[摘要] 本文通過對(duì)各種類型
中空玻璃的
傳熱系數(shù)和太陽得熱系數(shù)進(jìn)行大量模擬計(jì)算，分析了原片組合、間隔類型、使用環(huán)境等各方面的相關(guān)因素對(duì)中空
玻璃節(jié)能指標(biāo)的影響趨勢(shì)及程度。在此基礎(chǔ)上，探討了建筑和生產(chǎn)設(shè)計(jì)中，應(yīng)正確選用的、能達(dá)到最佳節(jié)能效果的中空玻璃組合方式及使用條件。
[關(guān)鍵詞] 中空玻璃 傳熱系數(shù) 太陽得熱系數(shù)
建筑節(jié)能
一、建筑節(jié)能對(duì)玻璃性能的要求
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)程度的提高，
建筑能耗在社會(huì)總能耗中的所占比例越來越大，目前西方發(fā)達(dá)國(guó)家約為30%~45%，盡管我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和生活水平都還不高，但這一比例已達(dá)到20%~25%，正逐步上升到30%。在一些大城市，夏季空調(diào)已成為電力高峰負(fù)荷的主要組成部分。不論西方發(fā)達(dá)國(guó)家，還是我國(guó)，建筑能耗狀況都是牽動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展全局的大問題。按照1986年制定的我國(guó)建筑節(jié)能分三步走的計(jì)劃，當(dāng)前政府各級(jí)節(jié)能管理部門正在積極啟動(dòng)實(shí)現(xiàn)第三步節(jié)能65%目標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)編制工作。而在影響建筑能耗的
門窗、墻體、屋面、地面四大圍護(hù)部件中，門窗的絕熱性能最差，是影響
室內(nèi)熱環(huán)境質(zhì)量和建筑節(jié)能的主要因素之一。就我國(guó)目前典型的圍護(hù)部件而言，門窗的能耗約占建筑圍護(hù)部件總能耗的40%~50%。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在
采暖或空調(diào)的條件下，冬季單玻窗所損失的熱量約占供熱負(fù)荷的30%~50%，夏季因太陽輻射熱透過單玻窗射入室內(nèi)而消耗的冷量約占空調(diào)負(fù)荷的20%~30%。因此，增強(qiáng)門窗的
保溫隔熱性能，減少門窗的能耗，是改善室內(nèi)熱環(huán)境質(zhì)量和提高建筑節(jié)能水平的重要環(huán)節(jié)。
中空玻璃具有突出的保溫隔熱性能，是提高門窗節(jié)能水平的重要材料，近些年已經(jīng)在建筑上得到了極其廣泛的使用。但隨著節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，普通的中空玻璃已不能完全滿足節(jié)能設(shè)計(jì)的技術(shù)要求。例如在夏熱冬冷地區(qū)的節(jié)能
設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)大窗墻比的外窗傳熱系數(shù)限制指標(biāo)到了2.5 W/m2K，夏熱冬暖地區(qū)這一指標(biāo)在部分條件下到了2.0 W/m2K。所以我們應(yīng)該一方面大力推廣中空玻璃這種具有優(yōu)良節(jié)能特性的新產(chǎn)品，另一方面要深入分析和掌握中空玻璃節(jié)能性能的各個(gè)影響因素，從玻璃原片、間隔組成和使用環(huán)境等方面保證中空玻璃能夠發(fā)揮它最佳的節(jié)能性能。
二、中空玻璃節(jié)能特性的基本指標(biāo)
在建筑用中空玻璃諸多的性能指標(biāo)中，能夠用來判別其節(jié)能特性的主要有傳熱系數(shù)K和太陽得熱系數(shù)SHGC。中空玻璃的傳熱系數(shù)K是指在穩(wěn)定傳熱條件下，玻璃兩側(cè)空氣溫度差為1℃時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)通過1平方米中空玻璃的傳熱量，以W/m2K 表示。K值越低，說明中空玻璃的保溫隔熱性能越好，在使用時(shí)的節(jié)能效果越顯著。太陽得熱系數(shù)SHGC是指在太陽輻射相同的條件下，太陽輻射能量透過窗玻璃進(jìn)入室內(nèi)的量與通過相同尺寸但無玻璃的開口進(jìn)入室內(nèi)的太陽熱量的比率。玻璃的SHGC值增大時(shí)，意味著可以有更多的太陽直射熱量進(jìn)入室內(nèi)，減小時(shí)則將更多的太陽直射熱量阻擋在室外。SHGC值對(duì)節(jié)能效果的影響是與建筑物所處的不同氣候條件相聯(lián)系的，在炎熱氣候條件下，應(yīng)該減少太陽輻射熱量對(duì)室內(nèi)溫度的影響，此時(shí)需要玻璃具有相對(duì)低的SHGC值；在寒冷氣候條件下，應(yīng)充分利用太陽輻射熱量來提高室內(nèi)的溫度，此時(shí)需要高SHGC值的玻璃。在K值與SHGC值之間，前者主要衡量的是由于溫度差而產(chǎn)生的傳熱過程，后者主要衡量的是由太陽輻射產(chǎn)生的熱量傳遞，實(shí)際生活環(huán)境中兩種影響同時(shí)存在，所以在各
建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中，是通過限定K和SHGC的組合條件來使窗戶達(dá)到規(guī)定的節(jié)能效果。
目前，中空玻璃的K值是通過實(shí)驗(yàn)室實(shí)際測(cè)量得出的，SHGC值是對(duì)光譜數(shù)據(jù)計(jì)算得出的。因?yàn)镵值的實(shí)際測(cè)量受成本限制難以收集各種類型的大量數(shù)據(jù)，所以本文的分析過程將采用美國(guó)勞倫斯伯克利實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的Window5.2軟件進(jìn)行模擬計(jì)算。該軟件能夠計(jì)算出各種類型玻璃的K值和SHGC值等相關(guān)參數(shù)，其計(jì)算結(jié)果可以近似代替實(shí)際測(cè)量值。為了保證計(jì)算結(jié)果的一致性，除特殊說明以外，本文在計(jì)算分析中采用NFRC系列標(biāo)準(zhǔn)的環(huán)境條件設(shè)置數(shù)據(jù)。
三、節(jié)能指標(biāo)的影響因素分析
1、玻璃的厚度：
中空玻璃的傳熱系數(shù)，與玻璃的
熱阻（玻璃的熱阻為1mK/W）和玻璃厚度的乘積有著直接的聯(lián)系。當(dāng)增加玻璃厚度時(shí)，必然會(huì)增大該片玻璃對(duì)熱量傳遞的阻擋能力，從而降低整個(gè)中空玻璃系統(tǒng)的傳熱系數(shù)。對(duì)具有12 mm空氣間隔層的普通中空玻璃進(jìn)行計(jì)算，當(dāng)兩片玻璃都為3mm白玻時(shí)，K=2.745W/m2K，都為10mm白玻時(shí)，K=2.64 W/m2K，降低了3.8%左右，且K值的變化與玻璃厚度的變化基本為直線關(guān)系。從計(jì)算結(jié)果也可以看出，增加玻璃厚度對(duì)降低中空玻璃K值的作用不是很大，8+12+8的組合方式比常用的6+12+6組合K值僅降低0.03 W/m2K，對(duì)建筑能耗的影響甚微。由
吸熱玻璃或
鍍膜玻璃組成的中空系統(tǒng)，其變化情況與白玻相近，所以在下面的其它因素分析中將以常用的6mm玻璃為主。
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