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% 1.81.61.41.21.00.8060.40.210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Low-E玻璃的透过光谱分析图2普通透明玻璃的光谱曲线图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
4、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。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
5、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
6、) + 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 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
7、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
8、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体对降低U值有明显的效果。3.02.52.01.51.00.50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
9、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 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:20000(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)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
10、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。
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