LOW-E玻璃的节能特性及其参数（ai）

低辐射LOW-E镀膜玻璃的节能特性及其参数现代建筑，不论是商厦还是住宅，都趋向于⼤⾯积采光。但是，普通透明玻璃对太阳能辐射和远红外热辐射没有控制，其⾯积越⼤，夏季进⼊室内的热量越多，冬季室内散失的热量越多。为此，必须对玻璃表⾯进⾏处理，于是产⽣了有节能功能的镀膜玻璃。

早期的镀膜玻璃主要是热反射镀膜玻璃（或称阳光控制膜玻璃），其作⽤是限制太阳能辐射直接进⼊室内。⽤于建筑幕墙玻璃时，除具有亮丽的外观装饰效果外，还可降低冷⽓设备的运⾏费⽤。但这种玻璃与普通玻璃⼀样，会吸收远红外热辐射⽽使其⾃⾝的温度升⾼，最终仍有相当部分的热能透过了玻璃，其隔热性能也受到了极⼤的限制。

选⽤什么材料、采⽤何种⼯艺镀膜才能有效地阻挡远红外热辐射呢？研究的结果诞⽣了低辐射镀膜玻璃（简称Low-E玻璃）。这种玻璃的最⼤特点是将远红外热辐射反射出去，使其不能透过玻璃从⽽起到节能隔热的作⽤。因此，⽬前世界上公认Low-E玻璃是最理想的窗玻璃材料。

Low-E玻璃在国外已有近⼆⼗年的使⽤历史，我国因受到设备和⽣产⼯艺技术⽅⾯限制，同时也因节能观念的落后⽽起步较晚。可喜的是，⾃南玻集团于1997年推出Low-E玻璃并在全国范围内⼤⼒推介后，⽬前已为众多设计师和⽤户所认同并采⽤。规模化采⽤Low-E 玻璃时代已到来，这必将对我国的建筑节能材料应⽤产⽣影响并作出贡献。关于镀膜玻璃，包括Low-E玻璃的节能特性，已有许多⽂章或

专著论述过，在⼤多数⽂章或企业的产品介绍中都列出了完整的参数，但理解这些参数须具备⼀定的专业知识。对⽤户来说更关⼼的是：哪些参数与节能性直接相关？怎样才能区别不同玻璃之间节能性的优劣？如何根据这些参数选择适⽤的玻璃？本⽂拟深⼊浅出地回答这些问题。⼆、热能的形式及幕墙玻璃组件的传热1、⾃然环境中的热能

⾃然环境中的热能主要是太阳辐射能，其能量的98%分布0.3⾄3µm波长之间。除了太阳直接辐射的能量外，还存在着⼤量的远红外线热辐射能，其能量分布在3⾄103µm波长之间。在室外，这部分热能是由太阳照射到物体上被物体吸收后再辐射出来的，夏季成为来⾃室外的主要热源之⼀。在室内，这部分热能是由暖⽓、家⽤电器、被阳光照射后的家具及⼈体所产⽣的，冬季成为来⾃室内的主要热源。

需要说明的是，在通常情况下来⾃室内、室外的热辐射可同时存在，只不过夏季来⾃室外的热辐射远⼤于室内的热辐射，⽽冬季来⾃室内的热辐射⼜远⼤于室外的热辐射。因此，选择玻璃时必须考虑建筑物所处的地理环境，以便所选择的玻璃能有效地阻挡来⾃主要热源的热能。2、热量的传递过程

照射到玻璃上的太阳辐射能，⼀部分被玻璃所吸收或反射，另⼀部分透过玻璃成为直接透过的能量（图1）。当玻璃吸收太阳能后温度升⾼，吸收的能量通过与空⽓对流及向外辐

射远红外线（即热辐射）⽽散失。因此，被吸收的能量最终仍有约50%透过了物体，这可归结为对流传导形式的传递。

远红外热辐射也能透过物体或被物体所吸收。⼀般⼯程材料，例如普通平板玻璃，不能透过远红外热辐射，只能反射它或吸收它，反射和吸收能⼒因材料⽽不同。吸收率（=辐射率E）低的物体，则必然反射率⾼（反射率+吸收率=1），这种物体不易吸收外来的热辐射能量，其隔热性能就好。辐射率E⾼的物体吸收的热辐射多，它再次向外辐射出的热多，相当于透过该物体的热量多。因此，远红外热辐射透过物体的传热，是通过对流传导体现的。低辐射玻璃正是限制了这

⼀部分的传热。

通过对两类热源传热过程的分析，可将热量的传递可归结为两种⽅式：辐射直接透过传热、对流传导传热。3、窗玻璃传热的定量表达

对流传导所传递的热量为Q1，这其中还包括玻璃吸收各波段的辐射后再放出的热量。太阳能直接辐射透过的热能为Q2，这部分热能仅指可见光、近红外辐射直接透过的能量。透过玻璃传递的总热能Q 可由正式表⽰：Q=U×（T内-T外) + 太阳辐射系数×Sc （式⼀）Q1对流传导部分Q2太阳直接辐射部分

U——玻璃的传热系数，单位为W/m2℃。在相同的室内外温差下，U 值越低则通过对流传导传递的热能越少。玻璃的U值与玻璃的辐射率E有关，辐射率E越低U值也越低。降低U值的两种有效⽅法是：在玻璃表⾯上镀低辐射膜，或将窗玻璃合成中空玻璃结构。Sc——玻璃的遮阳系数，反映玻璃对阳光的遮蔽效果。Sc⾼则意味着透过玻璃的太阳能多，反之则少。控制玻璃Sc的有效⽅法是：在玻璃表⾯上镀膜，或在制造玻璃的过程中加⼊⾊剂形成着⾊玻璃。但着⾊玻璃属于吸热玻璃，其吸收率偏⾼因⽽U值也⾼，所以它是以增⼤对流传导传热为代价来降低太阳能直接透过的。

太阳辐射系数——为⼀常数630 W/m2，可理解为太阳照射到地⾯的能量强度（注：实际强度为783 W/m2，透过3mm普通⽩玻璃后为630 W/m2，Sc的定义如此）。

T内-T外——玻璃两侧的温度差，即室内、室外的温度差。

从上式可看出，玻璃节能性的优劣由U和Sc这两个参数就完全可以判定，但实际上考虑到玻璃的透光率，Sc不可能选的太低，否则室内采光极差。U和Sc是玻璃的重要参数，在产品说明书中⼀般是给出的。特殊结构的产品如中空玻璃、夹层玻璃等需个别测量并计算得出。

根据提供的U、Sc值，及设定室内外的温度条件后，可由上式计算出玻璃的传热量，从⽽⽐较各种玻璃的节能特性。三、不同玻璃的传热特性及参数⼏种中空玻璃的参数对⽐

以下列出⼏种中空玻璃的传热系数U、遮阳系数Sc，随后对⽐说明各⾃的传热特性及其优劣。其它参数暂不论及。表⼀、⼏种玻璃的主要光热参数

1、单⽚透明玻璃

单⽚透明玻璃的遮阳系数Sc=0.99，这意味着它对阳光辐射阻挡能⼒很差，绝⼤部分的太阳辐射热能透过玻璃进⼊了室内，夏季⽩天进⼊室内的太阳辐射热能远⼤于玻璃向外辐射散发的热能，因此使室内温度升⾼。

单⽚透明玻璃的传热系数U冬6.17 W/m2℃，若室内外温差为25℃，则因对流传导⽽透过每平⽅⽶玻璃的热能就达154⽡。冬季夜间和阴⾬天⽓，由于没有阳光辐射，玻璃吸收室内热辐射后向外散热成为主流，因此使室内温度降低。

即使在冬季的阳光天⽓，虽然阳光辐射的透过率相当⾼，但由于室内外温差⼤，对流传导散热仍是主流，室内⼤量的热辐射会透过玻璃泄向室外。

2、透明中空玻璃（⽩玻中空）

与单⽚透明玻璃相⽐，透明中空玻璃仅改善了对流传导部分的传热，即通过降低U值⽽使对流传导热Q1减少，但对辐射直接透过和吸收部分没有明显的改善。由于玻璃表⾯没有镀膜，故U值的降低也是有限的。因此，采⽤中空玻璃的结构来增加隔热性能只能隔绝⼀部分的传热，其效果是有限的。

需要说明的是，中空玻璃的U值与其空⽓层的厚度关系密切，且随厚度的变化⽐较明显。在空⽓层⼩于13mm时，空⽓层越厚U值越低，在13mm左右达到最低极限，此后U值随厚度增加。这是由于由于在13mm以上的厚度下，内部空⽓会形成闭环对流，增⼤了热量的传递。若在中空玻璃中充⼊Ar⽓等惰性⽓体还会更进⼀步地降低U值。3、热反射中空玻璃

将热反射镀膜玻璃合成中空玻璃后，不但对太阳直接辐射有所控制，同时也限制了对流传导传热。这种玻璃结构是⼀种⽐较理想的搭

配，基本上可适⽤于我国的绝⼤部分地区。需要说明的是，这种玻璃U值的降低是通过中空玻璃结构实现的，因⽽也是有限的。

4、Low-E中空玻璃

Low-E玻璃的表⾯辐射率低E≤0.15、红外线（热辐射）反射率⾼，这意味着它同室内外空⽓接触后吸热少、升温低、再放出的热量少，即隔热性能好；仅单⽚Low-E玻璃的U值就低于热反射玻璃，合成Low-E中空玻璃后这⼀优势更加突出，因此这是最理想的玻璃结构搭配。

Low-E玻璃的另⼀特点是透光率较⾼（33%~72%），⽽遮阳系数Sc选择范围⼤（0.25~0.68）。与热反射玻璃相⽐，在同样的透光率下Low-E玻璃具有更低的Sc，这解决了热反射玻璃所遇到的⽭盾，即在保证室内⾼透光的前提下不损失隔热性（见表-1）。

冬季，Low-E玻璃可有效地阻⽌室内暖⽓和⼈体发出的热辐射泄向室外，夏季，Low-E玻璃可有效地阻挡室外道路及建筑物发出的热辐射进⼊室内。Low-E玻璃的这种阻挡热辐射透过的作⽤不受季节限制，因⽽，Low-E玻璃是⼀种良好的隔热材料。7、传热量对⽐

在以下条件下对上述⼏种玻璃的传热量（按式-1）进⾏计算，计算结果列⼊表-2中：夏季⽩天室外35℃、室内20℃，冬季夜晚室外—10℃、室内温度15℃。表-2 透过玻璃传递的热能（功率）

从表中数据可以看出，在夏季⽩天，采⽤Low-E中空玻璃⽐采⽤同样透光率的热反射中空玻璃，可使透过每平⽅⽶玻璃进⼊室内的热能减少373W。⽽在冬季则可使透过每平⽅⽶玻璃泄出室内的热能少29W。若整个建筑物朝阳采光窗为1000m2，全天太阳的平均照射功率为最⼤功率的1/3，每天开机8⼩时，夏季开机3个⽉，则⼀个夏季可节省74600度电（未考虑电致冷转换率），节能效率达30%以上。冬季也可⽤同样⽅法估算出节能量。

与其它玻璃的⽐较可按同样的计算⽅式得出。由此可见Low-E 玻璃优良的节能特性。