节能玻璃研究

节能玻璃研究（精选10篇）

节能玻璃研究 篇1

0 引言

建筑节能是节能减排的重要内容之一。目前,发达国家的建筑能耗占社会总能耗的43%,中国占到40%;门窗能耗通常占建筑能耗的45%～50%,占社会总能耗的15%～20%。欧洲现行门窗标准中要求,门窗的传热系数K值为1.3,而我国现行标准要求的门窗平均传热系数K值约为3.5左右,按我国现有城镇建筑面积约430亿平方米,如果采取有效的建筑构造措施,达到欧洲现行门窗标准,使每年每平米建筑因门窗部分可节约10千克标准煤,则我国每年可节省标准煤4.3亿吨,约为中国全年煤炭产量的20%,门窗节能的重要性足以显现。

1 门窗热量传递及节能分析

门窗是室内外沟通的主要渠道,它首先要满足人们日常需要的采光、日照、通风、视野等要求,同时还要具备保温、隔热、隔声等性能。作为建筑外围护构件之一,在建筑被动节能方面,窗户的保温能力是最低的。对于寒冷地区采暖建筑的窗户,其热量传递方式包括三个方面:一是对流传热,由于气体存在温度差,气体各部分之间发生相对位移,冷热气体相互掺混所引起的热量传递。对流只在门窗空隙间热冷气流的循环流动,带动热量交换产生热量损失。二是热传导,物体之间不发生相对位移,依靠分子、原子及自由电子等微观粒子的热运动而产生的热量传递。热传导通过物体本身的一个面把热量传导至另一个相对的面。在门窗中,热传导只发生在框扇与玻璃之间。在传热中,导热现象总结为傅里叶定律,这条定律说在单位时间内通过该层面的导热量与当地温度变化率及平板面积成正比。三是辐射传热,物体通过电磁波以射线的方式进行能量传递。辐射传热是建筑窗体热传导的主要途径之一。透明玻璃厚度在10 mm以内时,其辐射传热占总能力的71.9%以上。

窗户由窗框和玻璃组成,窗框面积仅占窗总面积的15%～30%,窗的面积越大,框所占比例越小,玻璃面积占窗面积的70%～85%,因此玻璃是保温隔热节能的关键。不同的玻璃与窗框,其光学与热工性能是不同的。建筑中常用的玻璃有普通透明玻璃、吸热玻璃、反射玻璃、高透光型Low-E玻璃及遮阳型Low-E玻璃等种类。图1为普通透明玻璃光热传导性能。

从图1中看出,6 mm厚的普通透明玻璃,对太阳辐射能具有79%的透过率,这说明来自室外的太阳辐射能量大部分可透过;但夜晚或阴雨天气时,室外无太阳辐射能,透明玻璃吸收室内物体热辐射能量的79%,使玻璃自身温度升高,然后再通过自身向室内、外辐射和对流交换其热量,使室内热量通过这种方式泄向室外,从而减低和消耗了室内热量。

吸热玻璃是能吸收大量红外线辐射能、并保持较高可见光透过率的平板玻璃。吸热玻璃与普通平板玻璃相比具有如下特点:(1)对太阳辐射热的吸收率很高。以6 mm厚的普通透明浮法玻璃为例,在太阳光照射下总透过热为84%,而同样条件下吸热玻璃的总透过热量为60%。吸热玻璃的颜色和厚度不同,对太阳辐射热的吸收程度也不同。(2)可以吸收太阳的可见光,减弱太阳光的强度,起到反眩作用。(3)具有一定的透明度,能吸收一定的紫外线。图2为热反射镀膜玻璃的光热传导性能。从图2看出,太阳能在透过蓝色和铜色玻璃,由玻璃吸收再辐射和对流的能量分别为39.6%和34.6%,与图1中的透明玻璃相比,吸热玻璃有明显的优势。

Low-E(Low-Emissivity)玻璃也称低辐射玻璃。Low-E玻璃是采用真空磁控溅射方法在玻璃表面镀上含有一层或两层银层的膜系,来降低能量吸收或控制室内外能量交换,保障生活、工作的舒适性,并以此达到环保节能的目的。太阳辐射能量的波长97%以上集中在波长为0.3～2.5 μm的波段范围以内;而室内的物体温度均在100℃以下,其辐射能量集中在波长2.5 μm以上的长波段。如果将窗户作为物体热量传递的界面,那么我们希望我国北方的高纬度地区,室外的辐射能量传进来,而室内的辐射能量不要辐射出去。以辐射的波长为界时,室内、室外辐射能的分界点就在2.5 μm波长处。

Low-E玻璃不同于其他玻璃的突出特点是:它对0.3～2.5 μm的太阳能辐射具有60%以上的透过率,也就是说,晴天来自室外的太阳辐射能量可大部分透过Low-E玻璃。但在夜晚和阴雨天气,室外没有太阳辐射能的情况下,与普通的透明玻璃不同的是,Low-E玻璃不是将建筑物室内物体的热辐射的大部分通过自身向室内、外辐射和对流交换其热量,消耗室内热量。而是将约50%以上的辐射热反射回室内,仅有少于15%的热辐射被其吸收后通过再辐射和对流交换散失。这样,Low-E玻璃不仅可以有效地将太阳能辐射进室内,又能阻止室内的热量向室外泄露。

由于Low-E玻璃的这一特性,使其具有控制热能单向流向室内的作用。应用“Low-E”窗玻璃的建筑其室内温度保持相对较高,因此在冬季不结霜,这样也给人们提供了一个较为舒适宜居和节能的室内环境。“Low-E”玻璃也能够阻挡大量的紫外线透射,防止室内的物品退色。图3中几种玻璃在波长大于3.0 μm的波段区其透过率接近于零。而建筑物内外受热面受热后向外辐射的能量其波长都超过3.0 μm,因此,上述几种玻璃都有温室效应,也就是说都能将较多的太阳辐射能透入室内。

2 玻璃的光线特性分析

目前,建筑工程中常用的玻璃有普通透明玻璃、吸热玻璃、反射玻璃、高透光型Low-E玻璃及遮阳型Low-E玻璃。这些玻璃的波长与透射率之间的关系见图3。从图3中可以看出,在可见光波段中,普通透明玻璃的透射率最高,但它在长波段即近红外波段的透射率也相当高。因此,这种玻璃的透光能力很高,透太阳辐射热的能力在这几种材料中也是最高的。高透光型Low-E玻璃在可见光范围内的透射率仅次于普通透明玻璃,但它在近红外波段的透过率很低,有效的阻止了紫外线的照射。根据以上特点,不同地区和不同朝向的建筑门窗应选用不同的玻璃。

对于冬季阳光充足的地区,在南向的窗户用普通透明玻璃效果较好,因为冬天太阳的高度角低,房间内能得到大量的太阳辐射热,在夏天,太阳的高度角高而容易被遮挡,没有大量的辐射热投射进去,起到了冬暖夏凉的作用。对于面向东西的窗,由于夏天东西向的太阳高度角偏小,为防止过多的热量投射进来,应采用Low-E玻璃,使其只透过可见光部分。

3 结束语

为室内环境提供充足的自然光线与自然通风是门窗的重要属性之一。对于普通透明玻璃、吸热玻璃、反射玻璃、高透光型Low-E玻璃及遮阳型Low-E玻璃,他们分别适用于不同地区、不同朝向及用途的玻璃。

Low-E玻璃在建筑门窗节能及透光性能中都有其突出的优点。在建筑中,它不仅能将较多的太阳辐射能透入室内,且能阻止室内热能向外辐射,保持室内有一个舒适的热环境。

摘要：本文对建筑中的外门窗在太阳辐射热的传递与利用,对几种玻璃光在不同波段情况有效光的传递等方面作了分析研究,得出了不同的太阳高度角下、建筑不同朝向的窗户应选用的建筑门窗玻璃。并特别指出Low-E玻璃对建筑节能有着突出的优势。

关键词：建筑门窗,热量传递,Low-E玻璃,能量辐射,采光性能

参考文献

[1]江亿,薛志峰.北京市建筑用能现状与节能潜力分析[J].暖通空调,2004,34(9):24.

[2]孙秀竹.居住建筑中围护结构节能构造分析[J].石油大学学报:自然科学版,2004,28(6):84.

[3]孙秀竹,高玲.寒冷地区建筑窗体节能分析和技术措施[J].建筑技术,2009(4).

[4]周婷婷,陈宏俊.高性能低辐射玻璃的研究进展及应用[J].国外建材科技,2004,25(3).

[5]王荣光,沈天行.可再生能源利用与建筑节能[J].北京:机械工业出版社,2004:1.

[6]赵西安.建筑幕墙工程手册(上册)[M].北京:中国建筑工业出版社,2002.

[7]吴硕贤.绿色建筑技术要点及推行绿色建筑的建议措施[J].建筑学报,2011(9).

[8]任乃鑫,蒋文杰,王磊.中芬低碳节能住宅技术研究[J].建筑学报,2011(9).

玻璃幕墙与建筑节能 篇2

玻璃幕墙的优点与缺点并存

玻璃幕墙是一种美观新颖的建筑墙体装饰方法，是现代高层建筑的显著特征。它于上个世纪80年代左右传入我国，雨后春笋般出现在大中城市里（图1）。

玻璃幕墙有其独特优势，首先是外观华丽大方，具有现代办公气息，起到强化建筑外立面的效果; 其次，玻璃幕墙视野开阔，通透性强; 第三就是写字楼进深相对较大，对采光的要求相对较高，玻璃幕墙更容易满足写字楼的这种设计要求（图2）。

与众多优点相对应的是，玻璃幕墙的缺点也相当明显。大面积采用玻璃幕墙的建筑物造成的危害之一，就是光污染。所谓玻璃幕墙的光污染，是指高层建筑的幕墙上采用了镀膜玻璃或者涂膜玻璃，当直射的日光和天空光照射到玻璃表面上时，由于玻璃的镜面反射而产生“反射眩光”。镜面建筑物玻璃的反射光，反射率高达82％～90％，光几乎全被反射，比阳光照射更强烈，大大超过了人体所能承受的范围（图3）。夏日将阳光反射到居室中，能使室温平均升高4～6℃。

长时间在白色光污染环境下工作和生活的人，容易产生视力下降、头晕目眩、失眠、心悸、食欲下降及情绪低落等类似神经衰弱的症状。在玻璃表面镀膜的原意是为了防止大楼内的温度过高，达到遮挡室外光线的作用，但这种方式不论春夏秋冬，都将室外能量一概拒之窗外，反而降低了建筑的通透性。其实，解决室内温度升高的问题，除了在玻璃表面镀膜，人们发现，还可以采取其他的方法，比如采用——

点式玻璃幕墙

传统的玻璃安装都是框架式的，即每一块玻璃配有一个框架。在大型的建筑中，这些框架一般都采用重量轻、坚固耐用的合金，而这种框架结构不利于阻止室外热能进入到室内。为了解决这个问题，建筑师们设计出了“点式幕墙”。

点式幕墙是将玻璃的固定方式由传统的框接（即框架式），变为采用高强金属栓接。一般每块玻璃只需四个固定点，由不同形式的金属受力支撑体系固定金属栓。玻璃可以是单层或是中空的钢化玻璃，先钻孔再钢化；金属栓一般采用高强不锈钢。二者之间的固定有多种方式，通常采用“万向节”式的调节方式。

点式玻璃幕墙是随着玻璃制造业、金属结构的加工技术、密封材料的发展而产生的现代建筑技术，这一体系的突出特点是：最大限度地表现了玻璃材料的通透性、最充分地显示出金属材料的结构魅力。它可以按照不同的建筑空间形态，设计出独特的结构支撑体系，所以这种体系可以适应不同建筑的需要，用不同的方式表达建筑的语言。远远望去，整栋大楼的墙体像是一整块透明的玻璃做成的，非常与众不同（图4）。

室外遮阳帘幕

点式玻璃幕墙良好的通透性适合冬天阳光照进来给室内取暖，以减少空调和暖气的使用量，达到节能的效果，但是在夏天怎么办？点式玻璃幕墙能不能完全阻隔住酷暑烈日的烘烤呢？人们发现只要在点式玻璃幕墙挂一层窗帘，难题便迎刃而解了。可是窗帘怎么会挂到室外去呢？这就是独特的室外遮阳体系。

在玻璃上采用镀膜，不论春夏秋冬，都会将室外能量一概拒之窗外。其实在冬季，人们需要阳光尽可能将能量传到室内。而室外遮阳帘幕采用垂卷式系统，与点式幕墙的设计结合在一起，帘幕全部收回时，完全隐藏在幕墙的框架内，一点也感觉不到它的存在。帘幕系统完全由计算机智能控制，能够自己根据气候的变化来决定帘幕的收放，在恶劣气候下，它更会强行收回帘幕，以确保设施的安全性。

建筑节能的理想途径

透明玻璃加室外遮阳体系是合理解决节能和有效利用日光能源的理想途径。一座具有32%直接受光面的建筑物，从太阳获得的热量，占其吸收各种热量总和的28%；而采用遮阳体系对于缓解太阳热负荷十分有效，内遮阳系统可减少这种热负荷的50%左右，而外遮阳系统可以减少这种热负荷的75%左右，由此可见，外遮阳比内遮阳有效得多。这是由于内遮阳系统在玻璃窗内所引起的温室效应，不可避免地使室内热量积聚，而外遮阳系统则不受这种效应的制约。

节能玻璃研究 篇3

内置百叶中空玻璃作为一种从国外引进的新产品,相对于单层玻璃和中空玻璃比较多的热工性能研究[2,3,4,5],国内对它的节能性能研究较少[6]。为此,江苏省建筑工程质量检测中心设计研制了一套利用模拟太阳光源的遮阳系数测试平台,对普通内置百叶中空玻璃模拟夏季太阳光标准环境中不同工作状态下的遮阳系数和玻璃内外表面温度进行实验研究。通过测试数据分析,得到内置百叶中空玻璃窗中百叶帘关闭时的遮阳系数和百叶帘关闭、水平和收拢3种状态下玻璃内外表面温度变化对其整体遮阳节能效果的影响。

1 实验

1.1 模拟太阳光源测试原理

在设定的环境空间内,包括一定的温度和风速,模拟太阳光源装置提供满足实验要求的光源,来模拟夏季室外太阳辐射;测试时内置百叶中空玻璃安装在热计量箱的洞口内,模拟太阳光源垂直照射在内置百叶中空玻璃上,计量箱内环境模拟室内空气温度、风速,通过计量箱内外的各种计量元件传输至电脑进行采集。在相同测试环境下,将内置百叶中空玻璃窗的百叶帘设为关闭、水平和收拢3种状态,各状态经长时间运行,待整个测试平台达到稳定状态后,分别测出百叶帘关闭时的遮阳系数和3种状态下的内置百叶中空玻璃内外表面的温度。

1.2 实验设备与实验样品

利用模拟太阳光源的遮阳系数测试平台,将内置百叶中空玻璃安装于测试平台上,在内置百叶中空玻璃内外表面均匀布置若干个热电偶温度传感器(见图1)。

为避免模拟太阳光源对温度传感器的影响,在其表面贴上铝箔,并使其与玻璃表面紧密接触。内置百叶中空玻璃温度测试布局:试件外侧空气温度To、玻璃外表面温度T1、玻璃内表面温度T2、计量箱内(试件内侧)空气温度Ti,分别由热电偶温度传感器测量,布局示意见图2。温度数据由采集仪自动采集并通过测试软件输出。

内置百叶中空玻璃基本参数:5CLmm+19A内置百叶帘+5CL mm,外形尺寸1500 mm×1500 mm,百叶帘尺寸1410mm×1435 mm,帘片收拢自身高度65 mm,百叶帘片材质为铝合金,表面粉末喷涂处理,宽度12.5 mm。

1.3 实验工况

参考建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程的规定[7],计量箱内(试件内侧)空气温度Ti设置为25.0℃,环境空间温度设置为30.0℃。测试平台启动后,各种实验数据通过计算机进行控制和采集。内置百叶中空玻璃实验顺序为:百叶帘关闭、水平、收拢状态。在内置百叶中空玻璃表面典型位置放置太阳辐射传感器,测试模拟太阳光源辐射照度。3种状态分别经过长时间的运行,待整个测试系统达到稳定状态后,实验数据分别选取连续的24组。3种状态下,模拟太阳光源辐射照度测试均值见图3。

2 结果分析

2.1 内置百叶中空玻璃遮阳系数分析

利用模拟太阳光源的遮阳系数测试平台测得试件在百叶帘关闭状态时的遮阳系数为0.28。采用美国劳伦斯伯克利国家实验室LBNL开发的Window 6热工计算软件,在相同工况下,理论模拟试件在百叶帘不同关闭角度时的遮阳系数,见表1。

测试样件百叶帘关闭时帘片角度在60°~70°,百叶帘区域约占试件总面积的90%(见图4)。

遮阳系数测试结果0.28等效于理论计算模拟0.25,与表1中百叶帘关闭角度为60°~70°的理论模拟结果相近,百叶帘关闭状态时能阻挡65%~70%的太阳辐射热量。

2.2 玻璃外表面温度分析

图5为内置百叶中空玻璃3种状态下玻璃外表面平均温度T1,百叶帘关闭状态T1为50.4℃、水平状态T1为47.8℃、收拢状态T1为46.1℃。

由图5可以看出,相同工况条件下:百叶帘关闭、水平和收拢3种状态下的玻璃外表面平均温度存在明显的差异;百叶帘关闭状态下的玻璃外表面平均温度最高,收拢状态下玻璃外表面平均温度最低,水平状态下玻璃外表面平均温度介于百叶帘关闭和收拢状态之间。

文献[8]中,中空玻璃空气层的辐射传热占第一位,热传导其次,对流仅占极小的比例。因此,要提高空气层的隔热能力最主要的是减少辐射传热和传导传热。百叶帘关闭状态时,百叶帘可以减少空气层辐射传热和传导传热,同时辐射到百叶帘的光线又反射到外侧玻璃,从而造成室外侧玻璃温度整体升高,因而百叶帘关闭状态下的玻璃外表面温度最高。

2.3 玻璃内表面温度分析

图6为内置百叶中空玻璃3种状态下玻璃内表面平均温度T2,T2较为稳定,3种状态T2为37.0℃左右,温度波动值在±0.4℃内。

由图6可以看出,相同工况条件下,百叶帘关闭、水平和收拢3种状态下的玻璃内表面平均温度比较接近;百叶帘的状态对玻璃内表面平均温度影响较小。

2.4 内置百叶中空玻璃节能分析

图7为内置百叶中空玻璃3种状态下玻璃内外表面温差,关闭状态时的温差均值为13.8℃,水平状态下的温差均值为10.5℃,收拢状态下的温差均值为9.0℃。水平和收拢状态时玻璃内外温差实验结果与文献[9]中6 mm+12A+6 mm普通中空玻璃内外表面温差比较吻合,这2种状态下其与中空玻璃的热工性能比较一致,可把其视为普通中空玻璃。

将内置百叶中空玻璃窗的百叶帘关闭状态传热系数(K值)与普通中空玻璃的传热系数(K值)对比发现,内置百叶中空玻璃窗百叶帘关闭状态的K值为2.1~2.2 W/(m2·K),普通中空玻璃窗的K值为2.9 W/(m2·K);百叶帘关闭状态时比普通中空玻璃节能性能可提升24.1%~27.6%。相同工况下,百叶帘关闭状态比水平状态温差偏高3.3℃,关闭状态比水平状态可以多遮挡约23.9%太阳得热量;百叶帘关闭状态比收拢状态温差偏高4.8℃,关闭状态比收拢状态可以多遮挡约34%太阳得热量;百叶帘关闭状态与百叶收拢时节能性能提高比与对应状态下的K值提高基本一致。

3 结论

利用模拟太阳光源的遮阳系数测试平台,可以比较准确地测试出内置百叶中空玻璃在百叶帘关闭时的遮阳系数和百叶帘关闭、水平和收拢3种状态下的玻璃内、外表面温度。

在相同工况下,百叶帘使用状态对内置百叶中空玻璃的节能性能起主要作用。百叶帘关闭状态时能阻挡65%~70%的太阳辐射热量;百叶帘关闭状态与百叶收拢时节能性能提高比与对应状态下的K值提高基本一致。

参考文献

[1]JG/T255—2009,内置遮阳中空玻璃制品[S].

[2]亓文斐,宿海燕.玻璃在建筑节能设计中的应用[J].山西建筑,2007,33(29):239-240.

[3]宋海罡.单层玻璃温度场有限元分析[J].门窗,2012(4):48-51.

[4]白莉,齐子姝.玻璃幕墙传热特性分析[J].吉林建筑工程学院学报,2006,23(3):32-34.

[5]石永久,孙巍,王元清,等.点支式玻璃建筑幕墙夹层玻璃温度场及其温度应力分析[J].建筑科学,2010,26(7):57-60.

[6]李磊,姜美琴,张纬.内置百叶中空玻璃遮阳系数的计算[J].门窗,2012(8):57-58.

[7]JGJ/T151—2008,建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程[S].

[8]徐桂芝,马军.提高中空玻璃节能效果的措施[J].中国建材,2003(4):51-52.

节能玻璃研究 篇4

【摘 要】随着社会经济的飞速发展，科学技术也随着进步。越来越多的高新科技广泛融入社会的方方面面，建筑业当然也不例外。如今智能玻璃的诞生，正是科技带给人们的福音。本文的观点建立在《智能玻璃立面》以及《玻璃建筑》这两本专业性极强的参考书的基础上，从节能玻璃立面本身出发，来探讨建筑设计中智能玻璃立面的节能作用，以供同行们参考。

【关键词】智能玻璃；立面；节能；建筑设计

一般来说，智能玻璃立面并不是字面上的玻璃这么单一的意思，它是一个系统，是由玻璃以及辅助的构建共同组成的立面系统。智能玻璃中的“智能”，指的是能够更加灵活的运用热工方面的性能。比如在冬天的时候，能够充分利用太阳能进行室内保暖，在夏天的时候能够自动调节自身性能遮挡阳光，降低室内温度，并且能尽可能避免对室内造成光污染。智能玻璃同时能够保持良好的清洁性，不易染上灰尘，并且能够与暖通系统很好结合起来。只能玻璃之所以能够有这么多普通玻璃望尘莫及的有点，原因主要有三：首先是智能玻璃内部的成分已经发生了改变；其次是装置了辅助性的工具进行协助；最后是在智能玻璃内部融入感温和感光的材料，这样就能根绝实际情况进行自动调节，达到智能化。

1.节能玻璃立面

玻璃的热共性大致可以分为两种。一种是通过太阳辐射来观察其透射性能，另外一种是通过比较室内外的温差来观察玻璃的绝热性能。

“吸热玻璃”就如同给玻璃本身穿上一层“植物外衣”，将室外太阳的辐射吸收从而有效降低室内温度。而这层“植物外衣”则是在玻璃中添加金属氧化物，这样则能够改变玻璃的颜色，从而达到有效吸收太阳辐射的目的。因此通过添加相应的成分改变玻璃的颜色，则能够提高其对太阳辐射的吸收系数。有研究显示，八毫米的茶色玻璃对辐射的总透率不足一半。再比如如今在市面上出现的“低辐射玻璃”的镀膜，则能够对不同波长的辐射进行选择性的透射。这种玻璃能够对光波较长的辐射进行透射，但是对其它一些波度的辐射具有很强的反射能力。这种具有选择性的玻璃，不会完全阻挡人体需要的辐射，同时能够将对人体伤害较大的辐射阻挡在外，是实实在在的“智能玻璃”。

单层玻璃的传热系数极大会导致室内外热交换量较大。由两层玻璃组成的中空玻璃有极好的隔热效果，相对于单层玻璃至少可以减少失热。其绝热能力相当于100MM 厚混凝土墙。 如何选择不同品种的玻璃组合成中空玻璃的内外层，直接影响到节能的最终效果。吸热玻璃在夏季吸热后会因自身温度升高而成为一个热辐射源，所以不宜用作内层玻璃。将热反射玻璃用在中空玻璃的内层，不但会影响反射太阳辐射热，而且会减弱玻璃立面的镜面效果。除彩釉镀膜外的其他镀膜一般强度较低，不宜直接露在外面。目前被我国工程界誉为“绝热玻璃”的，是用低辐射玻璃与其他节能玻璃组合而成的中空玻璃 。例如，外层为6MM绿色吸热玻璃、内层为6MM低辐射玻璃、空腔厚度12MM的组合，其太阳辐射热的透射率只有35% ，可见光透射率仍可达到70% 以上。而且由于内层镀膜的反射作用，冬季室内向室外的辐射散热量也大量减少， 绝热性能相当于240MM厚空心粘土砖墙。若采用三层低辐射玻璃， 其绝热性能甚至可达到500MM厚空心粘土砖墙的程度。

建筑师赫尔穆特？里希特在维也纳设计的一所学校建筑，其外围护结构大量使用玻璃， 不但一反以往学校建筑的外观特色， 使建筑呈现开敞透明的效果， 而且最大限度地利用了自然光， 降低了照明能耗。该建筑所采用的一种中空玻璃， 外层是8MM厚的绿色低辐射安全玻璃， 空腔厚度12MM ，内层是表面为密度30%白色斑点（起遮阳作用）的16MM厚安全玻璃，太阳辐射热的透射率为21% ，绝热能力相当于370MM实心砖墙。尤其值得一提的是，一般中空玻璃的窗框或金属连接杆件的绝热能力较差，极易形成热桥，而为这一建筑特别开发并取得专利的“双层玻璃结构绝热系统”，所采用的金属连接杆件只与内侧玻璃连在一起，外侧玻璃通过绝热能力较强的垫块与内侧玻璃粘连，大大地降低了热桥影响，在中空玻璃的空腔内采用透明绝热材料或遮阳填充物，虽然也可改善玻璃立面的热工性能，但成本过于昂贵，技术还不够成熟。遮阳与中空玻璃组合的例子更多的是室内、外遮阳装置。室内遮阳装置易于清洁、维修、安装和调节，其材料的强度要求不高，宜选用热吸收系数低、反射系数高的材料，由于附着在遮阳材料上的太阳辐射热仍然会散失在室内，所以室内遮阳的隔热效果较差。室外遮阳装置可把附着在遮阳装置上的热量留在室外，但由于风霜雨雪的影响， 室外遮阳装置不但需要非常坚固，而且需要加大清洁和维修投入。

2.多重表皮立面

多重表皮立面是在室外可调节百叶或幕帘的外侧，再加一层起保护作用的玻璃，可使遮阳免受风霜雨雪的影响。如果把玻璃、遮阳与建筑的空调、通风和智能控制等技术系统结合在一起，就构成了从狭义角度讲的智能玻璃立面。它在满足室内舒适的基础上，根据室外气候变化和室内的需要， 控制外围护结构的自然采光、 太阳辐射得热、绝热、通风换气和散热等，充分利用太阳能和风能等自然资源，把建筑的空调和照明能耗降到最低。

多重表皮立面的雏形是机械通风表皮立面。其工作原理是，室内废气被空腔内的低气压从室内底部的开口吸入，因受到遮阳装置散失的热量而温度升高，之后被位于空腔上方或下方的机械通风装置抽除。这种玻璃立面可以大大地降低冬季在窗附近的冷辐射影响，还可以在夏季通过在顶棚灯具附近开口抽除灯具附近的热空气，有的甚至可以在冬季通过热交换装置回收热废气中的热量。罗杰斯设计的劳埃德保险公司总部就应用了这一技术！

近几年在部分发达国家建成的许多办公建筑应用了多重表皮立面技术，已发展到可以有组织地透过外侧保护玻璃从室外吸入新鲜空气进入空调系统，实现室内的新风供应 （有的在冬季可以先在空腔内经太阳辐射预热后再形成空调新风），如克里斯托夫·英根霍芬在总部大楼设计中采用的“鱼嘴”式玻璃立面通风结构。位于德国的盖兹总部建筑采用中庭玻璃顶和大面积的玻璃立面，通过大量利用自然采光有效地节约人工照明能耗。

3.结束语

节能玻璃研究 篇5

1 建筑节能玻璃应用现状

1.1 玻璃保温隔热原理

使用玻璃可以传递热能, 方法有两种, 一种是玻璃透明性质能够将太阳能入射与温度场高温区结合起来, 实现温度场高温向低温热辐射的转换;还有一种是将玻璃作为围护结构主要材料, 通过材料热导能够形成一个热流。由此, 在玻璃加工与制造过程中, 需要将玻璃传热系数U与遮蔽系数Se值降低, 能够起到较好的保温、隔热、节能效果[1]。

1.2 当前建筑节能玻璃类型对比

1.2.1 中空与真空玻璃

中空玻璃就是使用2~3层玻璃或者多层玻璃, 每层玻璃都可以均匀分割开, 间隔空腔内有很多的惰性气体或者干燥空气, 传热系数产生于中间的气体层。常规的中空玻璃遮蔽系数高, 隔热效果不是非常好, 主要用在北方寒冷地区作为保温材料。将平板玻璃中间间隙抽空, 形成真空层能够对热量传导与对流进行阻隔, 由此, 传热系数比中空玻璃低很多, 保温性能较优越, 造价是中空玻璃的4~6倍。

1.2.2 热反射玻璃

这种玻璃表面有一层或者多层金属氧化薄膜, 具有较强的反射率与透光性。遮蔽系数较小, 并且可见光率低, 使用以后会对室内采光造成影响。在传热系数上与普通玻璃无过大差异, 保温作用不强。

1.3 Low~E玻璃

Low~E玻璃是一种低辐射玻璃, 这种玻璃表面有一层或者多层金属半导体薄膜, 近红外辐射反射率较低, 而远红外辐射率则较高, 具有良好的透光性与节能效果, Low~E玻璃主要用在复合中空玻璃的制造上, 价格比常规玻璃高。

2 气凝胶透光隔热材料建筑节能玻璃的应用

2.1 气凝胶

气凝胶就是由胶体粒子或者高度聚合分子相互交叉组合的一种三维网络结构, 是一种典型的轻质纳米多孔材料。鉴于具有半透明色彩与较轻的重量, 也被称为“固态烟”。美国宇航局最新研制了一种新型气凝胶, 其密度为2.45kg/m3, 是世界上密度最低的固体[2]。

2.2 气凝胶保温隔热机理

超级隔热材料在预定使用条件下热导率比对流空气热导率隔热材料低。主要分为两种, 一种是真空隔热, 一种是纳米多孔隔热材料。前者在保持高度真空状态上较难, 后者空隙率可达70%~88.5%, 空隙尺寸<40nm, 网络胶体颗粒大小为2~25nm[3]。气凝胶热辐射为2~6um区域内的红外热辐射, 因为具有遮蔽功能, 并且多孔网格结构对热辐射具有隔热板效应, 有着较高的遮挡效率。气凝胶热导率常温下为0.02~0.04w/ (m·K) 。

12mm厚度的气凝胶透光隔热玻璃可见透光率为80%, 太阳透光率为89%;厚度为15mm的高透二氧化硅凝胶可见透光率为72mm。二氧化硅气凝胶具有非常高的使用温度限度, 在800℃的高温下也可以具有多孔网格结构, 并且不会发生变形或者燃烧, 具有较强的防火功能。正是因为具有保温隔热性能与透光性能, 、隔音、隔热能被广泛应用在建筑节能中。在颗粒凝胶应用上, 开发了新型二氧化硅气凝胶透光隔热玻璃, 使用聚甲丙烯酸甲酯薄膜作为气凝胶, 并在玻璃中添加氪气, 太阳能总透射率为38%[4]。

3 结语

本文主要对气凝胶透光隔热材料性能、原理以及在建筑节能玻璃中的应用进行了分析, 可见, 这种隔热材料具有非常明显的隔热、节能与保温效果, 未来发展潜力巨大, 对减少有害物质排放、降低能耗、实现可持续发展上有重要意义。

参考文献

[1]王欢, 吴会军, 丁云飞等.气凝胶透光隔热材料在建筑节能玻璃中的研究及应用进展[J].建筑节能, 2010, 38 (4) :35~37.

[2]张睿, 李雯, 胡子君等.蜜胺~酚醛树脂~甲醛基有机气凝胶纳米孔在裂解过程中的稳定性研究[J].新型炭材料, 2011, 24 (1) :23~27.

[3]张贺新, 赫晓东, 李垚等.碳纳米管掺杂Si O2气凝胶隔热材料的制备与性能表征[J].稀有金属材料与工程, 2011, 36 (z1) :567~569.

节能玻璃研究 篇6

关键词：改性玻璃棉板,外墙外保温,建筑节能

0前言

国内建筑外墙外保温系统以聚苯板薄抹灰系统为主,由于聚苯板薄抹灰系统的主体保温材料为有机可燃聚苯乙烯泡沫材料,如EPS、XPS,这类保温材料易燃烧、烟雾大、毒性大,且耐火性极差,在80℃开始产生熔融变形后滴落,以其作为外墙外保温的建筑一旦失火很难扑救,除了因为聚苯乙烯泡沫材料本身的易燃性之外,其受热快速收缩和熔滴而引起的烟囱效应和敞开效应也是火灾迅速蔓延的关键[1,2,3,4]。

改性玻璃棉板作为一种高效的无机保温材料,与有机聚苯乙烯、聚氨酯等泡沫保温材料相比,具有不燃(A级),不具备火焰点火性和传播性的特点,且其密度小、导热系数低、防火、无毒、化学性能稳定、使用周期长,是一种理想的保温材料,可广泛应用于建筑等各个行业。改性玻璃棉板外墙外保温系统的抗风荷载性能、耐侯性、抗冲击强度等性能均符合JG144—2004《外墙外保温工程技术规程》的指标要求。

1 保温系统的材料组成及构造

1.1 材料组成

玻璃棉板是以碎玻璃、石英砂、白云石、纯碱、硼砂等原料熔成玻璃流体,再将其纤维化,经过喷施特殊的热固性粘合剂压制形成的板状保温材料,如图1所示。

将玻璃棉板应用于建筑外墙外保温系统中,具有良好的防火阻燃、保温节能和隔声降噪的性能,但也存在一些问题:一是玻璃棉板本身垂直于板面方向的抗拉强度较低,普遍低于7 k Pa;二是防水耐碱性能比较差,在碱性环境中易受侵蚀,造成强度大幅下降。针对强度低的问题,我们采用对玻璃棉板进行经纬向缝制的方法提高其垂直于板面方向的抗拉强度,经过缝制,垂直于板面方向的抗拉强度可提高到15 k Pa以上,如图2所示。

针对防水耐碱性能差的问题,采用防水耐碱界面剂将玻璃棉板6面进行包覆的方法,提高其防水性能,同时隔绝玻璃棉板与碱性环境的接触,从而提高其耐碱性能,改性玻璃棉板见图3。

1.2 系统构造

本文中改性玻璃棉板外墙外保温系统以厚度不小于50mm,密度为100 kg/m3的玻璃棉板为主要保温材料,配合玻璃棉板专用砂浆、耐碱玻纤网等材料,再加托架、锚栓等辅助材料,形成坚固一体的建筑外墙外保温系统,改性玻璃棉板外墙外保温系统的基本构造见图4。

1.3 系统性能特点

1.3.1 从体系设计角度保证系统的连接安全性

通过工厂预处理手段提高玻璃棉板的强度、防水性和耐碱性;通过双层增强网、锚栓、托架方式提高外墙外保温系统机械连接强度;通过柔性找平砂浆、保温板界面处理改善施工操作性,降低对施工人员的健康危害;节点设计适应体系构造。

1.3.2 高性能的配套材料确保体系长效耐久性

从保温体系构造出发,与玻璃棉板配套使用的有专用界面剂、聚合物粘结砂浆、柔性找平砂浆、聚合物抹面砂浆和饰面材料,其中专用界面剂兼具防水、增强的功效,柔性找平砂浆兼具找平、保温补偿的功效。

1.3.3 保温性能好

外保温用玻璃棉板的导热系数在0.033 W/(m·K)左右,柔性找平砂浆的导热系数为0.060 W/(m·K),两者复合使用可使整个系统具有相当好的保温性能,同时柔性找平砂浆还可对玻璃棉板无法处理的部位及热桥部位起到补充保温和阻断热桥的作用。

1.3.4 优异的防火性能

玻璃棉保温板为A级不燃材料,整个系统具有非常优异的防火功能,对保护建筑结构起到很好的作用。

1.3.5 抗冲击性能优越

玻璃棉板具有一定的弹性和较高的回弹率,同时,该系统中还使用2层耐碱玻纤网格布,形成双网结构系统,因而具有较好的抗冲击性能。

1.3.6 对主体结构变形适应能力强、抗裂性能好

玻璃棉板是一种柔性变形量较大的材料,抵抗外界变形能力强。在外力和温度变形、干湿变形等作用下,变形量都比较小,而且变形后回弹能力强,有效地保证了系统的稳定性、耐久性。同时,整个外墙外保温系统是一个柔性渐变、逐层释放应力的柔性抗裂系统,具有很好的抗裂性能。

2 改性玻璃棉板外墙外保温系统主要材料的性能研究

改性玻璃棉板外墙外保温系统的核心材料是改性玻璃棉板,但施工技术的关键在于其粘结砂浆、抹面砂浆的性能。一般采用聚合物改性水泥砂浆配制的粘结砂浆和抹面砂浆来满足施工的要求。

2.1 粘结砂浆的试验研究

本试验采用的单组份砂浆是将粉状聚合物与水泥、砂等材料混合而成的干混料,使用时只需按适当比例加水,搅拌均匀即可。实验用主要原材料为:P·O42.5普通硅酸盐水泥;石英砂,为40~70目;矿物掺料为Ⅱ级粉煤灰;胶粉1为可再分散性乳胶粉5010N,胶粉2为可再分散性乳胶粉5044N;纤维素醚为羟丙基甲基纤维素HPMC。单组份粘结砂浆的原材料配比及性能测试结果分别见表1和表2。

由表1和表2可看出:(1)胶粉的加入可使粘结砂浆的粘结强度提高、耐水性能改善。(2)灰砂比也是影响脆性系数的重要参数,灰砂比为1∶1~1∶2.5时,粘结砂浆与玻璃棉板的粘结接强度无明显变化,但与水泥基的粘结强度逐渐提高。所以一般选用灰砂比为1∶2.5最佳。(3)1#配方与3#配方对比可以看出,胶粉2的加入有明显的促凝作用,缩短了聚合物水泥砂浆的凝结时间。(4)1#与8#配方对比可知,纤维素醚的加入对水泥砂浆的可操作时间以及粘结强度影响不大。

为了验证试验结果,我们从以上试验结果中选择1#配比制样送质检部门进行性能检测,结果如表3所示。

从表3可以看出,可再分散胶粉与水泥砂浆及其助剂优化配制而成的单组份粘结砂浆,与改性玻璃棉板和水泥砂浆都具有较好的拉伸粘结强度,均符合JGJ 144—2014《外墙外保温工程技术规程》的要求。

2.2 抹面砂浆的试验研究

抹面砂浆试验矿物掺合料为Ⅱ级粉煤灰,胶粉为可再分散性乳胶粉5044N,憎水剂为硬脂酸钙,纤维素醚为羟丙基甲基纤维素HPMC,抗裂剂为长度3~5 mm的聚丙烯纤维。抹面砂浆试验配比见表4。为了验证试验结果,选择表4中3#配比制样送质检部门性能检测,结果见表5。

从表4和表5可以看出:

(1)抹面砂浆的压折比随着水泥用量的增大而增大,随胶粉及纤维增强材料掺量的增加而减小。

(2)对比1#、2#、6#和7#配方可以看出,灰砂比为1∶2.6时压折比最小。

(3)通过聚合物及纤维增强材料改性后,抹面砂浆具有较高的拉伸粘结强度和较好的抗冲击性。

水泥砂浆与可再分散乳胶粉及其它助剂优化配制而成的单组份抹面砂浆,与改性玻璃棉板具有较好的拉伸粘结强度(包括原强度、耐水及耐冻融拉伸粘结强度),符合JGJ 144—2014《外墙外保温工程技术规程》的要求。

2.3 界面剂的研制

由于玻璃棉板长期暴露在空气中,其面层上的细小纤维易脱落扎人,给施工工人造成痛痒感,为施工带来不便,因此,在玻璃棉板上墙前应对其进行界面处理。界面处理剂是以水泥、细骨料为主要原材料,以聚合物和添加剂等为改性材料并以适当配比混合而成,涂抹在改性玻璃棉板6个表面,这样处理不仅可防止玻璃棉板面层的细小纤维到处飞扬,还可提高改性玻璃棉板的防水性能,阻断改性玻璃棉板从找平层吸水的路径,保证找平材料不会因过快失水而开裂,并且有利于提高找平材料与改性玻璃棉板表面的粘结强度,进而保证整个外墙外保温系统的稳定性。

采用界面剂6面包覆玻璃棉板的方法,在提高防水性的同时,隔绝玻璃棉板与水泥材料的接触,提高玻璃棉板的耐碱性。普通玻璃纤维与涂覆界面剂的玻璃纤维的耐碱电镜照片如图5、图6和图7所示。

从图5~图7可以看出,经碱液浸泡后,普通玻璃纤维腐蚀较为严重,基本破坏了其组织结构,而涂覆界面剂的玻璃纤维在碱液浸泡后变化不大,耐碱性显著提高。

3 改性玻璃棉板及外墙外保温系统性能

3.1 改性玻璃棉板的性能研究

3.1.1 强度

玻璃棉板裸板和缝制板的垂直抗拉强度和压缩强度试验结果见表6。

由表6可见,玻璃棉板的垂直抗拉强度与压缩强度随着其密度的增加有逐渐提高的趋势,但玻璃棉板的密度不能无限制增大,因此利用高强度的纤维沿玻璃棉板经纬向缝制的方法提高玻璃棉板的强度是可行的,其垂直于板面方向的抗拉强度提高到15 k Pa以上。

3.1.2 不燃性

玻璃棉板应用于建筑外保温,最大的优势在于其不燃性,燃烧性能可达到A级不燃,但是这与玻璃棉板制造过程中施胶量有很大的关系,当施胶量过大,不燃性下降,而施胶量过小,玻璃棉板的强度又达不到要求。经过多次试验,在保证玻璃棉板强度达到要求的前提下,确定其施胶量为9%时,不燃性实验结果为:△T=15.0℃,且△m=12.3%,且tf=0,符合GB8624—2012《建筑材料及制品燃烧性能分级》规定的A级指标:△T≤30℃,且△m≤50%,且tf=0。

3.2 外墙外保温系统的性能研究

3.2.1 系统耐候性

按照JGJ 144—2014和北京市地方标准DB 11/T 1117—2014《玻璃棉板外墙外保温施工技术规程》进行外墙外保温系统的耐候性试验。系统模型经养护到规定龄期后,按自左到右顺序分为3部分,左侧为瓷砖饰面、中间为装饰砂浆饰面、右侧为涂料饰面(见图8)。

在经历热/雨周期80次循环并放置48 h后,经热/冷周期5次循环后,外墙砖表面均无裂纹,剥落现象,彩色砂浆和白色涂料饰面表面均无裂纹、粉化、剥离现象,窗均未损坏且无与其相连的裂纹,防护面层与玻璃棉板间的拉伸粘结强度为26 k Pa,符合JGJ 144—2014和DB 11/T 1117—2014的规定要求。

3.2.2 抗风压

抗风压试验按照JGJ 144—2014和DB 11/T 1117—2014进行,按工程项目设计的最大负荷风载设计值W降低2 k Pa,开始循环加压,每增加1 k Pa做1个循环,直至破坏。试验结果见表7。

3.2.3 吸水量

吸水量测试按照JGJ 144—2014和DB11/T 1117—2014进行。用天平称量制备好的试样质量,然后将试样抹面砂浆的一面向下平稳地进入室温水中,浸水深度等于抹面层的厚度,浸入水中时表面完全润湿。浸泡24 h取出后用湿毛巾迅速擦去试样表面的水份,测其质量并计算浸泡24 h吸水量。

玻璃棉外墙外保温系统有饰面层24 h吸水量为257 g/m2,无饰面层24 h吸水量为450 g/m2,均符合JGJ 144—2014和DB11/T 1117—2014中≤500 g/m2的规定。

3.2.4 抗冲击强度

按照JGJ 144—2014中附录A.5的要求进行抗冲击强度试验,结果见表8。

3.2.5 耐冻融

耐冻融循环试验按照JGJ 144—2014和北京市地标DB11/T 1117—2014进行。冻融循环30次,每次24 h,试样先在(20±2)℃自来水中浸泡8 h,试样浸入水中时,应使抹面层或保护层朝下,使抹面层浸入水中,并排除试样表面气泡;接着在(-20±2)℃冰箱中冷冻16 h;每3次循环后观察试样是否出现裂缝、空鼓、脱落等情况,并做记录。试验结束后,状态调节7 d,再测试拉伸粘结强度,结果见表9。

3.2.6水蒸气湿流密度

玻璃棉外墙外保温系统水蒸气湿流密度测试按照JGJ 144—2014进行。结果表明,水蒸气湿流密度为4.45 g/(m2·h), 符合JGJ 144—2014规定的≥0.85 g/(m2·h)的要求。

3.2.7不透水性

按照JGJ 144—2014进行测试。试验结果为试样防护层内侧无水渗透。

上述各项试验结果表明,改性玻璃棉板外墙外保温系统的各项性能均符合JGJ 144—2014和DB 11/T 1117—2014标准规定要求。

4应用推广

2011~2012年,改性玻璃棉板外墙外保温系统已经在北京市西城区的节能改造工程中应用,建筑面积60万m2以上, 应用效果良好。工程应用实例如图9所示。

5 结 语

开发改性玻璃棉板外墙外保温系统,针对改性玻璃板外墙外保温系统及其主要原料性能进行试验研究,详细分析各种添加物对聚合物砂浆力学性能的影响,对裸板与经纬向缝制板垂直拉拔强度与压缩强度进行对比,并对外墙外保温系统的耐候性、抗风压性能、吸水性、抗冲击强度、耐冻融性、水蒸气湿流密度及不透水性进行了一系列试验研究。

(1)优选出粘结砂浆与抹面砂浆的合适配比,灰砂比分别为1∶2.5和1∶2.6时为佳。

(2)研制了玻璃棉板用界面剂,有效提高了玻璃棉板的防水性和耐碱性。

(3)经过经纬向缝制的玻璃棉板相对于裸板,压缩强度变化不大,但垂直抗拉强度明显提高,由7.3 k Pa提高到15.6k Pa。

(4)通过不燃性试验,在保证玻璃棉板强度达到要求的前提下,确定其施胶量为9%。

3种绿色节能玻璃 篇7

低辐射镀膜玻璃

低辐射镀膜玻璃常被称为Low-E玻璃, 是在玻璃表面镀上多层金属或其他化合物组成的膜系列产品。其镀膜层具有对可见光高透及对中远红外线高反射的特性, 具有优异的隔热效果和良好的透光性。

太阳辐射强时, 导致室内温度过高, 需增加制冷能耗, 因此选用隔热性能强的Low-E玻璃可增加玻璃的热阻。当太阳辐射弱时, 从窗户进入室内的太阳热能可起到自然采暖的作用, 但是, 也存在热量通过玻璃散失的问题。而低辐射镀膜玻璃可减少大约50%的热散失, 其中可优先考虑选用高透型的Low—E玻璃。另外, 其与传统的镀膜玻璃相比, 光学性能大为改观, 能营造出更为柔和、舒适的光环境。

真空玻璃

真空玻璃是新型产品, 包括上层玻璃板和下层玻璃板。上层玻璃板和下层玻璃板的四周设封边玻璃体, 两层玻璃中间为真空腔。真空玻璃中心部位传热由辐射传热和支撑物传热构成, 其中忽略了残余气体传热。而中空玻璃则由气体传热 (包括传导和对流) 和辐射传热构成。它用适当分布的微粒支柱做间隔, 间隙层只有0.1～0.2mm, 空腔内抽真空无气体, 真空度达到0.1Pa以上。作为新一代节能玻璃, 它具有更好的隔热、保温性能, 其保温性能是单片普通玻璃的4倍左右, 由于真空玻璃热阻高, 具有更好的防结露、结霜性能, 所以对严寒地区的冬天采光极为有利。

真空玻璃最薄只有6mm, 在现有住宅窗框上即可安装, 并可减少窗框材料, 减轻窗户和建筑物的重量, 但目前真空玻璃的成本还相对较高。

智能玻璃

智能玻璃是通过特殊材料制作的玻璃, 能根据外界的环境来改变自身的特性, 从而保持一个恒定的环境, 进而减少对能源的消耗。目前包括变色玻璃、变温玻璃及映像、红外线玻璃等类型。

这种智能玻璃起源于美国洛杉矶的加利福尼亚大学, 其研究人员研制出一种被称为“智能玻璃”的高技术型着色玻璃, 它能在某些化合物中改变颜色。这种智能玻璃可用来监测大气中的气体。

节能玻璃“应用题” 篇8

30%是指全社会能耗的30%是被建筑耗掉的, 而建筑能耗的50%又通过门窗流失的;采用LOW-E玻璃及相配套的窗框, 可以节能70%, 方程式右端的10.5%意味着可以将全社会能耗降低10.5%。

中国在哥本哈根气候大会后承诺将在2005年的碳排放基础上, 到2020年再减排40-45%;十二五期间我国节能目标为每万元GDP能耗降低16%。几组数据对比, 显而易见, 如果以LOW-E玻璃为代表的节能玻璃能广泛推广应用, 将极大推动这些目标的实现。但现实情况是, 目前LOW-E玻璃的应用率不足10%, 如何尽快破解节能玻璃大范围应用的难题, 将成为实现节能降耗目标的重大突破口, 同时也是全行业升级转型摆脱困境的突破口, 玻璃行业的企业家和产业工人们, 既任重道远, 又责无旁贷。而要想“解题”, 政府的支持也必不可少, 2012年底, 山东省政府出台了全国首个地方性推广应用方案, 迈出了破解节能玻璃应用这道复杂“应用题”的第一步。

节能玻璃研究 篇9

城市化步调不断加快，城市建筑不断修盖，玻璃幕墙的设计理念逐渐受到建筑业认可，更多的被应用于大型公共建筑中。在不断的被应用中，玻璃幕墙设计也在不断发展，其绿色节能技术也被赋予越来越多的关注。为了玻璃幕墙发挥出更大的节能效果，技术专家们深入研究、分析，加深了我们对玻璃幕墙节能技术的了解。行内人士的努力定能发挥出玻璃幕墙刚好的节能效果。

大型公共建筑玻璃幕墙设计中应用绿色节能技术的重要性及现实意义

我国现代化、工业化发展不断加深，能源消耗量和需求量也逐渐增多，社会面临的资源和环境压力加重，为了减轻能源发展负担，我们需要大力发展可再生能源。规模面积较大的大型公共建筑建设数量增多，其耗能问题也越来越严重，但是又不能单纯限制其发展，所以我们必须将绿色环保理念灌注到建筑设计中，体现了绿色节能在大型公共建筑玻璃幕墙设计中应用的必要性。

依照建筑耗能的特点，我国公共建筑分为大型公共建筑与普通公共建筑。前者是指规模面积大于两万平方米，并且使用中央空调系统的各种大型高级写字楼、广播及电视台、体育场馆、政府办公大楼等。大型公共建筑通过优质建筑部件和耗能设施为使用人或居住人提供便捷、舒适、健康的工作、生活环境。其功能说明了其单位面积耗能的巨大，耗电量为一般建筑的五倍左右。城市化的发展，使大型公共建筑建设量加大，耗能问题突出，但我国大型公共建筑的节能潜力很大。玻璃幕墙在大型公共建筑中的使用率和应用面积较高，但大多玻璃幕墙设计只考虑了美观，部分关注到通风、遮阳等节能层面，没有有效运用室外环境的低温度，使室内温度较高，中央空调连着多月工作，引起巨大资源浪费。

我国玻璃幕墙设计和应用绿色节能技术的现状

1.我国大型公共建筑玻璃幕墙设计的发展史

我国建筑业在大型公共建筑玻璃幕墙方面开始较晚，起步比较晚，经过多年发展，我国的建筑玻璃幕墙行业已经在世界上占领先地位，成为世界第一的玻璃幕墙使用及生产大国，逐步发展为玻璃幕墙强国。在建设城市标志性建筑、外资工程、城市形象工程等中展现了良好的面貌，树立了良好的市场印象。我国最早的玻璃幕墙是80 年代的有框玻璃幕墙，随后出现了90 年代的隐框玻璃幕墙，我国的建筑玻璃幕墙产业由小产业逐步扩大为大产业，并逐渐有了规范标准，但这阶段，我国大型公共建筑的玻璃幕墙耗能很大，光普通单层玻璃幕墙的能耗就近乎占整个建筑能耗的 40%，我国玻璃幕墙的保温、绿色节能措施还是处于被动设计阶段，主要利用热反射玻璃、消除结构体系热桥、减少开启窗扇面积、镀膜玻璃、中空玻璃、LOW-E 玻璃、提高其密封性等。

近几年，我国大力提倡绿色理念、环保节能理念，市场上逐渐出现了双层玻璃幕墙、光电玻璃幕墙和智能玻璃幕墙等新型、具有显著绿色节能效果的产品，拓宽了玻璃幕墙发展思路。

2.当前大型公共建筑玻璃幕墙常用的绿色节能方案

（1）双层玻璃幕墙的应用：双层玻璃幕墙是指由内外两层材质不相同的玻璃组成的一种具有良好节能效果的玻璃幕墙。在这种玻璃幕墙的建设及设计中，在考虑各种因素下，正确选择通风口是关键。双层玻璃幕墙也有不同种类，像井箱式双层玻璃幕墙、箱式双层玻璃幕墙、走廊式双层玻璃幕墙都是较常见的。

（2）玻璃幕墙中新的节能技术-智能玻璃幕墙：智能玻璃幕墙是一种可以根据对外温度的感应进行自动调节温度，保证室内舒适良好的环境的智能化幕墙。其可以以网络为媒介，自动调节、控制建筑内温度、光照等环境。使用智能玻璃幕墙后，建筑耗能明显降低，其在绿色节能中起到极大作用，在未来，智能玻璃幕墙也会是主要普及项目。

（3）光电技术在玻璃幕墙中的应用-光电玻璃幕墙：该玻璃幕墙主要借助自然界中量最多、最常见、最易得、利用率高的太阳光，通过能源转化，再利用。这种玻璃幕墙的应用能大大降低耗能。太阳能在建筑行业的应用越来越普遍。

（4）选用节能的新型玻璃材料：玻璃幕墙从字面看，肯定其主要材料是玻璃，故在玻璃幕墙设计过程中，选择玻璃很重要。为了保证所选玻璃种类的合理性，必须要从多方面考虑，才可以在玻璃材料方面发挥绿色节能、环保作用。在建筑墙体玻璃的选择方面，根据地域的变化和季节的更替，一般要考虑玻璃的热学及光学性能。冬夏温差不大的地方，一般用热反射的玻璃材料；冬夏温差较大的地方选择热吸收的玻璃材料。对玻璃规格要求高的建筑可以选择辐射较低、综合性能好、不反光刺眼的中空型玻璃，且还避免造成光污染。

我国玻璃幕墙设计的主要问题及发展方向

1.我国玻璃幕墙设计的主要问题

（1）玻璃幕墙设计和建设没有专门组织，依赖于建筑项目施工单位，两者的一体化不利于玻璃幕墙技术及建设的发展。在建筑行业，设计服务于施工、有争议或利益冲突时以施工为先几乎成为“定律”，其且玻璃幕墙建设过程缺少专业的监督管理，其建设质量令人担忧。且玻璃幕墙的招标机制，技术含量高、绿色节能效果但是高价的玻璃幕墙产品往往在激烈市场竞争和低价占优势的市场中失利，不利于玻璃幕墙创新技术，开发新产品。

（2）玻璃幕墙设计理念具有局限性，这不利于它进一步的发展。飞速发展的社会中，科技运用的不断深化，对玻璃幕墙设计提出了更高的要求，要求设计时既要美观、引人注目，还要兼顾到节能环保，表现出绿色发展理念，提倡节能减排。所以，其设计理念要跳出外观造型，加重对环保等社会问题要求上。但，仍有较多设计方案忽视社会需求，达不到更高的绿色节能水平。

2.我国玻璃幕墙设计的发展方向

随着时代的进步，社会的发展，我国大型公共建筑玻璃幕墙的设计理念也应随社会需求的变化而改进，应更加追求积极性、创造性，主动思考如何更好地利用能源，减少能源浪费。 近几年，我国公共建筑双层玻璃幕墙的使用就最好地展现出我国建筑走向绿色节能、智能创新阶段。地球环境的恶化，能源不足现象的出现使我们必须降低耗能，耗能厉害的玻璃幕墙建筑为降低能耗，同时维持使用舒适度必须运用绿色节能减排技术。对照国外各国大型公共建筑玻璃幕墙的发展经历，我国的玻璃幕墙设计也一定是向着绿色节能、智能创新方向发展。建筑材料和工艺的发展也促进我国的玻璃幕墙设计想着艺术性、绿色性方面发展。随着我国经济实力的提升、生产水平的提高，我国大型公共建筑玻璃幕墙设计将展现重绿色节能、追求社会价值的新特性，为人们生活、工作添色彩之外，还会为降低耗能做出贡献。

结语

玻璃幕墙引领了当代大型公共建筑外观设计新潮流，玻璃幕墙美观建筑的同时，也占据了建筑总能耗额的多半，要降低能耗，主要是要使用节能高效的玻璃幕墙。设计建筑时，也要注意科学设计玻璃幕墙，采用合理的构造，合适的材料，以达到绿色节能效果。在上述众多方案中，笔者认为双重玻璃幕墙的成本较低、绿色环保、节能效果明显，适合普遍应用。

节能玻璃研究 篇10

随着社会经济的不断发展, 建筑能耗在社会能耗中所占的比例越来越大, 目前西方发达国家约30%～45%, 尽管我国经济发展水平和人民生活水平都还不高, 但这一比例也已达到近30%。因此, 不论西方发达国家, 还是我国, 建筑能耗状况都是牵动社会经济发展全局的大问题。据广东省建筑节能现状调查报告显示—居住建筑中抽取的542个样本中外围护结构各部分的节能潜力分别为:屋面0.3%, 外墙6%, 外窗11%, 外窗气密性12.9%;在办公建筑及酒店建筑中的抽样调查也显示了相同的情况。由此可见, 在外围护结构中外窗的节能潜力最大, 对建筑整体节能的影响也最大, 是节能的重要环节。另外抽样样本中居住建筑的80%和公共建筑的65%其外窗都是采用普通玻璃的铝合金推拉窗, 热工参数差, 节能潜力大, 是节能改造的重点。而中空玻璃作为一种节能、环保、安全的新型材料将会有效地提高外窗的节能效果, 对建筑整体节能做出较大贡献。

2 中空玻璃的发展状况

中空玻璃是以两片或多片玻璃, 以有效的支撑均匀隔开, 周边黏结密封, 使玻璃间形成干燥气体空间的产品。19世纪末期, 中空玻璃生产技术最早发明于美国, 1865年中空玻璃在美国申请专利, 之后在欧美发达国家得到了推广和应用。据资料表明, 美国在建筑中使用中空玻璃占世界第一位, 新建住宅的75%和全部建筑的50%以上都使用中空玻璃做门窗, 1989年中空玻璃的用量约7740万m2。德国1984年颁布的建筑隔热保温规定要求“所有建筑必须采用中空玻璃, 禁止使用单层玻璃”, 1995年《新节能规定》要求玻璃的传热系数为1.5W/ (m2·K) 。日本从1975年将中空玻璃用于建筑物, 为降低能耗, 政府规定“北海道等寒冷地区一律采用中空玻璃做建筑物门窗”, 1986年中空玻璃的用量为125.8万m2, 1990年为246.8万m2, 1995年为390.4万m2。

另据报道, 1999年世界主要国家中空玻璃总产量约为2.59亿m2, 其中欧洲1.39亿m2, 美国和加拿大1亿m2, 日本800万m2, 韩国800万m2, 其他国家200万m2, 1999年欧洲国家中空玻璃生产前5名的国家是德国3450万m2, 英国2050万m2, 土耳其1300万m2, 法国1200万m2, 意大利940万m2。

我国中空玻璃生产工艺研究起步较晚, 发展缓慢。1964年开始用手工方法小批量生产, 其后发展处于停滞状态, 直到20世纪80年代中期, 国外先进生产工艺进入我国才得以发展。1999年, 秦皇岛耀华工业技术玻璃厂引进了具有当今国际先进水平的、可充入惰性气体的全自动中空玻璃生产线。目前我国中空玻璃生产线350多条 (其中引进线80条左右) , 生产能力为2000万m2。

我国“九五”期间中空玻璃生产产量分别为1995年70.3万m2, 1996年55.9万m2, 1997年96.0万m2, 1998年90万m2, 1999年300万m2, 2000年550万m2及2001年1451.2万m2。近几年, 我国中空玻璃得到迅猛发展, 2004年已达到3427.96万m2, 其中90%用于建筑业。

3 中空玻璃的优点

3.1 节能性能

中空玻璃的双层 (或多层) 玻璃和中间干燥介质气体可大大的降低辐射、对流、传导等能量的传递效率, 从而可以达到很好的隔热效果。

3.2 降低冷辐射性能

由于中空玻璃的隔热性能好, 中空玻璃两侧可以形成较大的温差, 因而可以使冷辐射降低。

3.3 隔音性能

声音降低值是用分贝 (dB) 计量。据资料表明, 使用单片玻璃可降低噪声20～22dB, 而使用双层中空玻璃便可降低29～30dB。如果采用厚度不对称的玻璃板、在间隔层中充入六氟化硫等特殊气体和利用PVB胶片对声波的阻尼作用, 可进一步提高中空玻璃的隔声效果。

3.4 防结露性能

由于中空玻璃内部存在着可吸附水分子的干燥剂, 气体是干燥的, 在温度降低时, 中空玻璃的内部也不会产生凝露的现象, 并使其外表面结露点升高。

3.5 安全性能

使用中空玻璃, 可以提高玻璃的安全性能。在使用相同厚度玻璃的情况下, 中空玻璃的抗风压强度是普通单片玻璃的1.5倍;同时, 在空调房间, 夏天单片玻璃外侧受太阳直射, 聚集热量, 玻璃内外有温差, 当温差过大时, 玻璃就会热爆裂, 中空玻璃不存在这种现象。

4 中空玻璃在珠海的应用及检测情况

近几年, 中空玻璃在珠海地区节能工程中已得到逐步应用。特别是GB50411-2007《建筑节能工程施工质量验收规范》实施以后, 中空玻璃的应用越来越广泛, 到目前为止已有60多个单位工程使用中空玻璃。

珠海市建设工程质量监督检测站于2008年上半年建立了节能检测实验室并根据GB50411-2007《建筑节能工程施工质量验收规范》要求配备了中空玻璃露点检测仪, 对珠海地区节能工程所使用的中空玻璃的露点项目进行检测。初步统计:珠海地区节能工程中使用的中空玻璃产品质量较好, 能满足GB50411-2007《建筑节能工程施工质量验收规范》的要求, 并在实际应用中取得了良好的节能效果。表1为2008年6月至12月珠海地区节能工程中空玻璃的使用和检测情况统计。

5 结束语

随着可持续发展观念和建筑节能意识的逐步深入和相关规范的贯彻, 中空玻璃产品的使用必将得到不断的发展和拥有更加广阔的市场前景, 也将大大促进珠海建筑节能的发展步伐。

摘要：中空玻璃具有隔热、隔音、防结露和降低能耗等优越性能, 本文结合珠海地区的节能工程对中空玻璃作了介绍。

关键词：节能,中空玻璃,露点

参考文献

[1]刘志海, 李超.低辐射玻璃及其应用.北京:化学工业出版社, 2006

[2]陈志源, 李启令.土木工程材料.武汉:武汉理工大学出版社, 2003.6