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镀膜玻璃的选用及国产与进口镀膜玻璃性能比较二

发布时间:2022年04月29日    点击:[0]人次

镀膜玻璃的选用及国产与进口镀膜玻璃性能比较(二)

2.1.3 镀膜玻璃的光学、热学性能参数及其选择

光学与热学性能反映的是玻璃的采光与节能特性,它是镀膜玻璃的首要性能指标。假若镀膜玻璃没有或达不到人们要求设定的对太阳光中的紫外线、可见光、红外线光谱特定的透射、反射和吸收特性,那么镀膜玻璃就与普通玻璃无异了。也正因为镀膜玻璃可以很容易地实现人们在不同玻璃、不同对象上对采光节能方面的不同要求,才使镀膜玻璃成了现代建筑的“时装”。

本文所述的镀膜玻璃仍然主要指热反射玻璃,即以反射、吸收太阳辐射能,减少空调费用为主要目的,故有必要了解太阳辐射能通过窗玻璃的传输情况及相关概念。

太阳光谱的能量分布见文〔1〕中图1,当太阳光照射到玻璃表面时,实际上光被分成了三部分,如图1所示:一部分光被玻璃反射,一部分直接穿透玻璃进入室内,另一部分则被玻璃吸收,转变成热能,使玻璃温度升高,再通过玻璃表面向室内外传递,即二次传递。二次传递是以辐射和对流的方式进行的。影响向室内外传递热量的多少,除了与玻璃两表面的热辐射系数有关外,更主要的是与室内外空气对流强弱程度有关。一般玻璃吸热后室外二次传递热量是向室内传递热量的3。

图1 太阳辐射通过玻璃的传输

众所周知:阳光反射、透射和吸收总和Ts+γs+αs=100%通常有色玻璃主要是以增大αs(吸收率),来减少透射率,从而达到节能目的,故又称为吸热玻璃.而镀膜玻璃则是以增大玻璃的γs(反射率)和αs来减小透射率(即阳光进入室内的量)。由于镀膜玻璃的光反射较普通玻璃大幅度提高,一般可达到2~5倍,故称其为热反射玻璃.上述的对阳光反射、透射和吸收既是一种光学概念,同时又与玻璃的热性能直接相关。

2.1.3.1 镀膜玻璃的光学性能

一般所说的光学性能,主要指镀膜玻璃对可见光(只占太阳辐能中的一部分,即:380~780nm范围)的传输特性。对于镀膜玻璃对可见光的传输,往往希望透射率尽可能高,既可以满足房间的采光要求,同时能减弱光污染。但至今还没有制造出一种全反射(吸收)红外、紫外线而百分之百透过可见光的镀膜玻璃,往往是膜层对各种光线都同时存在反射、透射和吸收作用,只有通过膜系的优化设计,来实现使某一方面的性能更突出罢了。从实际使用的角度考虑,大多数企业的镀膜玻璃说明书或样品上都标有玻璃的型号,标明了其主要的光学性能:型号中前三项A、B、C一般为英文字母,用不同的字母组合说明该镀膜玻璃所采用的膜系。膜系既反映了膜层的组合,又代表着玻璃色彩,但不同企业字母代表的意思有所差异,故需要参阅相关说明书〔2〕。第四项N为数字,表示玻璃可见光的透射率,数字越大,说明镀膜玻璃透射率越高。需要说明的是,玻璃透射率在可见光范围内并不是恒定的数,它往往对不同波长(色度)的光有不同的透射率,型号表明的透射率只是平均值而已,但对实际应用已足够了。

玻璃可见光的透射率,间接反映了其它光学参数,透射率愈高,反射率就愈小,而吸收率则决定于膜系及玻璃本身的色泽。

镀膜玻璃的透射率是其选择中所涉及的主要参数之一,它是采光设计的依据.对于幕墙,由于采光面大,故从光通量方面考虑,选用透射率较高的镀膜玻璃为佳,一般以透射率为8%、10%的玻璃为主。窗户面积较小,相应选择透射率较高的玻璃,一般选择T≥14%的镀膜玻璃。

2.1.3.2 镀膜玻璃的热学性能参数

热学性能表现了镀膜玻璃作为节能材料的特征。普通玻璃的导热系数虽然只有0.96W/m.K〔3〕,但其在太阳辐射区段热透射率达到90%以上,因此它的传热系数很大。据有关资料,单层玻璃(4~6mm)的传热系数为5.8W/m2.K〔3〕,镀膜玻璃的目的就在于减小玻璃的传热系数,即增大太阳辐射能进入室内的热阻。

(1)太阳辐射能的透射

由文〔1〕中图1可知,太阳光谱分布在280~2500nm范围,可见光只是其中的一部分,由于玻璃对不同波长的热传输特性,使得可见光与紫外、红外光的传输途径有所不同。由图1知,可见光的透射集中于直接透射中,而对红外光的透射大部分是通过吸收后的二次传递进入室内的,即太阳辐射能向室内的传输是由直接透射与间接透射组成的,因此降低内表面的传热系数是减小太阳能进入的有效方法。

太阳能总透射比是镀膜玻璃热性能的综合反映,它与玻璃本身的颜色、玻璃的厚度、膜层材料的组成及镀膜工艺等有关。显然,镀膜玻璃的太阳能透射率越小,则其阻热性能越好。

(2)遮阳系数

遮阳系数是定量描述镀膜玻璃太阳能总透射比的参数。它定义为:在特定条件下,太阳光通过某种玻璃进入室内的太阳能总透射比与其通过无色透明3mm厚玻璃进入室内的太阳能总透射比之比值。即就是将无色透明3mm厚玻璃的太阳辐射能透入量定义为1,定量计量其它玻璃对太阳辐射能的透入量。显然玻璃的遮阳系数越小,就说明其阻挡太阳辐射能的能力愈强,反之则愈弱。

单层镀膜(热反射)玻璃的遮阳系数一般在0.24~0.53,正规企业的产品说明上均有标注。

应用遮阳系数能定量计算通过玻璃进入室内的太阳辐射能,作为空调系统负载热平衡计算的依据,已知3mm透明玻璃的相对能量传输为87%〔4〕,则遮阳系数为0.38的镀膜玻璃的太阳能总透射率为:87%×0.38=33%.太阳辐射能在夏季最强时,在垂直面上的辐射能量达到S=800W/m2,若光线在玻璃上的入射角为60°,则每平方米窗玻璃透射辐射能为0.33×0.5×800W/m2=132W/m2,相对于3mm的透明玻璃每平方减少太阳辐射能透入0.5×800-132=268W/m2,相应空调费用大幅度降低。从节能角度考虑,选择镀膜玻璃的遮阳系数愈小,节能效果愈好。

(3)传热系数

遮阳系数反映的是玻璃对太阳辐射能的透射特性。实际环境中,特别是在夏季,不论采取何种降温措施,只要室内温度不同于室外温度,即存在温差,就必然有热传递。传热系数(K)就是指在特定条件下由于室内外温差单位时间透过玻璃单位面积获得或损失的热量,其单位为W/m2.K。无色透明玻璃的K值约为5.8W/m2.K,镀膜热反射单层玻璃的K值为4.2~5.2W/m2.K。其物理意义为每平方米玻璃在其两面温差每变化1℃时通过玻璃获得或损失的能量为4.2~5.2W。

上述几个参数从不同方面对镀膜玻璃的光学和热学性能作了定量描述,这都是镀膜玻璃选用时的技术依据.正确理解与运用,有助于镀膜玻璃节能效果的实现。

2.2 镀膜玻璃选用的基本原则

在镀膜玻璃的色彩、抗风压能力等满足了建筑物要求之后,其选用应注意下述原则:

(1)地域考虑

对气温高,人工降温时间长的南方地区,除玻璃色彩选用冷色调外,应尽量选择透射率较低即遮阳系数较小的镀膜玻璃,以最大限度地起到降温节能作用。

(2)建筑物朝向的考虑

建筑物的南侧和西侧窗户或幕墙,应选用遮阳系数较小的玻璃,北侧则选用可见光透射率较高的玻璃。

(3)建筑物的功能与档次的考虑

建筑物的功能基本上决定了选用镀膜玻璃的色彩,而档次则决定了选用镀膜玻璃的质量。大型标志性建筑物务必选用近年来引进的大型磁控溅射生产线镀制的优等镀膜玻璃,并应要求其玻璃原片采用国内镀膜级优等浮法玻璃。中型建筑物也应以磁控多层膜玻璃为主。小型民用建筑多为窗户采用,故选用一般蒸镀玻璃即可。当作为室内隔断时,则可适当降低要求,只要膜层均匀即可,但透射率宜大一些。

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