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摘要：本次首次提出將非透明幕墻太陽(yáng)光吸收率作為表征非透明幕墻熱工參量之一，并可將其應(yīng)用于非透明幕墻節(jié)能設(shè)計(jì)中。
關(guān)鍵詞：非透明幕墻 熱工參量太陽(yáng)光吸收率
一、 前 言
金屬幕墻、石材幕墻、人造板幕墻等統(tǒng)稱為非透明幕墻，其熱工性能要求與普通墻體相同，表征其熱工性能參量長(zhǎng)期以來(lái)僅采用傳熱系數(shù)。傳熱系數(shù)表征的是室內(nèi)外環(huán)境熱量的傳遞，對(duì)于太陽(yáng)光是否照射非透明幕墻無(wú)關(guān)。直覺告訴人們，有無(wú)太陽(yáng)光照射，對(duì)于非透明幕墻室內(nèi)外傳遞的熱量應(yīng)該是不一樣的。本文首次引入表征非透明幕墻除傳熱系數(shù)外的另一參量，對(duì)于非透明幕墻節(jié)能效果具有全新意義。
二、 光與熱
太陽(yáng)光中是否有環(huán)境熱量?許多人認(rèn)為有。實(shí)際上，太陽(yáng)光中沒有環(huán)境熱量，但太陽(yáng)光具有熱效應(yīng)。
太陽(yáng)的表面溫度大約6000℃，內(nèi)部溫度更高。太陽(yáng)光是地球上幾乎一起生命所需熱量的來(lái)源，因此一般認(rèn)為太陽(yáng)光“很熱”�，F(xiàn)代科學(xué)認(rèn)為，熱是組成物質(zhì)分子的熱運(yùn)動(dòng)。根據(jù)斯蒂芬—波爾茲曼定律，任何物體，只要溫度在0K以上，由于分子的熱運(yùn)動(dòng)，每時(shí)每刻都在輻射電磁波，無(wú)需介質(zhì)。其輻射的能量密度為：
太陽(yáng)光中雖然沒有熱量，但是太陽(yáng)光有熱效應(yīng)，即太陽(yáng)光照射在物質(zhì)表面上，物質(zhì)吸收太陽(yáng)光子獲得能量，使得物質(zhì)中分子的熱運(yùn)動(dòng)加劇，溫度升高，特別是太陽(yáng)光中的近紅外線的熱效應(yīng)更顯著。這也就是太陽(yáng)光溫暖地球的機(jī)理。
圖一 太陽(yáng)光譜和熱輻射波譜
按照斯蒂芬—波爾茲曼定律，只要高于0K，如何物質(zhì)都在輻射熱輻射，人們所在的空間充滿了熱輻射。北方冬季，人們主要采用暖氣采暖，暖氣使得房間溫暖的主要途徑就是暖氣向其周圍不斷發(fā)射熱輻射。由于熱輻射位于遠(yuǎn)紅外線，人們只是看不見而已，但是遠(yuǎn)紅外線無(wú)時(shí)不刻環(huán)繞在人們周圍。
三、 建筑玻璃傳熱機(jī)理及表征方法
圖二是浮法玻璃的光譜圖。由圖二可見，浮法玻璃對(duì)于太陽(yáng)光幾乎是完全透明的，而對(duì)于熱輻射則是完全不透明的，這也是玻璃能夠作為維護(hù)材料使用的根本原因。試想，如果玻璃對(duì)于熱輻射是透明的，那么對(duì)于熱量即沒有室內(nèi)外之分，熱量在室內(nèi)外之間傳遞沒有任何阻力，玻璃也就不能作為維護(hù)材料使用了。
圖二 浮法玻璃光譜圖
圖三表示了浮法玻璃對(duì)于太陽(yáng)光的傳播特性。
圖三 浮法玻璃太陽(yáng)光傳播
圖中顯示，85%的透射比稱為太陽(yáng)光的一次透射比或直接透射比，這85%透過(guò)的是太陽(yáng)光。2%的透射比稱為二次透射比或再次透射比，這2%透過(guò)的就不是太陽(yáng)光了，雖然它源于太陽(yáng)光，但它是玻璃吸收部分太陽(yáng)光，使得自身溫度升高，向室內(nèi)發(fā)射的熱輻射，即這2%透過(guò)的是遠(yuǎn)紅外線。太陽(yáng)光一次透射比加上二次透射比稱為太陽(yáng)光總透射比，也稱太陽(yáng)得熱系數(shù)。。
玻璃的熱工性能由其傳熱系數(shù)和太陽(yáng)得熱系數(shù)表征。
四、 非透明幕墻的傳熱機(jī)理及表征方法
非透明幕墻對(duì)應(yīng)室內(nèi)外環(huán)境熱量和太陽(yáng)光的傳遞機(jī)理如下：
在非透明幕墻節(jié)能設(shè)計(jì)中，對(duì)于夏熱冬冷和夏熱冬暖地區(qū)，非透明幕墻的太陽(yáng)光吸收率 應(yīng)盡可能地小，以降低夏季太陽(yáng)光向室內(nèi)傳遞的熱量。在寒冷地區(qū)，特別是嚴(yán)寒地區(qū)，非透明幕墻的太陽(yáng)光吸收率 應(yīng)盡可能地大，以增加冬季太陽(yáng)光向室內(nèi)傳遞的熱量。通過(guò)調(diào)整非透明幕墻材料、材料表面或材料表面狀態(tài)都可達(dá)到改變其太陽(yáng)光吸收率的目的。
四、結(jié)束語(yǔ)
透明幕墻的熱工性能由傳熱系數(shù)和太陽(yáng)得熱系數(shù)(與太陽(yáng)光總透過(guò)率是同一參量)表征，非透明幕墻的熱工參量由傳熱系數(shù)和太陽(yáng)光吸收率表征，理論完整了。后續(xù)工作就是如何將非透明幕墻太陽(yáng)光吸收率定量應(yīng)用于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中。
作者單位：北京中新方建筑科技研究中心
