环保型低辐射自清洁玻璃研讨论文

摘要在洁净玻璃表面分别制备了二氧化钛自清洁涂层和低辐射涂层，组合后形成了环保型低辐射－自清洁玻璃，并对其基本构架及工作机理做了简单的分析。分析结果表明：环保型低辐射－自清洁玻璃节能及环保性能强，是一种理想的建筑材料，有非常好的应用前景。

关键词低辐射玻璃；自清洁玻璃；环保

中图分类号：TU201.5文献标识码：A

现代绿色生态建筑，从建筑物的门窗、幕墙到屋顶结构等，越来越多地利用了太阳能。太阳能把光－热和光－能转换功能已经应用在各种各样地玻璃上了。可以说，玻璃在现代绿色生态建筑的发展中越来越重要了。玻璃的不同性能与功能主要是通过玻璃表面改性、玻璃本体改性和玻璃与功能材料的复合实现的。玻璃材料科学技术的发展提供了越来越多的满足建筑绿色生态化要求的建筑玻璃产品，包括低辐射玻璃、自清洁玻璃、高透明度白玻璃、电致变色玻璃、钢化玻璃、防火玻璃等及其复合的多功能玻璃门窗产品。了解功能玻璃材料科技与产品的发展及其在生态建筑中的应用，对实现健康、舒适的居家环境，是十分必要的。设计出适合现代文明需要的绿色生态建筑产品，实现整个社会的建筑节能环保同时也显得更重要了。

1低辐射－自清洁玻璃简介

1.1低辐射玻璃的工作原理

当不透明物体被太阳光照射后,物体吸收太阳能而被加热。同时以红外长波形式把获得的能量向外辐射。在夏季,低辐射玻璃可以使适量太阳光透过,同时把由室外道路以及周围建筑物吸收太阳能而产生的强烈可见红外辐射阻挡在室外,从而大大降低了建筑物空调设备费用；在冬季,低辐射玻璃可以透过太阳能可见光部分的热量,同时强烈反射室内取暖设施、人体、照明设施辐射的长波辐射,阻止其向外辐射散失。所以能有效地保持室内温度,同样能极大地降低冬季室内空调费用。为了进一步提高建筑物玻璃的热阻断性,常常将低辐射玻璃与普通玻璃组合成中空玻璃使用,这样可以更好地提高玻璃的节能效率[1]。

1.2自清洁玻璃的工作原理

在玻璃表面镀上一层坚硬牢固的纳米锐钛矿二氧化钛膜层。膜层经太阳光中的紫外线照射，能够将玻璃表面有机污染物高效降解为二氧化碳和水，这些无机物质很容易脱离玻璃表面使得玻璃易于清洗。雨水落在或者喷涂到玻璃表面，形成的是一层薄的水膜，而不是水珠，雨水不会聚集在一处而是扩散到整个表面,这样就均匀地冲刷掉粘在玻璃表面上的污迹，不会留下普通玻璃上难看的条痕。通常自然的降雨就能够使自清洁玻璃保持长期的清洁效果，在雨水稀少时，降解后的污迹颗粒能够被风吹掉，用清水简单地冲洗也能起到使玻璃保持洁净的效果。

2低辐射-自清洁玻璃幕墙构造

具有隔热、节能效果的低辐射建筑玻璃是通过在玻璃表面镀膜实现的。在线镀的膜称为硬质膜或在线膜，其特点是：膜层较硬，牢固度好，耐磨性强，不易被划伤破坏；能像普通平板玻璃一样长期储存，并且加工性能好，可钢化，可热弯曲，膜的性能不易退化；既可暴露在环境中单片使用，也可制成中空玻璃、夹层玻璃使用。离线镀的膜存在膜层较软，耐磨性和牢固性较差，对湿度较敏感，不宜长期存放，暴露在空气中可能被腐蚀等问题。因此,必须加工成中空玻璃，以免暴露在外部环境中[2]。低辐射玻璃结构如图1所示。

建筑物最易散热的位置是所谓的开口部，即门和窗户，其散热量占总散热量的60以上，因此建筑节能的重要环节也在于窗。另外现代高层建筑大多采用玻璃幕墙，其大规模的使用面积使得保持室内温度所消耗的能量相当大，而且这些玻璃幕墙也带来了难清洗的问题。如果采用常规的清洗方法，则存在清洗费用高、不利于环保等问题。为了充分利用太阳光线和Low-E玻璃中空结构设计，我们在中空玻璃室外玻璃面镀上一层二氧化钛自清洁涂层，用来保持外层玻璃的清洁以及室内的温度，同时结合Low-E玻璃独特的结构协同防雾。低辐射-自清洁玻璃结构如图2。

3低辐射-自清洁玻璃功能机理

在寒冷的冬季，太阳热辐射透过玻璃进入室内增加室内的热能，而室内的暖气、家电、人体等发出的远红外被阻隔反射回室内，有效地降低暖气能耗；而夏季室外的大部分中远红外线被Low-E玻璃反射，限制了室外的热辐射进入室内，建筑节能降耗能力大大增强。

自清洁玻璃则是通过在玻璃表面镀制TiO2光催化涂层来实现的。该涂层在阳光中的紫外线的作用下，将其表面附着的有机物分解为H2O和无害的无机物，使玻璃表面具有超亲水性，从而使玻璃变得易清洗、不结雾。当水在TiO2薄膜表面的接触角小于15°时具有高的水流动性，小于10°时有自清洁效果，小于7°时有防雾效果，其自清洁与防雾效果分别如图4和图5所示。

因此高度亲水化表面可起到防止水分子在表面凝聚成小液滴起到防雾效果，可用于建筑玻璃幕墙、浴室的镜子、农用暖房薄膜、仪器仪表的显示屏、汽车交通工具的门窗玻璃及反光镜等。如果与低辐射玻璃组合起来则更能发挥其特性，如协同防雾等功能。我们知道低辐射玻璃在冬季减少了室内窗户附近所谓“冷辐射区”，故而不易结露。在室内温度20℃、湿度为50时，不同的结构的窗户玻璃,结露温度相差很大，数据如表1所示[3]。假如在低辐射玻璃外层镀上二氧化钛自清洁涂层后，其防雾效果会更加优良。

表1不同玻璃结露温度

窗玻璃

窗结雾温度（℃）

3-5mm

3-4

3mm A6 3mm中空玻璃

-7

3mm A6 3mmLow-E中空玻璃

-24

注：中空玻璃表示法，中间A6表示空气隙厚度，两侧3mm表示内外两层玻璃

由此可知，低辐射-自清洁玻璃不仅能节能降耗，在环境环保方面也能起到一定的作用。为了向节约型社会转变，我们要多利用这些绿色环保技术，

4结论

（1）在低辐射中空玻璃的外层面镀上二氧化钛自清洁涂层后，制成了环保型低辐射－自清洁玻璃。

（2）环保型低辐射－自清洁玻璃能很好地保持室内温度，又可以保持玻璃清洁。

（3）此玻璃既节能又环保，适应当前政府提出的建立节约型社会的要求，对于发展新型的节能和环境协调型材料具有重要意义。

参考文献

[1]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,20__,25(3):40-42.

[2]徐永模,孙芹先.建筑功能玻璃与绿色生态建筑[J].中国建材,20__,24(2):64-69.

[3]顾大勇,许维钧.Low-E镀膜玻璃应尽早进入我国民宅[J].中国建材,1999,19(2):59-60.