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Low-E玻璃的熱工性能評價指標

      引言

  隨著全球能源供應危機的日益加劇,能源將成為制約各國經濟的主要因素。我國提出了社會經濟和能源可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略,建設節(jié)約型社會,在實現(xiàn)國民經濟快速發(fā)展的同時努力降低單位GDP的能源消耗。而建筑行業(yè)的節(jié)能潛力巨大,在不斷提高人們居住環(huán)境舒適度的同時,降低建筑耗能總量,有效緩解能源的供需矛盾,既具有實際經濟意義,又具有重要的社會意義和環(huán)保價值。建筑物中通過門窗散失的熱量約占整個建筑物采暖或制冷能耗的50%,而通過玻璃流失的熱量約占整個窗戶流失熱量的80%。因此,如何降低經玻璃流失的熱量損失對整個建筑物的節(jié)能至關重要。

  Low-E玻璃由于其對長波紅外輻射具有良好的阻擋作用,而紫外及可見光基本通過,具有優(yōu)異的隔熱、保溫性能。是降低建筑物能耗的有效途徑。

  1 Low-E玻璃節(jié)能原理

  1.1 太陽輻射光譜

  如圖1所示,太陽輻射主要集中在可見光部分(380~780nm),波長大于可見光的紅外線(>780nm)和小于可見光的紫外線(<380nm)的部分較少。在全部輻射能中,波長在150~4000nm的占99%以上,且主要分布在可見光區(qū)和紅外區(qū),前者占太陽輻射總能量的約50%,后者占約43%,紫外區(qū)的太陽輻射能很少,只占總量的約7%。

      圖1中NIR是近紅外波段,近紅外輻射照射到物體(如建筑物、室內家具)上時,將會轉換成遠紅外線再次輻射出來。IR是遠紅外區(qū),是22 ℃黑體的遠紅外輻射強度,暖氣、人體、炎熱路面等所發(fā)出的熱輻射主要集中在此波段上。

  1.2 各種Low-E玻璃的透過光譜分析


      分析圖2、圖3可知,與普通玻璃相比,鍍膜玻璃在近紅外波段內的透過相應減少,且從單銀到雙銀再到三銀明顯減少,從而阻擋熱輻射。尤其是三銀Low-E玻璃,具有高的可見光透過率,從而保證了高的采光性,同時具有最低的近紅外透過率,從而有效地阻擋了熱輻射。

  2 Low-E中空玻璃的傳熱原理

  由于離線Low-E玻璃極易氧化,故不會單片使用。通常Low-E玻璃是由2片或多片玻璃組合而成,每片玻璃間用硅酮膠密封形成中空腔,中空腔內充有干燥的空氣或惰性氣體。

  根據能量傳遞原理,如圖4所示,當Low-E中空玻璃兩側有溫差時,熱量就會從溫度高的一側通過構件傳遞到溫度低的一側。其傳熱可分為兩部分,一部分為太陽直接傳熱SHGC,另一部分為室內外溫差引起的傳熱。


 

      室內外溫差引起的傳熱主要包括:(1)室外環(huán)境與構件外表面的輻射與對流;(2)各層玻璃板內部的熱傳導;(3)中空腔內氣體的導熱、對流;(4)中空腔玻璃板之間的輻射;(5)構件內表面與室內環(huán)境的輻射與對流。

  3 Low-E中空玻璃的熱工性能評價指標

  根據Low-E中空玻璃的傳熱原理,引用以下參數來評價Low-E中空玻璃的熱工性能。

  3.1 傳熱系數

  所謂傳熱系數是指在構件兩側溫差為1 ℃時,單位時間、通過構件單位面積所傳遞的熱量叫總傳熱系數。目前國內普遍使用美國標準的U值,對于整個門窗系統(tǒng)用Uw來表示,而本文研究的Low-E中w空玻璃用Ug來表示。

  根據Low-E中空玻璃的傳熱原理,Ug可用下式g來計算:

  1/Ug =1/ho+1/hi+Σ1/(hg+hr)+Σ(dm+rm)(1)

  其中: h =4ΣT3/(1/E1+1/E2-1) (2)

  式中:ho、hi─分別是玻璃室外側、室內側表面的換熱系數;

  hg ─第n間隔層氣體的傳熱系數(包括對流和傳導),普通單中空玻璃n取1,雙中空n取2,依次類推;

  hr─第n間隔層兩側玻璃表面的輻射傳熱系數,普通單中空玻璃n取1,雙中空n取2,依次類推;

  E1、E2─第n間隔層兩側玻璃表面的輻射率,普通單中空玻璃n取1,雙中空n取2,依次類推;

  dm、rm─分別是第m層玻璃的厚度和熱阻;普通單中空玻璃有兩塊,m取2,雙中空m取3,依次類推。

  綜合式(1)、式(2)可知影響Low-E中空玻璃U值的因素有以下幾點:

  3.1.1輻射率E

  圖5是以4 mm Low-E玻璃+12 mm間隔框充90%氬氣+4 mm白玻的Low-E中空系統(tǒng)的Ug值與輻射率關系的實測圖:


 

 

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