中空玻璃的节能原理及发展现状

摘要：随着建筑业水平的高度提升，建筑能耗占社会总能耗的比例越来越大，本文通过介绍Low-E中空玻璃的概念以及节能原理，从保温隔热性、光学感观性以及节能环保等方面对Low-E中空玻璃的性能进行了研究，最后从国内外的发展现状出发，对Low-E中空玻璃的市场应用进行了研究。

关键词：Low-E 中空玻璃 节能环保 应用研究

中图分类号：TQ171 文献标识码：A 文章编号：1009-5349（2017）07-0194-02

随着我国建筑业水平的提高，建筑能耗也越来越高。据有关资料统计，西方国家的建筑业能耗占社会总能耗接近40%，而我国也将达到30%。在建筑物的维护结构中，主要包括门窗、墙体、屋面、地面，在这四大围护结构中，门窗对室内的热环境影响最大，而当今的建筑物，为了美观及采光性，门窗的面积也越来越大，越来越多的建筑立面采用玻璃幕墙，在大跨度的公共建筑中甚至采用玻璃屋盖板。由于玻璃的固有特性，在冬天的采暖环境下，玻璃窗户造成的热量损失达到空调供热负荷的30%-50%；在夏天的制冷环境下，因太阳辐射的热量而消耗的冷量占空调制冷负荷的20%-30%。由此可见，采用具有节能效果的玻璃来做围护将对建筑节能产生积极意义。

一、中空玻璃的概念

中空玻璃是由两片或多片玻璃，以内部充满高效分子筛吸附剂的铝框间隔出一定厚度的空间，边部两用高强度密封胶粘合而成的玻璃组件。中空玻璃的空隙最初是干燥的空气，目前多用热导率比空气低的其他气体。Low-E中空玻璃，也叫低辐射镀膜玻璃，通过对玻璃表面镀一层特殊的金属氧化物，而这种氧化物对波长范围4.5-25μm的远红外线有较高反射比，达到90%以上，这种玻璃能比较高效率地阻挡远红外线辐射热的传递，从而实现冬季的时候保温、夏季的时候隔热的作用。

中空玻璃的隔框一般多用薄铝型材，型材为空腹结构，空腹中装有干燥剂。中空玻璃四周的密封已从焊接法、熔接法发展到胶接法。用胶接法生产中空玻璃要有质量较高的丁基胶和聚硫胶作黏接剂，同时要有好的压机将玻璃板和隔框在黏接剂的作用下压紧。

二、中空玻璃的节能原理及其性能

（一）中空玻璃的节能原理

在自然界中，热量的传递方式包括传导、对流和辐射三种，Low-E中空玻璃不仅能较好地限制热量的传导跟对流，还能极大地阻隔热辐射，Low-E镀膜玻璃在节能的同时，还具有较高的透光性，仅仅比普通玻璃降低5%，能够满足室内采光的要求，从而避免因节能造成的照明浪费。

中空玻璃最优良的性能即保温隔热性能。建筑物使用单层窗时，夏季照射的阳光会产生温室效应。在冬天，由于玻璃的导热率大，单层窗则起到散热的作用。中空玻璃既能减少传导传热，又能减少对流传热和辐射传热。

减少传导传热：中空玻璃的两块玻璃之间有一层热导率比玻璃小得多的气体，因此中空玻璃的传导传热系数比单层玻璃小得多。

减少对流传热：中空玻璃在室外的冷面玻璃板的两面温差小，所以减少了冷面通过空气对流传导的热量。

减少辐射传热：玻璃的辐射率较大，为0.82。如果在玻璃表面镀上一层低辐射膜，便可使其辐射率降到0.1。这样，在冬天就会把室内向外辐射的热量减少，起到保温作用。如果在中空玻璃的两个内表面分别镀上低辐射膜，夏天挡住炎热的太阳光，冬天防止室内的热量散失，就达到了室内冬暖夏凉的目的。

（二）中空玻璃的性能

（1）保温隔热性能好

普通的单片玻璃的热传导系数较高，不能有效地阻隔室内与外界的热量传递，导致夏季室内热、冬季室内冷。而Low-E中空玻璃不采用单片玻璃，而是在玻璃腔体内导入空气，玻璃空腔中的空气层通常达到几毫米到十几毫米，并且形成稳定的空气层，由于空气的热传导系数很低，能够大大地降低室内与外界的热传递。

（2）舒适的光学和感观性能

Low-E中空玻璃对太阳的可见光具有较高的透射比，由于膜层的影响，相比普通玻璃的透射比仅降低5%，与此同时，Low-E中空玻璃对可见光的反射比很低，相比传统的镀膜玻璃，透过Low-E中空玻璃显得更加柔和，由于反射比低，也大大降低了因反射造成的光污染现象，为室内及室外营造出更加舒适的光环境。

由于中空玻璃空腔的作用，可以很大程度地降低外界传来的噪音的音级，是一种理想的降噪隔音材料，如果在空腔中填入惰性气体，降噪隔音效果还将进一步提高。从而为人们营造出更加宁静舒适的工作、生活环境。

（3）节能环保效果佳

建筑物外立面的热损失是建筑物总能耗的主要部分，通过建筑物门窗Low-E玻璃的使用，可以很大程度地降低热能的损失，特别是在寒冷季节，可以减少因采暖造成的二氧化碳、二氧化硫等有害气体的排放，从而达到既节能又环保的效果。

中空玻璃可以在玻璃空腔中填入惰性气体，并采用暖边技术，可以提高中空玻璃的隔热性能，中空玻璃本身具有很好的水密性、气密性，相对于普通玻璃具有更高的遮蔽系数。在北方的冬季，普通玻璃还会产生结露现象，导致窗框架常处于潮湿的状态，从而孳生各种微生物，不仅让人产生不适感还不利于人的身心健康。而中空玻璃可以采用在其间隔条内填入干燥剂，即使在寒冷的冬天，可以通过干燥剂吸附外界渗入的水分，同时由于中空玻璃能有效阻挡热传递，可以保证室内的玻璃面上不产生结露，给人们带来更加舒适的体验的同时还有利于人们的身心健康。

三、中空玻璃的发展现状

（一）中空玻璃的国内外发展现状

Low-E中空玻璃产生于上世纪60年代末，由欧洲的玻璃生产商开始展开对它的研究，直至1978年，在美国成功运用于建筑物，随后，发达国家均开始致力于研究这种低辐射的中空玻璃并投放于市场。由于Low-E中空玻璃明显的节能优势，其市场销售量越来越大，甚至有些发达国家明确规定，建筑物的窗玻璃必须采用低辐射玻璃。在我国，对Low-E中空玻璃的认识始于上世纪90年代中期，由深圳南玻集团从美国引进生产线，开始生产Low-E中空玻璃，与此同时，国内的一些高级建筑，比如C场、博物馆等开始使用这种低辐射玻璃，并产生了积极意义。随后，我国开始自主研发Low-E玻璃，并于2003年批量生产并投入市场，这意味着我国的Low-E玻璃的生产技术已经跻身世界先进行列。

（二）中空玻璃的市场应用研究

（1）国内市场。我国是能源紧缺的国家，随着我国节能政策的推动，建筑节能日益受到人们的关注；另外，随着环境问题的日益突出，在建筑材料的使用上，一些对环境造成污染的材料逐步被淘汰，而一些新型的环保性材料成为市场上的热点。而Low-E中空玻璃由于它独特的功能性，不仅符合我国的节能政策，还适应了我国可持续发展的政策主张，使得这种节能环保性的材料迅速成为市场的热点。随着Low-E中空玻璃生产工艺的成熟，性价比也越来越高，由最开始运用在大型的公共建筑，比如机场、体育馆、博物馆，逐步发展到运用到民用住宅建筑中。

（2）国际市场。纵观全球，人们已经意识到能源紧缺问题的严峻形势，在经济蓬勃发展的同时，对新能源的开

发和使用受到全世界人们的重视，节约能源和创造新能源已成为应对能源问题的两大重要措施。而建筑能耗在社会总能耗中占有非常大的比例。于是，“绿色建筑”已成为节约能源的重点。在欧洲，由欧盟制定的节能减排目标中明确指出到2020年之前每年需要在建筑领域减少3亿t左右的二氧化碳排放，有关的研究报告表明，在建筑领域采用Low-E玻璃可以帮助完成5%-25%的节能减排目标。

四、结论

随着经济的快速增长，人们对居住、工作环境的要求越来越高。玻璃已经由单纯的采光材料向着装饰性强、节约能源、控制光线、减小噪声及改善环境等多种功能发展。美国在上世纪80年代末期，Low-E玻璃窗已占整个双层玻璃窗市场的1/4以上，欧洲每年用量在5000万m以上，全世界年用量已超过1.2亿m。德国政府1996年立法规定，所有建筑物都必须采用Low-E玻璃。考虑到我国Low-E玻璃使用量仅占所有建筑玻璃的15%左右，在建筑领域使用Low-E玻璃可以带来更大的节能减排效果，且使用Low-E玻璃带来的成本在长期来看远远低于使用普通玻璃，对改善生活、工作环境，保护环境有着十分重要的意义。

参考文献：

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