LOW-E玻璃的节能特性及其参数(ai)
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Low-E玻璃的特点及功能太阳辐射能量的97%集中在波长为0.3-2.5um范围内,这部分能量来自室外;100℃以下物体的辐射能量集中在2.5um以上的长波段,这部分能量主要来自室内。
若以室窗为界的话,冬季或在高纬度地区我们希望室外的辐射能量进来,而室内的辐射能量不要外泄。
若以辐射的波长为界的话,室内、室外辐射能的分界点就在2.5um这个波长处。
因此,选择具有一定功能的室窗就成为关键。
普通透明玻璃对太阳辐射能具有88%左右的透过率,白天来自室外的辐射能量可大部分透过;但夜晚或阴雨天气,来自室内物体热辐射能量的89%被其吸收,使玻璃温度升高,然后再通过向室内、外辐射和对流交换散发其热量,故无法有效地阻挡室内热量泄向室外。
Low-E中空玻璃对太阳能辐射具有选择性透过率,白天来自室外辐射能量可大部分透过,但夜晚和阴雨天气,来自室内物体的热辐射约有50%以上被其反射回室内,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,故可有效地阻止室内的热量泄向室外。
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。
LOW-E玻璃需控制以下指标:1 辐射率(E) 是某物体单位面积辐射的热量同单位面积黑体在相同温度,相同条件下辐射热量之比。
辐射越低,其吸收热量的能力越低,反射热量能力越强。
低辐射率镀膜能良好地反射2.5-4.0mm范围的远红外线,阻止接近室温的物体发射的远红外线辐射透过。
2 可见光透射比(Tvis) 在可见光谱(380nm至780nm)范围内,透过玻璃的光强度对入射光强度的百分比。
3 可见光反射比(Rvis) 在可见光谱(380nm至780nm)范围内,玻璃反射的光强度对入射光强度的百分比。
4 太阳能透射比(Tsol) 在太阳光谱(300nm至2500nm,含紫外光可见光和近红外光)范围内,玻璃透射的太阳能强度对入射太阳能强度的百分比。
5 太阳能反射比(Rsol) 在太阳光谱(300nm至2500nm,含紫外光可见光和近红外光)范围内,玻璃反射的太阳能强度对入射太阳能强度的百分比。
low-e玻璃介绍7)Low-E中空玻璃1)low-E玻璃的简介在20世纪70年代中期,人们发现双层玻璃窗热传递的大部分,是从一层玻璃向另一层玻璃的红外辐射交换产生的。
因此,只要减小双层玻璃中任何一个表面的发射率,就能大大减少辐射热的传递。
这就是Low-E玻璃的来由。
Low-E玻璃,即Low Emissivity Glass的简称,即低辐射玻璃。
Low-E玻璃,一种镀膜玻璃,是在优质浮法玻璃表面,用真空磁控溅射的方法,镀数层低辐射材料及其它金属化合物薄膜而形成。
这种玻璃不但可见光透过率高,而且具备很强地阻隔红外线的特点,能够发挥自然采光和隔热节能的双重功效。
使用后可以有效地减少冬季室内热量的外散流失,在夏季也能阻隔室外物体受太阳照射变热后的二次辐射,从而发挥节能降耗目的。
同时,Low-E玻璃在可见光波段具有较高的透过率,可以使室内更多地利用自然采光。
2)low-E玻璃的分类Low-E玻璃有多种不同类型,Low-E玻璃系列产品主要有:单银Low-E玻璃、双银Low-E 玻璃。
根据遮阳效果又分为:高透型Low-E 玻璃、遮阳型Low-E玻璃。
3)Low-E玻璃的特点①具有极低的表面辐射率——优异的热性能。
普通玻璃的表面辐射率在0.84左右,而Low-E玻璃的表面辐射率在0.25以下。
外门窗玻璃的热损失是建筑物能耗的主要部分,占建筑物能耗的50%以上。
有关研究资料表明,玻璃内表面的传热以辐射为主,占58%,这意味着要从改变玻璃的性能来减少热能的损失,最有效的方法是抑制其内表面的辐射。
普通浮法玻璃的辐射率高达0.84,当镀上一层以银为基础的低辐射薄膜后,其辐射率可降至0.1以下。
因此,用Low-E 玻璃制造建筑物门窗,可大大降低因辐射而造成的室内热能向室外的传递,达到理想的节能效果。
也就说明了室内热量损失的降低所带来的另一个显著节能效果。
②极高的远红外(热辐射)反射率既可阻挡玻璃吸热升温后以辐射形式从膜面向外散热,也可直接反射远红外热辐射。
目录LOW-E玻璃的节能原理..........................................引言:.........................................................1.什么是LOW-E玻璃: (2)2. LOW-E玻璃的特性 (3)(1)优异的热性能 (3)(2)良好的光学性能 (3)(3)LOW-E玻璃的保温性能 (4)3.LOW—E玻璃的功能: (4)4.LOW-E玻璃是如何节能的: (4)下面以图说明Low-E玻璃节能原理: (5)5.Low-E玻璃幕墙的节能环保特性: (6)6.但是LOW—E玻璃也存在它的缺点: (6)7.LOW-E玻璃前景广阔: (7)8.结论: (7)参考文献: (7)LOW-E玻璃的节能原理摘要:节能是当今社会的一大主题,随着现代生活水平的不断提高,人们日常工作生活不仅仅要求外观美观气派的建筑,而且要求建筑节能环保,LOW—E镀膜玻璃的使用,将是建筑节能材料一次质的飞跃,本文介绍了什么是LOW-E玻璃,LOW—E玻璃的功能,并着重说明了LOW—E玻璃是如何节能的。
推广Low —E玻璃,符合国家节能减排规划要求,引领人们享受绿色节能生活。
关键词:Low—E;特性;发展;前景;节能Abstract:Energy efficiency is a major theme of today's society ,With the continuous improvement of modern living level,people pay attention to the beauty of buildings and the energy-saving and environmentprotection.Application of Low-E coated glass is the leap for the quality of building energy-saving materials,This paper in troduces what is low-e glass, LOW-E glass of the function, and the focus on the LOW-E glass is how to energy saving Promotion of LOW-E glass s is in conformity with the country’s energy-saving and emission reduction policy,which guides people to enjoy green life.Energy-saving charateristic of LOW-E glass was highlighted.Key words:Low-E;characteristic;development;prospect;energy-saving引言:早期人们对玻璃的要求仅是透光、平整和外观质量好。
Low-E节能玻璃性能分析及应用蔡法清,信义玻璃工程(东莞)有限公司技术经理关键词:气候区、节能玻璃、隔热系数、遮阳系数1 气候区域划分根据GB50176-93《居用建筑热工设计规范》,我国气候分五个区域:严寒地区,寒冷地区,夏热冬冷地区,夏热冬暖地区,温和地区。
1.1 严寒地区和寒冷地区严寒地区一月份平均气温低于-10℃,寒冷地区一月份平均气温在-10℃,累年日平均温度低于或等于5℃的天数,一般都在90天以上,部分地区最低温度可达-20℃以下。
我国严寒和寒冷地区主要包括东北、华北和西北地区。
典型的城市有齐齐哈尔、哈尔滨、沈阳、北京、天津、长春、呼和浩特、太原、石家庄、银川、乌鲁木齐,本文中详细论述沈阳及北京的情况。
1.2 夏热冬冷地区夏热冬冷地区一月份平均温度小于10℃,最低也能达到-5℃,七月份平均温度高达28℃,最高温度可达38℃,冬夏两季漫长,春秋两季过渡不明显,日照充足。
大致范围分布在陇海线以南,南岭以北,四川盆地以东的长江中下游地区。
典型的城市有上海、杭州、武汉、长沙、南昌,本文具体论述上海的情况。
1.3 夏热冬暖地区夏热冬暖地区一月份平均气温在10℃,七月份平均气温25~29℃,最高温度可达40℃,年平均温度高达20℃,夏长冬短,春秋季不明显,全年日照充足。
主要分布在南岭以南的华南地区,典型城市有广州、深圳、厦门、海口,本文将详细论述广州的情况。
1.4 温和地区温和地区一月份平均气温0~13℃,七月份平均气温18~25℃,全年平均温度在15℃左右,夏天很少超过30℃,四季如春,分布在云南贵州一带,典型的城市:昆明。
2 节能玻璃无论商用大厦还是民用住宅,大面积的玻璃幕墙应用已经成为现代建筑的一个时尚。
这大大增加了制冷制热的费用,中国建筑能耗已经达到全社会总能耗的27%。
针对我国复杂的气候情况,我们开发了多种不同的节能玻璃可以有效地减低制冷制热费用,同时提供一个良好居住的环境。
2.1 节能玻璃参数及其意义在使用节能玻璃的同时,面对一大堆的参数,而又不知道其中意义,或对这些概念有一定的误解,单方面地注重某一个特定参数。
低辐射(Low-E)玻璃的出现,使人们可以达到既有良好的采光又有优良隔热保温特性的目的,长期困扰建筑设计和应用的一大难题得到了很好的解决。
Low-E玻璃之所以节能,是因为它有如下的特性:一是红外线反射率高,可以直接反射远红外辐射。
二是表面辐射率低(E≤0.15),吸收外来能量的能力小,从而再辐射出的热能少。
三是遮阳系数范围广,可根据需要控制太阳能的透过量,适应不同地区的需要。
红外线(热辐射)反射率高,表明反射热辐射的能力强,冬季可有效地阻止室内暖气和人体发出的热辐射泄向室外,夏季可有效地阻止室外道路及建筑物发出的热辐射进入室内,具有阻止热辐射直接透过的作用。
我们可以这样描述Low-E玻璃的节能效果:冬暖夏凉。
表面辐射率低,意味着吸收和辐射出的能量少。
玻璃窗同室内外空气接触后吸热少,升温慢,再放出的热量少。
可见光透过率适中(遮阳系数可根据需要调整),为不同地区的使用者和建筑设计师提供了多种选择:南方可选用遮阳系数低的Low-E 玻璃,以突出阻挡阳光辐射的作用,北方可选用遮阳系数高的Low-E玻璃,以突出高通透特性和适当采集阳光的作用。
Low-E玻璃合成夹胶玻璃或中空玻璃使用,尤其是合成中空玻璃后其传热系数会进一步降低,具有更加神奇的节能效果:夏季使室内更加清凉舒适,空调的启动率很低;冬季可以在维持室内温度的前提下进一步降低供暖能耗。
这一切归功于Low-E玻璃膜层系统中的银膜高达98%的红外反射率,Low-E中空玻璃正是将这种高红外反射性能与中空结构内部气体的低对流性能进行了完美组合,它可以大量用于大型建筑玻璃幕墙和民用住宅的玻璃门窗,也可以用在透视性和隔热性要求很高的展览馆、商场等公共活动场所。
本文拟从自然界中热能的传递形式和建筑用窗玻璃及其组件的传热特性等方面,对Low-E玻璃的节能特性做一探讨。
1 自然环境中的热能形式 自然环境中的热能主要是太阳直接辐射能(0.3至3μm波长之间)和大量的远红外线热辐射能(3至4Oμm波长之间),其中的远红外辐射容易被人们忽视,因为它是由太阳照射到物体上被物体吸收后再辐射出来的,夏季成为除阳光直接照射之外的主要热源。
Low-E节能玻璃遮蔽系数及可见光透射比分析来源:天津市建筑材料产品质量监督检测中心在我国南方地区得夏季,影响该地区室内热环境与空调能耗得主要因素就是透过窗户得太阳辐射得热;而对于北方地区得冬季,尽可能减少对太阳辐射得遮挡,让更多得太阳辐射得热透过窗户进入到室内,也就是提高室内热环境、减少供暖能耗得重要措施。
引言在我国南方地区得夏季,影响该地区室内热环境与空调能耗得主要因素就是透过窗户得太阳辐射(词条“太阳辐射”由行业大百科提供)得热;而对于北方地区得冬季,尽可能减少对太阳辐射(词条“辐射”由行业大百科提供)得遮挡,让更多得太阳辐射得热透过窗户进入到室内,也就是提高室内热环境、减少供暖(词条“供暖”由行业大百科提供)能耗得重要措施。
因此,与太阳辐射得热有关得窗户得遮阳系数成为建筑设计与节能研究中不可或缺得参数,就是反映玻璃节能情况得一项重要指标。
1 遮阳系数、遮蔽系数与可见光透射比对于窗玻璃等遮阳装置,遮阳系数就是判断其遮阳效果得一个很重要得参数。
遮阳系统十分复杂,因此,遮阳系数没有一个固定得值(它随着太阳位置得变化而改变),遮阳系数就是一个等效值。
遮阳系数运用在建筑节能计算方面,主要包括窗玻璃得遮阳系数、窗本身(包括窗得框材、玻璃)得遮阳系数与外窗综合遮阳系数等。
1、1 玻璃遮阳系数SCB(即遮蔽系数)窗玻璃得遮阳系数表明窗玻璃在没有其它遮阳措施情况下对太阳辐射透射得热得减弱程度。
依据标准GB/T 2680—94《建筑玻璃可见光(词条“可见光”由行业大百科提供)透射比、太阳光直接透射比、太阳能总透射比、紫外线透射比及有关窗玻璃参数得测定》,遮阳系数被定义为:在法向入射条件下,通过透光系统得太阳能总透射比与相同条件下相同面积得标准玻璃(3 mm厚得普通透明平板玻璃)得太阳能总透射比得比值。
各种窗玻璃构件对太阳辐射热得遮阳系数用下式计算:遮蔽系数越小,表明窗玻璃阻挡阳光向室内直接辐射热量得性能越好。
低辐射LOW-E镀膜玻璃的节能特性及其参数现代建筑,不论是商厦还是住宅,都趋向于大面积采光。
但是,普通透明玻璃对太阳能辐射和远红外热辐射没有控制,其面积越大,夏季进入室内的热量越多,冬季室内散失的热量越多。
为此,必须对玻璃表面进行处理,于是产生了有节能功能的镀膜玻璃。
早期的镀膜玻璃主要是热反射镀膜玻璃(或称阳光控制膜玻璃),其作用是限制太阳能辐射直接进入室内。
用于建筑幕墙玻璃时,除具有亮丽的外观装饰效果外,还可降低冷气设备的运行费用。
但这种玻璃与普通玻璃一样,会吸收远红外热辐射而使其自身的温度升高,最终仍有相当部分的热能透过了玻璃,其隔热性能也受到了极大的限制。
选用什么材料、采用何种工艺镀膜才能有效地阻挡远红外热辐射呢?研究的结果诞生了低辐射镀膜玻璃(简称Low-E玻璃)。
这种玻璃的最大特点是将远红外热辐射反射出去,使其不能透过玻璃从而起到节能隔热的作用。
因此,目前世界上公认Low-E玻璃是最理想的窗玻璃材料。
Low-E玻璃在国外已有近二十年的使用历史,我国因受到设备和生产工艺技术方面限制,同时也因节能观念的落后而起步较晚。
可喜的是,自南玻集团于1997年推出Low-E玻璃并在全国范围内大力推介后,目前已为众多设计师和用户所认同并采用。
规模化采用Low-E 玻璃时代已到来,这必将对我国的建筑节能材料应用产生影响并作出贡献。
关于镀膜玻璃,包括Low-E玻璃的节能特性,已有许多文章或
专著论述过,在大多数文章或企业的产品介绍中都列出了完整的参数,但理解这些参数须具备一定的专业知识。
对用户来说更关心的是:哪些参数与节能性直接相关?怎样才能区别不同玻璃之间节能性的优劣?如何根据这些参数选择适用的玻璃?本文拟深入浅出地回答这些问题。
二、热能的形式及幕墙玻璃组件的传热
1、自然环境中的热能
自然环境中的热能主要是太阳辐射能,其能量的98%分布0.3至3μm波长之间。
除了太阳直接辐射的能量外,还存在着大量的远红外线热辐射能,其能量分布在3至103μm波长之间。
在室外,这部分热能是由太阳照射到物体上被物体吸收后再辐射出来的,夏季成为来自室外的主要热源之一。
在室内,这部分热能是由暖气、家用电器、被阳光照射后的家具及人体所产生的,冬季成为来自室内的主要热源。
需要说明的是,在通常情况下来自室内、室外的热辐射可同时存在,只不过夏季来自室外的热辐射远大于室内的热辐射,而冬季来自室内的热辐射又远大于室外的热辐射。
因此,选择玻璃时必须考虑建筑物所处的地理环境,以便所选择的玻璃能有效地阻挡来自主要热源的热能。
2、热量的传递过程
照射到玻璃上的太阳辐射能,一部分被玻璃所吸收或反射,另一部分透过玻璃成为直接透过的能量(图1)。
当玻璃吸收太阳能后温度升高,吸收的能量通过与空气对流及向外辐
射远红外线(即热辐射)而散失。
因此,被吸收的能量最终仍有约50%透过了物体,这可归结为对流传导形式的传递。
远红外热辐射也能透过物体或被物体所吸收。
一般工程材料,例如普通平板玻璃,不能透过远红外热辐射,只能反射它或吸收它,反射和吸收能力因材料而不同。
吸收率(=辐射率E)低的物体,则必然反射率高(反射率+吸收率=1),这种物体不易吸收外来的热辐射能量,其隔热性能就好。
辐射率E高的物体吸收的热辐射多,它再次向外辐射出的热多,相当于透过该物体的热量多。
因此,远红外热辐射透过物体的传热,是通过对流传导体现的。
低辐射玻璃正是限制了这
一部分的传热。
通过对两类热源传热过程的分析,可将热量的传递可归结为两种方式:辐射直接透过传热、对流传导传热。
3、窗玻璃传热的定量表达
对流传导所传递的热量为Q1,这其中还包括玻璃吸收各波段的辐射后再放出的热量。
太阳能直接辐射透过的热能为Q2,这部分热能仅指可见光、近红外辐射直接透过的能量。
透过玻璃传递的总热能Q 可由正式表示:
Q=U×(T内-T外) + 太阳辐射系数×Sc (式一)
Q1对流传导部分Q2太阳直接辐射部分
U——玻璃的传热系数,单位为W/m2℃。
在相同的室内外温差下,U 值越低则通过对流传导传递的热能越少。
玻璃的U值与玻璃的辐射率E有关,辐射率E越低U值也越低。
降低U值的两种有效方法是:在玻璃表面上镀低辐射膜,或将窗玻璃合成中空玻璃结构。
Sc——玻璃的遮阳系数,反映玻璃对阳光的遮蔽效果。
Sc高则意味着透过玻璃的太阳能多,反之则少。
控制玻璃Sc的有效方法是:在玻璃表面上镀膜,或在制造玻璃的过程中加入色剂形成着色玻璃。
但着色玻璃属于吸热玻璃,其吸收率偏高因而U值也高,所以它是以增大对流传导传热为代价来降低太阳能直接透过的。
太阳辐射系数——为一常数630 W/m2,可理解为太阳照射到地面的能量强度(注:实际强度为783 W/m2,透过3mm普通白玻璃后为630 W/m2,Sc的定义如此)。
T内-T外——玻璃两侧的温度差,即室内、室外的温度差。
从上式可看出,玻璃节能性的优劣由U和Sc这两个参数就完全可以判定,但实际上考虑到玻璃的透光率,Sc不可能选的太低,否则室内采光极差。
U和Sc是玻璃的重要参数,在产品说明书中一般是给出的。
特殊结构的产品如中空玻璃、夹层玻璃等需个别测量并计算得出。
根据提供的U、Sc值,及设定室内外的温度条件后,可由上式计算出玻璃的传热量,从而比较各种玻璃的节能特性。
三、不同玻璃的传热特性及参数
几种中空玻璃的参数对比
以下列出几种中空玻璃的传热系数U、遮阳系数Sc,随后对比说明各自的传热特性及其优劣。
其它参数暂不论及。
表一、几种玻璃的主要光热参数
1、单片透明玻璃
单片透明玻璃的遮阳系数Sc=0.99,这意味着它对阳光辐射阻挡能力很差,绝大部分的太阳辐射热能透过玻璃进入了室内,夏季白天进入室内的太阳辐射热能远大于玻璃向外辐射散发的热能,因此使室
内温度升高。
单片透明玻璃的传热系数U冬6.17 W/m2℃,若室内外温差为25℃,则因对流传导而透过每平方米玻璃的热能就达154瓦。
冬季夜间和阴雨天气,由于没有阳光辐射,玻璃吸收室内热辐射后向外散热成为主流,因此使室内温度降低。
即使在冬季的阳光天气,虽然阳光辐射的透过率相当高,但由于室内外温差大,对流传导散热仍是主流,室内大量的热辐射会透过玻璃泄向室外。
2、透明中空玻璃(白玻中空)
与单片透明玻璃相比,透明中空玻璃仅改善了对流传导部分的传热,即通过降低U值而使对流传导热Q1减少,但对辐射直接透过和吸收部分没有明显的改善。
由于玻璃表面没有镀膜,故U值的降低也是有限的。
因此,采用中空玻璃的结构来增加隔热性能只能隔绝一部分的传热,其效果是有限的。
需要说明的是,中空玻璃的U值与其空气层的厚度关系密切,且随厚度的变化比较明显。
在空气层小于13mm时,空气层越厚U 值越低,在13mm左右达到最低极限,此后U值随厚度增加。
这是由于由于在13mm以上的厚度下,内部空气会形成闭环对流,增大了热量的传递。
若在中空玻璃中充入Ar气等惰性气体还会更进一步地降低U值。
3、热反射中空玻璃
将热反射镀膜玻璃合成中空玻璃后,不但对太阳直接辐射有所控制,同时也限制了对流传导传热。
这种玻璃结构是一种比较理想的搭
配,基本上可适用于我国的绝大部分地区。
需要说明的是,这种玻璃U值的降低是通过中空玻璃结构实现的,因而也是有限的。
4、Low-E中空玻璃
Low-E玻璃的表面辐射率低E≤0.15、红外线(热辐射)反射率高,这意味着它同室内外空气接触后吸热少、升温低、再放出的热量少,即隔热性能好;仅单片Low-E玻璃的U值就低于热反射玻璃,合成Low-E中空玻璃后这一优势更加突出,因此这是最理想的玻璃结构搭配。
Low-E玻璃的另一特点是透光率较高(33%~72%),而遮阳系数Sc选择范围大(0.25~0.68)。
与热反射玻璃相比,在同样的透光率下Low-E玻璃具有更低的Sc,这解决了热反射玻璃所遇到的矛盾,即在保证室内高透光的前提下不损失隔热性(见表-1)。
冬季,Low-E玻璃可有效地阻止室内暖气和人体发出的热辐射泄向室外,夏季,Low-E玻璃可有效地阻挡室外道路及建筑物发出的热辐射进入室内。
Low-E玻璃的这种阻挡热辐射透过的作用不受季节限制,因而,Low-E玻璃是一种良好的隔热材料。
7、传热量对比
在以下条件下对上述几种玻璃的传热量(按式-1)进行计算,计算结果列入表-2中:夏季白天室外35℃、室内20℃,冬季夜晚室外—10℃、室内温度15℃。
表-2 透过玻璃传递的热能(功率)
从表中数据可以看出,在夏季白天,采用Low-E中空玻璃比采用同样透光率的热反射中空玻璃,可使透过每平方米玻璃进入室内的热能减少373W。
而在冬季则可使透过每平方米玻璃泄出室内的热能少29W。
若整个建筑物朝阳采光窗为1000m2,全天太阳的平均照射功率为最大功率的1/3,每天开机8小时,夏季开机3个月,则一个夏季可节省74600度电(未考虑电致冷转换率),节能效率达30%以上。
冬季也可用同样方法估算出节能量。
与其它玻璃的比较可按同样的计算方式得出。
由此可见Low-E 玻璃优良的节能特性。