，这3个值都直接影响了 Low-E玻璃的性能。镀膜技术 的发展都是围绕如何优化这3个指标来进行的。