淺析建筑Low-E玻璃的應用

 1、Low-E玻璃的相關(guān)定義

Low-E玻璃即低輻射鍍膜玻璃，一種對波長(cháng)范圍在4.5μm～25μm的遠紅外線(xiàn)具有較高反射比的鍍膜玻璃。由輻射率表示對紅外熱反射能力的高低，物體的輻射率等于物體在一定溫度下輻射的能量與同一溫度下黑體輻射能量之比。黑體的輻射率等于1，其他物體的輻射率介于0和1之間。輻射率越低，表示其反射的輻射熱越大。

注1：由于溫度差引起的熱量傳遞主要集中在波長(cháng)在4.5μm～25μm的遠紅外線(xiàn)范圍內。

2、Low-E玻璃的功能和原理

Low-E玻璃是在玻璃基片上鍍制功能性金屬或者金屬化合物膜層以及其它非功能性介質(zhì)層，使其具有高可見(jiàn)光透過(guò)率，較高的熱輻射反射率，阻止因溫差引起的熱輻射的傳遞。使用Low-E玻璃能有效減少夏季太陽(yáng)的熱輻射進(jìn)入室內，冬季有效抑制室內的采暖熱向室外傳導，可以節約夏季空調制冷和冬季室內采暖的費用，從而達到節能的目的。

Low-E玻璃的節能性能用傳熱系數U(K)值和S_C遮陽(yáng)系數表示。傳熱系數的單位是W/m².K，表示的是溫差為1K時(shí)單位時(shí)間單位面積傳遞的熱量，表征物體的保溫能力；遮陽(yáng)系數Sc表示的是物體的太陽(yáng)能總透射比與通過(guò)3mm的太陽(yáng)能總透射比的比值，表征的是物體的隔熱能力。

另外一個(gè)潛在的節能指數就是可見(jiàn)光透射比。可見(jiàn)光透射比和建筑物采光有關(guān)，合適的采光不僅能節約照明能源，還可以保持用戶(hù)的舒適度。現在行業(yè)標準中通常用光熱比，可見(jiàn)光與太陽(yáng)能總透射比的比值，也有用選擇系數R來(lái)表示及可見(jiàn)光與遮陽(yáng)系數的比值，來(lái)衡量節能效果，比值越大，透過(guò)的可見(jiàn)光越多，采光性能越好，進(jìn)入室內的太陽(yáng)能越低，節能效果越好。

3、 Low-E玻璃的種類(lèi)

根據Low-E玻璃的生產(chǎn)工藝，可以分為在線(xiàn)Low-E玻璃和離線(xiàn)Low-E玻璃。在浮法玻璃生產(chǎn)線(xiàn)指定溫度范圍處進(jìn)行的化學(xué)氣相沉積鍍膜， 鍍制的功能性膜層是半導體材料的化合物。在線(xiàn)Low-E玻璃膜層硬度大，機械強度好，可熱加工但由于膜層較厚，顏色不太靈活，也比較單一，輻射率一般在0.15~0.25之間。                                      

離線(xiàn)Low-E玻璃是玻璃基片轉移至鍍膜玻璃生產(chǎn)線(xiàn)上通過(guò)磁控濺射方法鍍制的金屬膜層和其他介質(zhì)膜層，通常是磁控陰極濺射法。磁控陰極濺射在靜止的電磁場(chǎng)中發(fā)生，電子在洛倫茲力的作用下向陽(yáng)極處的玻璃基片加速運行，與氣氛Ar原子發(fā)生碰撞，電子的能量足夠大時(shí)，Ar原子電離出Ar+和電子。電子飛向基片，Ar+加速飛向陰極（濺射靶材）并以高能量轟擊靶材，發(fā)生濺射，濺射粒子中的中性粒子沉積在基片上形成薄膜，二次電子在電磁場(chǎng)中洛倫茲力的作用下作擺線(xiàn)和螺旋線(xiàn)狀的復合運動(dòng)。通過(guò)磁控陰極濺射生產(chǎn)的離線(xiàn)Low-E玻璃，其顏色靈活，輻射率較在線(xiàn)Low-E玻璃低。

早期的離線(xiàn)Low-E玻璃由于膜層軟，易氧化很難用于熱加工，隨著(zhù)技術(shù)的發(fā)展，膜結構的調整，介質(zhì)層的使用，使得膜層的機械強度和物理性能都有很大提升，現在的離線(xiàn)Low-E玻璃已經(jīng)具有可鋼性。日常的檢驗中也有客戶(hù)委托對離線(xiàn)產(chǎn)品按照在線(xiàn)產(chǎn)品檢測耐磨、耐酸堿性能，試驗后，耐磨外觀(guān)只有很輕微的磨痕，耐酸堿外觀(guān)幾乎無(wú)變化，另外可見(jiàn)光透射比的變化率都在1%以下，比國家標準要求的≤4%要低很多。日常檢測中客戶(hù)送檢的離線(xiàn)產(chǎn)品要求按照在線(xiàn)產(chǎn)品檢測耐磨耐酸堿性能，試驗后，耐磨外觀(guān)只有很輕微的磨痕，耐酸堿外觀(guān)幾乎無(wú)變化，另外可見(jiàn)光透射比的變化率都在1%以下，比國家標準要求的≤4%要低很多。筆者曾做過(guò)驗證，在熱加工的過(guò)程中，離線(xiàn)加熱到600度以上，自然冷卻退火后，其輻射率會(huì )略有降低，可見(jiàn)光透射比增大在2%-8%左右，其性總體來(lái)說(shuō)是能向有益的方向改變。

離線(xiàn)Low-E玻璃常用的功能性金屬有金、銀、銅，由于銀在自然界中存在廣泛，且具有較好的導電性，形成薄膜后的電阻和輻射率較低，同時(shí)銀還具有可見(jiàn)光吸收小，透過(guò)率高的特點(diǎn)，以及其合理的價(jià)格，是現在應用最為廣泛的功能性金屬。

以銀為功能性膜層的Low-E玻璃又可以分為單銀、雙銀、三銀Low-E玻璃。即在玻璃基片上鍍制一層、兩層、三層的功能性金屬膜和其他介質(zhì)層。三者之間由于功能性膜層、介質(zhì)層的位置厚度的不同，會(huì )使可見(jiàn)光透過(guò)增加、輻射率降低，某生產(chǎn)廠(chǎng)的單銀產(chǎn)品的輻射率在0.1左右，雙銀產(chǎn)品的輻射率在0.05~0.08之間、三銀產(chǎn)品的輻射率在0.03~0.05之間，這個(gè)也不是絕對的，如果銀膜鍍制的很厚的話(huà)即使只有一層也可以達到很低的輻射率。行業(yè)內有些公司用選擇系數R來(lái)表示，單銀Low-E玻璃在1.1~1.3，雙銀Low-E玻璃在1.4~1.7，三銀Low-E玻璃在1.7~2.1之間，這只是該廠(chǎng)家的經(jīng)驗值，其他公司可參考該值作為日常質(zhì)量控制，但但第三方檢測機構日常檢測中測不用于對產(chǎn)品作合格判定。

根據其性能指標，離線(xiàn)Low-E玻璃還可分為高透型Low-E玻璃和遮陽(yáng)型Low-E玻璃，高透型Low-E玻璃即對太陽(yáng)光具有較高的透過(guò)率，用在寒冷地區的冬季，以使更多的陽(yáng)光進(jìn)入室內。還有一種產(chǎn)品已經(jīng)復合了高透和遮陽(yáng)兩種功能即高透遮陽(yáng)型，這種產(chǎn)品的可見(jiàn)光透射比能達到60-80%，遮陽(yáng)系數在0.30左右，這樣的Low-E玻璃用在炎熱地區，可以節約很大一部分空調制冷費用。

 4、離線(xiàn)Low-E玻璃的應用

離線(xiàn)Low-E玻璃產(chǎn)品廣泛用在建筑幕墻和大面積窗戶(hù)上。以滿(mǎn)足采光和節能雙重性格。一般不做單片使用，通常組合成充氣中空玻璃或者真空玻璃使用，中空腔內充入的是Ar或者Kr等惰性氣體，一是保護玻璃膜面不受損傷，延長(cháng)Low-E玻璃的使用壽命，另外一個(gè)目的就是提高玻璃的節能效果。表一列出了單片玻璃不同輻射率時(shí)的傳熱系數，以及各自的可見(jiàn)光透射比、遮陽(yáng)系數。表二列出了由表一單片玻璃組合成充氣中空玻璃的光熱性能。

表一 相同厚度不同輻射率的玻璃冬夏季傳熱系數

表二 充氣中空玻璃的光熱性能

注2：表一和表二中的Low-E玻璃的膜面均在第二面，中空玻璃內均充體積比為90%的氬氣。

由表一和表二可以看出單片Low-E玻璃U（k）值隨著(zhù)輻射率的降低而降低，即保溫性能變好。合成中空玻璃后，U（k）和遮陽(yáng)系數SC均有不同程度的降低，U（k）值降低的比率較大，合成中空后保溫性能和隔熱性能都明顯變好。

5、如何識別Low-E玻璃

目前常用的判定Low-E玻璃的方法有三種，一種是用傅里葉紅外光譜儀測試玻璃的熱輻射反射率，根據歐盟標準EN 12898《輻射率的測定》和新修訂的GB/T 2680通過(guò)公式計算出Low-E玻璃的垂直輻射率的大小，再乘以相應的系數可得到待測產(chǎn)品的半球輻射率。另外一種方法是便攜式測試儀，測量出玻璃的輻射率，從而判定該玻璃產(chǎn)品是不是Low-E玻璃，便攜式測試儀是可用于工程現場(chǎng)的測試方法。三是通過(guò)測試玻璃的表面電阻，通過(guò)公式E=0.0129×R-6.7×10^-5×R²，式中R為膜面的表面電阻 ，該式適用于在λ>3μm內的波長(cháng)范圍內方塊電阻值非常低的金屬膜層，計算時(shí)會(huì )有2%的偏差。¹

結束語(yǔ)

隨著(zhù)國家對節能環(huán)保政策的重視和人們節能意識的提高，節能舒適的Low-E玻璃將會(huì )越來(lái)越廣泛地用于建筑物上。了解Low-E玻璃、使用真Low-E玻璃、使用合適的Low-E玻璃已成為當前建筑設計的一個(gè)重要方面。另外玻璃的選型也算是一個(gè)復雜的問(wèn)題，不同的地區使用的Low-E玻璃的種類(lèi)不同，Low-E玻璃的使用面用在室內還是室外也不一樣，只有合理地使用Low-E玻璃，才能充分體現Low-E玻璃的節能性能。因此但要達到熟練選用Low-E玻璃還需要走很長(cháng)的路，作為國家級的玻璃檢測中心，也是最早開(kāi)展Low-E玻璃檢測的機構，我們會(huì )在Low-E玻璃的研究和檢測中投入越來(lái)越多的精力，希望能為廣大用戶(hù)使用Low-E玻璃提供微薄經(jīng)驗。

參考文獻：

1：工程玻璃深加工技術(shù)手冊  白振中 張會(huì )文 編著(zhù)