1 概述
能源短缺是全世界面臨的兩大危機之一,它已成為我國實現可持續發展戰略目標的一大瓶頸,一方面是能源緊缺,另一方面卻存在嚴重的能源浪費。我國是建筑業大國,建筑業已經成為國民經濟的重要支柱之一。目前,
建筑能耗約占全國總能耗的三分之一以上,
民用建筑和
公共建筑單位能耗水平是歐洲的四倍,美國的三倍,不節能的建筑占到95%,這與國家倡導的和諧社會、節能政策是不相匹配的!按照國家節能目標和“十一五十大重點節能工程實施意見”的要求,新增建筑將實施50%的節能目標,北方嚴寒地區以及四大直轄市將實施65%的節能目標。《節能中長期專項規劃》、《政府機構節能工程》等
政策法規的實施,必將極大的推動Low-E
中空玻璃等
節能玻璃的應用。中高檔次的
建筑門窗及幕墻玻璃正向單銀Low-E
中空玻璃以及更高層次的雙銀Low-E鍍膜中空玻璃方向發展。為響應國家法改委《中國
節能技術政策大綱》的精神,實現國家節約能源和保護環境的戰略,實施
建筑節能勢在必行。
低輻射玻璃,具有優異的
隔熱、
保溫性能,在目前全世界能源緊缺、節能和綠色環保呼聲日高的形勢下,是建筑節能中不可缺少的主要
建筑材料之一。信義玻璃走在了時代的前列,深切領會了
節能環保產品的生產和開發的重要性,加大了研發投入力度,每年拿出銷售額的1%投入研發新產品,信義玻璃開發的系列節能環保產品,如可鋼化的單銀Low-E玻璃、雙銀Low-E玻璃、陽光控制膜玻璃等各種品種,同時具備開發其它
鍍膜玻璃產品的能力,如
減反射膜玻璃、高反射膜玻璃、
自清潔玻璃等。
2低
輻射膜玻璃生產工藝及發展現狀
2.1低輻射膜玻璃的生產工藝[1]
低輻射鍍膜玻璃的生產方法從工藝上可分為“在線”和“離線”兩種。“在線”是指在
浮法玻璃生產線上利用高溫
熱解法生產鍍膜玻璃。高溫熱解法分為
熱噴涂法和
化學氣相沉積法(CVD),目前多采用CVD法。該方法生產的玻璃品種單一、熱反射性能較差,優點是制造成本低、可
熱彎加工。而離線鍍膜是指鍍膜獨立于
平板玻璃的生產過程之后,
真空磁控濺射鍍膜法是一種比較成熟的大面積離線鍍膜方法。真空磁控
濺射工藝制造的鍍膜玻璃,品種豐富多彩、熱反射性能優良、節能特性明顯。其缺點是膜層易被
氧化,熱彎加工性能較差。表1列出了我國現有的主要Low-E玻璃生產線情況。
2.3低輻射鍍膜玻璃的主要品種和性能
信義玻璃工程(東莞)有限公司,擁有目前國內產量、品種、技術含量領先的低輻射鍍膜生產線,采用德國VACT公司先進的真空磁控濺射鍍膜工藝,生產的各種鍍膜產品在膜層物理性質、化學
耐久性能均達到國際一流水平,產品符合國標GB/T18915.1-2002、英國BS6206:1981、美國ANSIZ97.1、澳洲AS/
NIS 2208-1996等標準的要求?筛鶕煌貐^節能的實際需要,為顧客提供不同型號的
高透型LOW-E玻璃、
遮陽型LOW-E玻璃和雙銀LOW-E玻璃,可生產厚度從3mm~19mm,最大尺寸為2400mm×3660mm的產品。
2.3.1高透型Low-E玻璃
1)具有較高的
可見光透射率,
采光自然、效果通透,有效避免“
光污染”危害;
2)具有較高的
太陽能透過率,冬季太陽
熱輻射透過玻璃進入室內增加室內的熱能;
3)具有極高的中遠紅外線
反射率,優良的隔熱性能,較低
U值(
傳熱系數)。
適用范圍:寒冷的北方地區。制作成中空玻璃(膜面在第3面)使用節能效果更加優良。
2.3.2
遮陽型Low-E玻璃
1)具有適宜的
可見光透過率和較低的
遮陽系數,對室外的強光具有一定的遮蔽性;
2)具有較低的
太陽能透過率,有效阻止太陽熱輻射進入室內;
3)具有極高的中遠紅外線反射率,限制室外的二次熱輻射進入室內。
適用范圍:南方地區。它所具有的豐富裝飾性能起到一定的室外實現的遮蔽作用,適用于各類型建筑物。從節能效果看,遮陽型不低于高透型,制作成中空
玻璃節能效果更加明顯。
2.3.3雙銀Low-E玻璃
雙銀Low-E玻璃,因其膜層中有雙層銀層面而得名,膜系結構比較復雜。它突出了玻璃對太陽熱輻射的遮蔽效果,將玻璃的高
透光性與太陽熱輻射的低透過性巧妙地結合在一起,與普通LOW-E玻璃相比,在可見光透射率相同的情況下具有更低太陽能透過率。適用范圍不受地區限制,適合于不同氣候特點的廣大地區。
2.3.4可異地加工LOW-E玻璃
普通LOW-E玻璃的膜系結構中,
金屬膜層是其主功能膜層,質地較軟,與其他膜層
結合力較弱,因此要求在成膜后短時間內必須合成中空玻璃使用。信義玻璃通過改良Low-E玻璃的膜層結構,增強膜層的
附著力與膜層結構的
穩定性,從而制造出可異地加工的Low-E玻璃與可鋼化的Low-E玻璃。
3 Low-E玻璃隔熱節能原理
3.1 Low-E玻璃與普通玻璃性能對比
傳導和
對流的熱流失一經由雙重玻璃
窗控制后,其最重要的熱量流失就是輻射,在低溫和寒冷的氣候中,熱量從室內流失時,它就變得特別重要。低輻射鍍膜玻璃對長波紅外的反射率較高,能將熱輻射反射返回原空間。
我國GB/T18915.2-2002鍍膜玻璃標準中所規定的
輻射率(E)低于0.15的要求,這是普通鍍膜玻璃是無法達到的,而雙銀Low-E鍍膜玻璃具有很低的遮陽系數和很高的可見光透過率,具有很低的K值和U值,可以滿足該要求。測試表明,采用普通
雙層中空玻璃,室內能量的80%通過玻璃傳輸到室外;如果在雙層中空玻璃內側表面鍍上一層無色的低輻射膜,則傳輸到室外的能量可降低到40%,如圖2所示。低輻射鍍膜玻璃窗隔熱性能幾乎可提高一倍,但重量和尺寸并不增加,也不明顯減少陽光的透過。表2反映了不同結構的
玻璃制品對于熱量傳遞的阻隔對比情況,可以看出雙銀Low-E鍍膜玻璃的隔熱性能最優異。
3.2 雙銀Low-E中空玻璃的節能優勢
雙銀Low-E玻璃主要在玻璃表面上利用
磁控濺射法沉積多層膜材,在多層膜層材料中沉積兩層以上的純銀
基材而成的高性能玻璃制品。該膜是一種熱反射原理膜,具有高可見光透射率、極高的遠紅外線反射率,該種覆蓋雙銀層的雙銀Low-E低輻射鍍膜玻璃可將98%以上的遠紅外熱輻射反射回去,可使玻璃的輻射率E值由0.84以上降低到0.15以下,其遮陽系數SC可根據工程需要在0.2~0.7之間調動。
3.3 中空玻璃
暖邊技術的采用
中空玻璃的間
隔條在
導熱系數上也是至關重要,槽
鋁式間隔條的應用非常廣泛,而暖邊技術在國內的應用還較少,它的性能與雙銀Low-E中空玻璃相結合,更體現出節能的優勢,在相同的環境下對比使用,隔熱效果存在明顯提高。表3是木窗、塑窗、鋁窗分別采用鋁間隔條、TGI 暖邊間隔條時,根據現有條件進行計算得出以下數據[4]:
4 針對我國不同地區的節能玻璃設計方案[5]
我國氣候的顯著特點是夏熱冬冷,國家對
室內熱環境的基本要求是:城鎮建筑冬季室內溫度達到18℃,夏季室溫低于30℃。因此,不同氣候區域對于建筑外窗的熱功及
遮陽性能要求各有側重,南方側重于隔熱,北方側重保溫,中原地區則要兩者兼顧。
南方,夏熱冬暖,全年平均日照高,平均氣溫高。我國的夏熱冬暖的南方地區,不考慮冬季取暖,如海南、三亞、廣州、深圳、香港、澳
門等城市。我們需要:低的遮陽系數、低的U值、可供選擇的可見光透過率,優先選用遮陽型Low-E玻璃,雙銀型Low-E玻璃。
對于北方,冬冷夏暖,全年平均氣溫低。我國的東北地區,日照充足,全年寒冷時間長達50天以上,夏季暖和,晝夜溫差大。典型城市:
哈爾濱、沈陽。我們需要:相對高的遮陽系數、低的U值、可供選擇的可見光透過率,優先選擇高透型Low-E玻璃。
而長江中下游地區,冬季寒冷,夏季炎熱,冬天和夏天持續時間較長。典型城市:上海、南京、武漢、杭州等。我們需要:相對低的遮陽系數、低的U值、可供選擇的可見光透過率,優先考慮選用遮陽型Low-E玻璃和雙銀Low-E玻璃。
6展望
21世紀的前20年是我國建筑業發展的黃金時期,人口紅利的到來使得人民對住房的需求強烈,舒適性和環保人性化的建筑是人們看重的根本。目前,我國每年建成的住房面積達16~20億平方米,約占世界年總建筑面積總量的一半,預計到2010年底,我國房屋建筑面積為519億平方米,其中城市171億平方米,到2020年底,我國房屋建筑面積為686億平方米,其中城市261億平方米,建筑規模極其巨大[6]。然而,既有的近400億平方米的建筑中99%以上的為高能耗建筑,新建的也大部分屬于高能耗建筑,單位建筑面積的
采暖費用約為發達國家的3倍以上,按照目前的發展水平,到2020年,我國的建筑能耗將達到10.89億噸標準煤,空調的高峰負荷相當于10座三峽電站的滿負荷運行。在公共建筑的全年能耗中,大約50%~60%消耗于空調制冷與采暖系統,而在這部分能耗中,大約20%~50%是由外
圍護結構傳熱所消耗。在整個圍護結構中,通過玻璃傳遞的熱量遠高于其他圍護結構。在現代化公共建筑中,大面積采用玻璃已成為趨勢,在
玻璃幕墻和
門窗中,玻璃面積與框材相比占控制地位,是玻璃幕墻和門窗傳熱的主要部位。而目前,很多業主和發展商都沒有考慮到今后整棟樓長期的采暖、制冷所需的費用,而對工程的一次性高投資產生疑惑。我們需要
建筑設計師根據工程的實際地理位置和氣候變化進行合理的計算,得出所使用的節能材料,這樣才能夠降低整棟大廈終身的驚人耗電費用。
我國是一個能源匱乏的國家,建筑節能勢在必行。作為
建材中使用最為廣泛的材料之一,玻璃也是
建筑幕墻結構中最為核心的一部分。在建筑美學設計上,不僅要要達到建筑采光要求、讓人獲得空間美感,更要滿足《
公共建筑節能設計標準》GB50189、《
建筑玻璃應用技術規程》
JGJ113-2003等規定的要求。2008年北京的綠色奧運、環保奧運,奧運
配套設施建設大量采用最新的節能環保材料,再到上海世博園的規劃與設計,無不體現了國家的節能政策和導向。隨著社會經濟的發展,為實現國家“十一五”的節能目標,具有“綠色”、“環保節能”特性的單銀Low-E中空玻璃、雙銀Low-E鍍膜中空玻璃等將成為公共建筑和民用建筑的首選產品和主流產品,未來整個建筑業的強力需求必將推動我國整個建筑
玻璃行業的迅猛發展。
參考文獻
[1]漢斯·瓊徹·格雷瑟,大面積
玻璃鍍膜,上海交通大學出版社,2006.
[2]戴法震 中國建筑材料科學研究院 《鍍膜玻璃生產現狀與發展》
[3]艾博理,《我國建筑鍍膜玻璃的生產發展和市場》,建筑玻璃與工業玻璃,2006,4:22-30.
[4]張健,彭春雷,泰諾風TGI 暖邊間隔條[R], 2006.
[5]董鏞,張浙軍,Low-E玻璃推廣應用及離線鍍膜技術的新進展,2006年中國玻璃行業年會論文集.
[6]王政,Low-E玻璃符合中國建筑節能戰略要求,建筑玻璃與工業玻璃,2007,2:5.
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