节能中空玻璃的应用前景

摘要：现代建筑在追求实用功能的基础上，对建筑美学的要求越来越高，玻璃幕墙可在阳光下呈现不同的色调，并随阳光、灯光等的变化展现出动态美，但是玻璃幕墙的大量使用所造成的光污染和能源消耗也成为政府环保部门和建筑设计者头疼的问题。

关键词：节能；中空玻璃；应用；前景

近年来，气候变暖进程急剧加快，给农业生产和人们的生活环境产生了不利影响，同时，气候环境的逐渐恶劣也使中国建筑幕墙行业重新考虑建筑材料的选取[1]。发达国家先后出台了相关的环保政策和建筑行业规范，以解决日益严峻的气候形势。节能环保建筑材料的研发和应用在一定程度上降低了建筑幕墙对气候变暖的影响程度，并逐渐成为建筑行业的主流建筑材料，成为现今建筑设计师的首选建筑材料。节能中空玻璃就是节能建筑材料中的佼佼者。

一、节能中空玻璃的节能原理和应用优势

能量通过玻璃窗损失掉的主要原因共有四种：第一种是能量通过对流、辐射、热传导等方式经过玻璃窗之后散失掉，也就是能量的物理损失，这种能力损失方式与玻璃自身的热阻有较大关系，一般来说，玻璃的热阻越大，其能量损失就越少；第二种是玻璃密封不良所导致的，主要是由于冷、热空气通过玻璃与边框间隙流入、流出造成的；第三种是由于太阳能的不合理运用所导致的，人们需要借助功能玻璃达到控制太阳能的目的，功能玻璃选择不恰当就会造成能量的浪费；第四种是通过红外线的辐射透过所造成的。针对上述能量损失原因，人们在玻璃材料选择、结构设计等方面进行了优化。中空玻璃一般由两片或多片玻璃组成，玻璃之间利用空气层隔开，利用密封粘胶将玻璃周边进行密封处理，确保中空玻璃隔层的空气层干燥，隔层中的干燥气体具有较好的隔音、隔热、防辐射效果，可有效减少能量损失[2]。

能量通过辐射、对流和热传导三种方式进行传递。在辐射传递中能量以射线红外线、紫外线、可见光等多种射线形式进行传递，形如太阳光线的传递。合理配置的中空玻璃厚度可以最大限度的阻隔能量辐射散失，从而降低能量损失。对流传递源于玻璃两侧的温度差，冷空气一侧的下降幅度大于热空气一侧，进而在玻璃两侧形成对流，设计合理的中空玻璃能够阻隔两侧的空气形成对流。热传递中能量借助分子的运动进行流动，而中空玻璃恰好利用玻璃内部的干燥空气完成能量传导过程。因此，提高夹层中空气层的密封度可显著提高中空玻璃的隔热性能，减少能量散失。中空玻璃的隔热能力主要受到玻璃夹层中干燥空气的影响，而空气的导热系数远远低于玻璃的导热系数，内部干燥的密封空气可以依靠热传导，提高中空玻璃的隔热效果。

二、节能中空玻璃技术应用发展趋势

通过分析节能中空玻璃在减少能量损失方面的应用优势可以看出，为进一步提高节能中空玻璃的节能效果，其未来的技术应用发展趋势为：

（一）提高节能中空玻璃的隔热能力

提高节能中空玻璃隔热能力的关键是提高其热阻，降低上述三种方式的能量传递，使辐射、对流和传导传热系数降到最低，为此，可以从以下几个方面进行考量：

1、采用低辐射的玻璃

通过分析节能中空玻璃的节能原理和隔热原理，不难发现辐射传热在中空玻璃的热传递中占有很大部分，因此，可以采用低辐射的玻璃，降低玻璃表面辐射率，镀膜玻璃的表面辐射率是普通玻璃1/10，这样可以大大降低中空玻璃的辐射传热。同时，由于低辐射玻璃的膜层对红外线、远红外线等长波能量具有较高的反射能力，可将室内的长波能量反射回室内，允许短波能量进入室内，进而减少长波能量的损失，保证室内能量的充足，可显著提高室内空间的能量利用效率[3]。采用低辐射玻璃制成的中空节能玻璃比较适合我国北方严寒地区或非朝阳阴暗面的门窗。

2、增加节能中空玻璃空气层的厚度

中空玻璃空气层的热阻直接决定其隔热能力，因此，可以通过增加节能中空玻璃空气层的厚度提高热阻。中空玻璃空气层的传导、对流传热主要受到空气层厚度和空气层中多种气导热系数的影响，在忽略对流传热的情况下，空气层厚度越大，传导热就越少，但是，并不是空气层越厚越好，因为空气层厚度的增加必然会增加制造和安装成本，实践表明，当中空玻璃的空气层厚度为12mm时，其隔热能力最高。增加空气层数量是一种变相增加空气层厚度的做法，采用多层中空玻璃，形成多个空气隔层，可以达到同样的隔热效果。

3、改善空气层中气体的隔热性能

除了空气层厚度会影响玻璃的隔热效果之外，空气层中所采用的气体类型也会影响玻璃的隔热效果，因此，应当采用导热系数较低的气体，例如疝气等代替原有的空气，提高中空玻璃的隔热能力。

（二）使用功能玻璃控制太阳能

热反射玻璃和吸热玻璃是目前市场上应用最广泛的两种功能玻璃。热反射玻璃的隔热原理是利用玻璃表面的薄膜将太阳光反射掉，从而达到避免过多能量进入室内的目的。热吸玻璃的隔热原理是将吸收的太阳光能直接转化为热能，使其通过对流的方式散失掉。如果室内安装有空调等制冷设备，太阳能量进入室内会增加空制冷设备的负荷，利用功能玻璃则可以避免过多的太阳能量进入室内，因此，这种太阳能控制玻璃比较适合气候炎热且光照时间较长的地区，可达到较好的隔热效果，降低制冷设备的负荷和能源使用量。在制作中空玻璃时，可以使用功能玻璃作为隔层玻璃，那么在空气层和功能玻璃共同作用的条件下就会大大提高保温隔热的效果[4]。

三、节能中空玻璃的市场前景展望

（一）国内市场的发展前景展望

自1995年以来，随着经济的快速发展和建筑规模的扩大，中空玻璃的产量和市场需求量就呈逐年上升的趋势。节能中空玻璃在原有功能的基础上又进行了改进，具备环保节能优势，积极响应了国家节能减排的号召，因此，应用前景十分广阔。国内一平米优质节能中空玻璃的制造成本在100-150元之间，可见，节能中空玻璃并不是一种昂贵的建筑材料，而是一种大众化的节能产品。节能中空玻璃除了具有节能效果之外，还可阻隔室外噪音，有利于提高居民居住环境水平。节能中空玻璃在2008年北京奥运会上的大规模使用极大的推动了我国节能中空玻璃的发展。夏季电力供应紧张是我国许多地区的供电难题，在其他季节又会出现电力供应富余的状况，造成了发电设备和资源的极大浪费。针对这种电力供应现状，政府必然会注重住宅节能和环保问题，逐渐推广节能效果显著的中空玻璃门窗，使节能中空玻璃成为一种重要的节能建筑材料[5]。

（二）国际市场的发展前景展望

节能中空玻璃的生产技术最早起源于美国，，由于其突出的节能效果，迅速在欧洲各国推广开来。美国不仅是中空玻璃的生产大国，更是国际市场上的消费大国，居民住宅以及其他建筑行业中，节能中空玻璃在美国民居建筑中的普及率已高达90%。欧洲也有上千家中空玻璃制作企业，日均产量在800万平方米以上，为周围地区和贸易输送地区的中空玻璃应用提供了便利条件。欧洲各国中，德国的制造水平一直居于前列，其节能真空玻璃的产、供、销位居全欧洲乃至全世界前列，如今又研发出了低辐射膜中空玻璃，进一步提高了中空玻璃的节能水平。有些国家为推广节能中空玻璃，还专门立法，对不使用节能中空玻璃的建筑项目不予批准。在日本，节能中空玻璃市场经过三十多年的发展，其产、供、销依然经久不衰，建筑项目中节能中空玻璃的普及率也在25%以上，尤其在日本北海道以北地区，节能真空玻璃的普及率更是达到了90%以上。近年来，日本市场对于节能中空玻璃的需求率正在以每年20%的涨幅持续增长，成为日本加工制造业的一项全新经济增长点。

结语：

随着科学技术的不断进步，玻璃的品种和功能越来越丰富多彩，节能中空玻璃作为新型玻璃的佼佼者，能够有效降低建筑外窗的能量损失，进而满足整个建筑项目的节能需求。在建设节约型社会的今天，推广节能建筑材料将成为促进我国社会可持续发展的重点内容。节能中空玻璃的推广使用满足了建筑节能的需求，加快绿色建筑的早日实现，随着现代住宅门窗面积的逐日益扩大和自然资源的短缺，节能中空玻璃不论是在国内市场还是在国际市场都具有广阔的发展前景。

参考文献：

[1]毕建军. 超大节能玻璃应用前景广阔――兼顾建筑美学，完美解决光污染和节能问题的典范[J]. 门窗，2014，05：60-62.

[2]朱则刚. 低碳经济给力建筑节能 中空玻璃带来绿色生机[J]. 现代技术陶瓷，2013，01：26-33.

[3]王欢，吴会军，丁云飞. 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，2010，04：35-37.

[4]刘小根，包亦望. 复合式节能玻璃承载性能及抗风压设计[J]. 门窗，2010，05：19-23.

[5]杨建军，蔡法清. 最大效率发挥Low-E玻璃的节能作用――剖析Low-E玻璃应用中的一些谬误[J]. 玻璃，2010，08：30-36.