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Low-E中空玻璃在节能门窗中的应用
鸿泰门窗:李国培
门窗的节能性能指标主要有三个部分组成：窗框、玻璃以及窗框与玻璃结合部位的性能。由于高性能门窗，对影响窗框与玻璃结合部位的性能起重要作用的五金件及密封条有很高的要求，气密性都很高，因此有必要讨论对门窗的得热和失热起主要作用的玻璃系统以及Low—E中空玻璃在节能门窗应用问题。
一、门窗节能主要是认识和合理运用问题
门窗节能并不是人们想象的存在技术上的问题，更多的是我们对它们的重新认识与合理运用的问题。
近两年一些高档住宅，由于追求通透、景观好，外窗面积都设计得很大，发展商一般会采用中空玻璃，如果严寒需要采暖的地区，注重品牌的发展商在窗框材料上还会考虑选用断桥铝型材，由于窗墙比很大，从节能的角度出发，我会建议采用Low—E中空玻璃，如果考虑造价我则建议窗框材料不用断桥铝型材而改用普通铝合金与Low—E中空玻璃的搭配，但很多发展商都不愿意采用这种组合。而美国等一些发达国家恰恰相反，他们强调必须采用高性能的Low—E中空玻璃，窗框材料则可以是普通铝型材。如果消费者有更高的要求，则选用纯木、铝包木或铝木复合等，在寒冷地区他们会要求Low—E中空玻璃充氩气等惰性气体降低U值，而较少采用断桥铝型材。为什么有这种差异呢？通过下面的对比分析也许可以找到答案。
二、 不同玻璃及门窗产品性能价格比较
表一
玻璃种类结构
LOW-E中空玻璃6CEF11+12A+6C
透明中空玻璃6C+12A+6C
透明玻璃 6C
U值 （W/m2K）
1.66
2.72
5.58
遮阳系数 Sc
0.31
0.87
0.99
北方寒冷地区年取暖耗能比率（%）
62
75
100
南方炎热地区年降温耗能比率（%）
68
82
100
舒适度（%）
冬季不舒适可能性
23
37
62
夏季不舒适可能性
25
63
77
北京地区采光面积4000M2东西南北各1000M2模拟计算结果
夏季能耗（Kwh)
11.5万
15.4万
39.2万
冬季能耗（Kwh)
9.2万
22.3万
30.0万
全年能耗（Kwh)
21.7万
37.7万
69.2万
能耗相对比值
0.30
0.55
1
玻璃价格（元/M2）
275（双钢化） 295（充氩气）
170（双钢化）
70（钢化）
外窗不同组合U值（W/m2K）
断桥铝型材
2.5
3.4
5.4
铝型材
2.9
3.9
6.2
注：6C表示6mm透明玻璃，CEF11是Low—E玻璃型号。
U值按ISO10292标准测得，Sc按ISO15099测得。

仅从降低窗户传热系数的角度看，断桥铝型材与Low—E中空玻璃的组合，U值可降到2.5W/m2K或更低，但如果从我国目前的发展水平以及综合性价比，则选用普通铝合金与Low—E中空玻璃的组合是比较理想的选择，Low—E中空玻璃充氩气后U值还可以降0.4左右而成本每平方米仅增加30元。
三、 Low-E中空玻璃
1、 Low—E玻璃的特性
低辐射(Low—E）玻璃之所以节能，是因为它有如下特性：
a) 高的反射率，红外线反射率高(可达98%)，冬季有效阻止室内暖气和人体发出的热辐射泄向室外，夏季有效阻止室外道路及建筑物等发出的热辐射进入室内，具有阻止热辐射直接透过的作用，使室内冬暖夏凉。
b) 低的辐射率，玻璃对热量的吸收和辐射决定于表面辐射率，辐射率低则吸热少，升温慢，再放出的热量少。
c) 遮阳系数范围广(0.2~0.7)，不同Low-E膜，不同生产工艺，有不同的太阳能透过量，适应不同地区的需要，原则是南方选遮阳系数Sc低，北方选遮阳系数Sc高。
2、 Low—E玻璃的品种
a) 按膜层性能分：单银高透型Low-E膜、遮阳Low-E膜及双银Low-E膜。

b) 按生产工艺分：
在线化学气相沉积法，效率高，适于大批量生产，膜层经高温处理，稳定性好，可钢化、热弯，性能不如离线法，不够清亮，容易有黑斑。
离线真空溅射法，Low-E膜U值低性能好，膜层有多种选择，缺点是膜层脆弱，必须马上做成中空玻璃，否则不宜贮存和运输，玻璃钢化和热弯只能在真空溅射前进行。
3、 如图Low-E中空玻璃，膜面可在第2面或第3面。

Low-E品种
膜面位置
遮阳系数SC
传热系数U(W/m2K)
透明Low-E
2面
0．61
1．79
3面
0．69
1．79
银灰色Low-E
2面
0．31
1．66
3面
0．53
1．66
Low-E膜位于中空玻璃不同面的参数（6+12A+6）
为了达到冬季最佳节能效果，Low-E膜应在第3面，以使大部分热量反射回室内，Low-E膜可以把夜间的热量损失减少大约30%至40%。若需在夏季充分地反射阳光辐射及反射外面的长波红外热量，膜面最好在第2面。所以在高纬度的北方使用Low-E中空玻璃时，建议Low-E膜在第3面；在低纬度的南方Low-E膜应在第2面。
从上表的测量结果表明Low-E膜放在第2面和第3面有完全相同的冬季U值；但遮阳系数Sc不同，Sc2＜Sc3，所以在高纬度的北方使用Low-E中空玻璃时，建议Low-E膜在第3面；在低纬度的南方Low-E膜应在第2面。需要注意的是，Low-E膜位于第2面或第3面，外观颜色效果也不相同，而且不同型号的Low-E玻璃所具有的这种颜色效果差别很大。除透明的Low-E膜外，其他Low-E膜位于第2面外观有近似热反射玻璃的质感，而位于第3面则没有这种效果。因此在确定Low-E膜面位置时，应考虑外观效果、节能特性以及用户的偏好，最后做出合理的选择。
四、 不同玻璃系统性能对比
1、能源和费用的节省
下面是一个南方炎热地区和北方寒冷地区关于能源和费用节省的例子：
冬天取暖季节的节能
在寒冷的季节，窗户是热量散失、不舒适感、结霜问题的重要来源。近年，窗户已在进行一场技术革命，LOW-E的使用使得更少的热量散失，更少的空气泄漏，更温暖的窗户表面成为可能，提高了舒适感和减少结霜，下面的图表是表明一幢建筑在寒冷季节里因为使用高性能窗户而大幅减少取暖费。在寒冷地区，高性能窗户意味着减少能源的损失，使得增加窗户的面积对能源的总需求量产生极少甚至无影响。

夏天降温季节的节能
在炎热的季节，窗户是阳光进入室内的重要渠道，遮阳型LOW—E能明显减少阳光热获取量，提高舒适感的同时提供良好的采光和透视。下面的图表是说明一幢建筑在炎热的季节因为使用遮阳型Low—E而节省降温费用。在炎热地区，因为使用这种玻璃人们甚至可以直视太阳。

2、 减少空调设备费用支出
高性能的玻璃不仅减少每年的取暖和降温费用，他们同样能减少取暖和降温的峰值负荷。这对于业主的好处在于能减少取暖或降温设备装机功率。
建筑物用电的峰值负荷是对应于取暖或降温的最大需求，这些负荷决定了空调设备的装机功率，下表是不同的玻璃应用于同一建筑降温峰值负荷的例子。一些建筑装了高性能的玻璃后，能大幅减少空调设备装机功率30%。

注意：这些是使用美国RESFEN软件计算，一幢在美国凤凰城2000英尺面积房子有300英寸面积窗户的峰值负荷。
3、提高采光和透视
窗户的两大基本功能是采光和透视，但窗户同时是大量阳光热进入室内的渠道，传统的做法是通过装本体着色玻璃或遮蔽来减少阳光热获取量，同时采光亦同步大幅减少。遮阳型Low—E能在比本体着色玻璃阻隔更多的阳光热的同时，可见光的损失最小。意味着，透视更加清晰、通畅。

4、 提高舒适度
高性能的Low—E中空窗不仅能减少能源费用，而且使室内环境更舒适。

提高冬季舒适度
普通玻璃窗使人感觉冷冰冰，因为更多的热量从人体向窗户辐射，冰冷的玻璃致使窗边的空气温度下降流向地板，这种空气的流动使人感觉有冷风吹进加速热量散失，但Low—E中空有更低的U值，使窗边温度升高，提高人的舒适度。当然，通过加强窗的密封减少冷空气渗透亦可提高舒适感。

提高夏季舒适度
在夏季，强烈的阳光直射人体和室内，导致过热和不舒适感，遮阳型Low—E会减少通过窗户进来的太阳幅射，减轻不舒适感，遮阳型Low—E在减少热量获取量的同时提供足够的可见光。

玻璃的透光率直接影响到建筑的室内采光，经验表明透光率在40%~50%的范围内，人眼感觉到较为舒适。但是高透光率的玻璃在为室内带来明亮环境的同时，也会透过较多的太阳热辐射，因此必须在采光和节能之间寻找平衡点，而这个平衡点对热反射镀膜玻璃和Low-E玻璃来说是不同的。在隔热性能相同的前提下，Low-E玻璃具有更高的可见光透过率，因而保证了室内合适的自然采光。通俗地说，Low-E玻璃将太阳光过滤成了“冷”光源。
5、 减少结霜
高性能的玻璃不仅能减少能源的消耗，同时使室内更舒适。
下面的图表表明在不同的室外温度与室内相关的湿度条件下在玻璃中部（周边距玻璃边部2.5英寸的区域）出现结霜的可能性。
结霜可发生在曲线或以上任何点，随着窗户U值的降低使得可能结霜的范围变得小得多。

6、 减少褪色
许多有机物如地毯、织物、纸张、艺术品、画、家具暴露在阳光下都会褪色，选择不同的玻璃能影响透射光线的强度和类别。在阳光里最有害的辐射是紫外线，它是最活跃，最有可能打破化学键导致褪色和退化。玻璃能阻挡低于300nm的紫外线，但300~380nm的紫外线能透射。镀膜玻璃能减少75%以上的紫外线（UV）透射。UV能被玻璃的贴膜或夹层玻璃的胶层所吸收，UV的透射可以低至1%。特别注意，透射的可见光对某些材料同样能导致严重褪色，使用Low—E玻璃或夹层玻璃比不镀膜玻璃能减少室内很多家具的褪色。

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