[摘要] 本文通過對各種類型
中空玻璃的
傳熱系數(shù)和太陽得熱系數(shù)進行大量模擬計算，分析了原片組合、間隔類型、使用環(huán)境等各方面的相關因素對中空
玻璃節(jié)能指標的影響趨勢及程度。在此基礎上，探討了建筑和生產設計中，應正確選用的、能達到最佳節(jié)能效果的中空玻璃組合方式及使用條件。
[關鍵詞] 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)能對玻璃性能的要求
隨著社會經(jīng)濟發(fā)達程度的提高，
建筑能耗在社會總能耗中的所占比例越來越大，目前西方發(fā)達國家約為30%~45%，盡管我國經(jīng)濟發(fā)展水平和生活水平都還不高，但這一比例已達到20%~25%，正逐步上升到30%。在一些大城市，夏季空調已成為電力高峰負荷的主要組成部分。不論西方發(fā)達國家，還是我國，建筑能耗狀況都是牽動社會經(jīng)濟發(fā)展全局的大問題。按照1986年制定的我國建筑節(jié)能分三步走的計劃，當前政府各級節(jié)能管理部門正在積極啟動實現(xiàn)第三步節(jié)能65%目標的標準編制工作。而在影響建筑能耗的
門窗、墻體、屋面、地面四大圍護部件中，門窗的絕熱性能最差，是影響
室內熱環(huán)境質量和建筑節(jié)能的主要因素之一。就我國目前典型的圍護部件而言，門窗的能耗約占建筑圍護部件總能耗的40%~50%。據(jù)統(tǒng)計，在
采暖或空調的條件下，冬季單玻窗所損失的熱量約占供熱負荷的30%~50%，夏季因太陽輻射熱透過單玻窗射入室內而消耗的冷量約占空調負荷的20%~30%。因此，增強門窗的
保溫隔熱性能，減少門窗的能耗，是改善室內熱環(huán)境質量和提高建筑節(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)能標準的不斷提高，普通的中空玻璃已不能完全滿足節(jié)能設計的技術要求。例如在夏熱冬冷地區(qū)的節(jié)能
設計標準中，對大窗墻比的外窗傳熱系數(shù)限制指標到了2.5 W/m2K，夏熱冬暖地區(qū)這一指標在部分條件下到了2.0 W/m2K。所以我們應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
在建筑用中空玻璃諸多的性能指標中，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，玻璃兩側空氣溫度差為1℃時，單位時間內通過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入室內的量與通過相同尺寸但無玻璃的開口進入室內的太陽熱量的比率。玻璃的SHGC值增大時，意味著可以有更多的太陽直射熱量進入室內，減小時則將更多的太陽直射熱量阻擋在室外。SHGC值對節(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，應該減少太陽輻射熱量對室內溫度的影響，此時需要玻璃具有相對低的SHGC值；在寒冷氣候條件下，應充分利用太陽輻射熱量來提高室內的溫度，此時需要高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生的傳熱過程，后者主要衡量的是由太陽輻射產生的熱量傳遞，實際生活環(huán)境中兩種影響同時存在，所以在各
建筑節(jié)能設計標準中，是通過限定K和SHGC的組合條件來使窗戶達到規(guī)定的節(jié)能效果。
目前，中空玻璃的K值是通過實驗室實際測量得出的，SHGC值是對光譜數(shù)據(jù)計算得出的。因為K值的實際測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勞倫斯伯克利實驗室開發(fā)的Window5.2軟件進行模擬計算。該軟件能夠計算出各種類型玻璃的K值和SHGC值等相關參數(shù)，其計算結果可以近似代替實際測量值。為了保證計算結果的一致性，除特殊說明以外，本文在計算分析中采用NFRC系列標準的環(huán)境條件設置數(shù)據(jù)。
三、節(jié)能指標的影響因素分析
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。當增加玻璃厚度時，必然會增大該片玻璃對熱量傳遞的阻擋能力，從而降低整個中空玻璃系統(tǒng)的傳熱系數(shù)。對具有12 mm空氣間隔層的普通中空玻璃進行計算，當兩片玻璃都為3mm白玻時，K=2.745W/m2K，都為10mm白玻時，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系。從計算結果也可以看出，增加玻璃厚度對降低中空玻璃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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