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LOW-E玻璃的隔热原理
8 x5 ]1 M8 q2 D; y7 n在20世纪70年代中期，人们发现双层玻璃窗热传递的大部分，是从一层玻璃向另一层玻璃的红外辐射交换产生的。因此，只要减小双层玻璃中任何一个表面的发射率，就能大大减少辐射热的传递。这就是LOW-E玻璃的来由。
. }; ~  _& q7 j8 m0 ?　　对于没有镀覆任何涂层的两片白玻璃来说，相互间的长波辐射交换程度很高，约为通过此间层热量的总交换60%.在玻璃表面镀覆Low-E涂层，两片玻璃之间的长波辐射交换将大幅度降低。由此可见，LOW -E做成双层才效果好，且保温效果比单层玻璃更为优秀，非常适用于冬季寒冷的北方。( o' i( G4 G6 W# E5 j+ ^, E4 J
　　有资料表明:白玻璃的发射率为0.84，镀有发射率为0.2的涂层后，其辐射交换率就降低了3/4，因此传热系数值也随之降低了。在玻璃厚度为4mm，空气厚度为12mm时，双层玻璃的传热系数约为2.8W/(m2*k)，如果镀覆LOW-E后，传热系数降低为1.8 W/(m2*k)。# |6 y2 E2 O) V: @' U
　　LOW－E的优点很明显，由于镀覆的膜很薄，它对短波辐射是基本透明的，使紫外线和可见光基本通过，而对长波红外线辐射是不透明的。也就是说，冬天保持室内热能，使其难以向外散发，而夏天将室外高温散发出的大量热辐射反射回去，使其难以进入室内，做到“冬暖夏凉”。8 `8 g  ]8 E2 d" |8 u) Z
　　LOW-E分为在线和离线两类。一般来说在线LOW-E质量比较稳定，不象离线那样容易氧化失效，寿命比较长，缺点在于隔热效果不如离线好，如果想通过加厚镀覆层来提高隔热效果，则玻璃颜色会迅速加深，透光率大幅度降低。离线LOW -E隔热效果好，必须双层使用，并且生产后需要马上加工成双层，如果工艺不到位，镀覆层容易氧化，造成透明度下降。在线和离线是各有优缺点。' l5 b5 I$ u/ B/ M
　　优质LOW-E一般使用寿命可以达5年以上，但是与建筑几十年的寿命相比还是过于短暂。特别是离线的LOW-E，易氧化也怕氧化，因为不管是更换玻璃还是更换玻璃框都会给建筑物的日常使用带来非常大的麻烦。据悉在美国有最新技术，通过在每片玻璃上打个小孔注入化学剂，来延长LOW-E的使用寿命，工艺复杂，成本高。但是不管如何，LOW－E的更换和维护明显不如膜和涂剂来得简单。( f8 U, @# k  i+ u. S# }
      早期人们对玻璃的要求仅是透光、平整和外观质量好。随着能源及环境政策的不断深入落实，节能建筑、绿色建筑、环境友好性建筑等概念日益得到了人们的认可，并迅速发展起来。这些类型的建筑都对玻璃提出了越来越多的光学热工性能指针要求，由此也诞生了更多的新型玻璃品种。在实际选购玻璃时，一方面建筑设计师会提出多项指针要求企业加工玻璃产品，另一方面企业也会尽可能全面地标示出自己产品的光学热工性能供客户选择。准确地了解和分析这些特性参数，才能选择到适合的玻璃产品，从而使建筑物符合标准规定的性能要求。但由于光学热工性能指针专业性较强，普及应用时间较短，容易出现理解不清和表达错误。因此，本文将有关建筑玻璃常用的光学热工性能指针进行列举和解释，供生产和应用中相关技术人员准确理解及使用。
* v$ O, s, |" W: K6 |; ^　　玻璃表面辐射率:也称为E值。从Low-E玻璃开始这一词汇就频繁地被使用，是判断是否为Low-E玻璃的标准，也是表征节能特性的重要指标，直接影响着玻璃传热系数的大小。定义为玻璃表面单位面积辐射的热量同单位面积黑体在相同温度，相同条件下辐射热量之比，数据范围为0-1。辐射率越低，玻璃吸收热量的能力越低，反射热量能力越强。耀华在线Low-E玻璃的辐射率低于0.2，能良好地反射80%以上的远红外热量，具有优良的节能性能;而普通玻璃的辐射率为0.84，仅能反射11%左右的热量。玻璃的辐射率使用红外光谱仪测定后经计算得出，国内依据的标准是GB/T2680,国际标准是ISO10292。
1 B& q. T  ~; K/ g0 g　　可见光透射比Light transmittance;简写为Tvis,是最早被普及使用的玻璃光学性能参数。这一指标不仅影响着建筑的通透效果，还直接影响着室内的照明能耗，所以在《公共建筑节能设计标准》中提出了“当窗墙比小于0.4时，玻璃的可见光透射比不应小于0.4”的限制耍求。
+ Y$ C0 E$ y: h$ S+ e" V      可见光反射比Light reflectance:可简写为Rvis,主要用于限制玻璃幕墙的反射“光污染”现象。在《玻璃幕墙光学性能》标准中做了如下限定:“玻璃幕墙应采用反射比不大于0.30的幕墙玻璃”，“主干道、立交桥、高架路两侧建筑物高20m以下部分，其余路段高10m以下部分如使用玻璃幕墙，应采用反射比不大于0.16的玻璃”。* L- s- E  A; G
      太阳光直接透射比Solar direct transmittance:缩写为Tsol,在太阳光谱(300nm至2500nm)范围内，直接透过玻璃的太阳能强度对入射太阳能强度的比值。它包括了紫外、可见和近红外能量的透射程度，但不包括玻璃吸收直接入射的太阳光能量后向外界的二次传递的能量部分。两块太阳光直接透射比相同的玻璃向室内传递的总太阳能量不一定相同，例如耀华12mm白玻与4mm在线Low-E的Tsol同为69%,但后者的总太阳透过能量(SHGC)比前者低4%。因此Tsol指标不能直接用于节能计算，通常用于导出其它参数。
. [9 n6 e( t* m: y- M$ `　　太阳光直接反射比Solar direct reflectance:缩写为Rsol，在太阳光谱(300nm至2500nm)范围内，玻璃反射的太阳能强度对入射太阳能强度的比值。在实际使用中，此项指标控制的是玻璃幕墙所形成的反射“热污染”，因为太阳光中的可见光和近红外光都能形成热量，尤其是在外形具有凹面结构的玻璃幕墙上，会形成一个“太阳灶”的效果，将热量汇集于一小块区域，该区域及附近的环境就会受到严重的加热影响。$ M( C$ g8 O3 M, p" N) M! F
　　紫外线透射比UV-transmittance:通常缩写为TUV，指在紫外线光谱(280nm至380nm)范围内，透过玻璃的紫外线光强度对入射光强度的百分比。由于太阳光中的紫外线对皮肤和家具油漆表面有损害，所以在设计大面积窗户和采光顶时，对此指针要予以限制，普通6mm白玻的紫外线透过率在60%多，降低紫外线透过率的最好办法是用PVB胶片做夹胶玻璃，用两片3mm白玻中间加上PVB胶片能够降低到5%。. r* _. K  A& V
　　太阳能总透射比Total solar energy transmittance:也称为太阳得热系数(SHGC)、得热因子、g值等。是通过门窗或幕墙构件成为室内得热量的太阳辐射与投射到门窗或幕墙构件上的太阳辐射的比值。太阳能总透射比包括太阳光直接透射比Tsol和被玻璃及构件吸收的太阳辐射再经传热进入室内的得热量。这一指标是建筑节能计算中的重要参考因素，直接影响着室内的采暖能耗和制冷能耗。但是人们在选购玻璃时习惯上使用遮阳系数数据来体现太阳光总透射比的高低。3 M" N$ h, g8 g, e
　　遮阳系数Shading Coefficient:缩写为SC,在GB/T2680中称之为遮蔽系数(缩写为Se)。是在建筑节能设计标准中对玻璃的重要限制指标，指太阳辐射能量透过窗玻璃的量与透过相同面积3mm透明玻璃的量之比。SC用样品玻璃太阳能总透射比除以标准3mm白玻的太阳能总透射比(GB/T2680中理论值取0.889，国际标准中取0.87)进行计算，SC=SHGC÷0.87(或0.889)。遮阳系数越小，阻挡阳光热量向室内辐射的性能越好。但只在炎热气候地区和大窗墙比时，低遮阳系数的玻璃才有利于节能，在寒冷地区和小窗墙比时，高遮阳系数的玻璃更有利于利用太阳热量降低采暖能耗而实现节能。
; l/ z2 f* z. C$ K- [: L　　相对增热量:是指综合考虑温差传热和太阳辐射对室内的影响，通过玻璃获得和散失的热量之和。相对增热量=(室外温度-室内温度)X传热系数K+太阳照射强度X遮阳系数SCX0.87。大于0时，表示室内获得的热量越来越多;小于0时，表示室内向外散失的热量越来越多。天气炎热时室外温度高，公式第一项为正值，向室内传热，此时K值和SC越小，玻璃相对增热量越小，有利于降低制冷能耗。天气寒冷时室外温度低，公式第一项为负值，向室外传热，第二项太阳辐射向室内传热，则SC越大，太阳辐射进入的热量越有利于弥补向室外散失的热量。所以在寒冷气候时，玻璃SC值越高，越能减少采暖能耗。
0 l+ d0 {! R( r4 a; A; Z+ C2 H　　传热系数:简称为K值或u值(对于玻璃而言，两者仅是简称不同而己)。是建筑节能设计标准对玻璃的重要限定值，指在稳定传热条件下，玻璃两侧空气温差为1度时，单位时间内，通过1平方米玻璃的传热量，以W/(m2k)或W/（m2℃)表示。国外的U值以英制单位表示为Btu/hr/ft2/F，英制单位U值乘以5.678的转换系数得到公制单位U值。传热系数越低，说明玻璃的保温隔热性能越好。单片普通玻璃的传热系数约为5.8 W/(m2K)，单片耀华Low--E约为3.6W/(m2K);普通6+12+6中空玻璃约为2.9 W/(m2K)，相同配置的Low-E中空传热系数在1.9W/(m2k)以下。

看下幕墙规范GB21086-2007
一般风压看风荷载标准值
水密一般是按风荷的75%.且固定部份取值不宜低于700pa,
气密一般不低于3级
平面变形按主体结构弹性层间位移限值的3倍来考虑

玻璃幕墙新规范、工程检验标准的

探讨和介绍

山东省建筑科学研究院(山东省建设机械质量监督检测中心)

李 承 伟

山东省建设机械质量监督检测中心作为我省的专职建筑幕墙检测单位，同时也作为国家工业产品生产许可证指定检测单位，近年来，对我省建筑幕墙工程进行了长期的测试和跟踪调查，初步掌握了我省建筑幕墙工程制造质量和施工水平的第一手资料。对比国内先进企业的技术水平，我省幕墙企业不仅在生产技术水平上存在一定的差距，同时，在对建筑幕墙的技术设计和施工手段上也存在一定的距离，重点反映在对规范的理解和贯彻上存在较大的差距。下面，就针对建筑幕墙的设计、计算及对规范的理解等方面，谈一下我们的看法。

一、《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003修订内容概述

《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003自2004年1月1日起实施，原行业标准《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-96同时废止。JGJ102-2003修订内容较大，不仅增加了强制性条款、而且还增加了全玻幕墙及点支承幕墙内容、对其他内容也进行了较大的修订。

(一)增加的强制性条款：

1、硅酮结构密封胶在隐框和半隐框玻璃幕墙中使用，其玻璃与铝型材的粘结必须采用中型硅酮结构密封胶。

硅酮结构密封胶使用前，应经国家认可的检测机构进行与其相接触材料的相容性和剥离粘结性试验，并应对邵氏硬度、标准状态下拉伸粘结性能进行复验。检验不合格的产品不得使用。进口硅酮结构密封胶应具有商检报告。硅酮结构密封胶和硅酮建筑密封胶必须在有效期内使用。

硅酮结构密封胶应根据不同的受力情况进行承载力极限状态验算。

除全玻幕墙外，不应在现场打注硅酮结构密封胶。

2、结构件应按规定验算承载力和挠度并达到规范要求。

立柱主要受力部位铝型材截面开口部位的厚度不应小于3.0mm，闭口部位的厚度不应小于2.5mm；型材孔壁与螺钉之间直接采用螺纹受力连接时，其局部厚度尚不应小于螺钉的公称直径；钢型材截面主要受力部位的厚度不应小于3.0mm。

横梁主要受力部位铝合金型材的厚度不应小于2.0mm；当横梁跨度大于1.2 m时，其截面主要受力部位的厚度不应小于2.5mm。型材孔壁与螺钉之间直接采用螺纹受力连接时，其局部截面厚度不应小于螺钉的公称直径。钢型材截面主要受力部位的厚度不应小于2.5mm。

3、人员流动密度大、青少年或幼儿活动的公共场所以及使用中容易受到撞击的部位，其玻璃幕墙应采用安全玻璃；对使用中容易受到撞击的部位，尚应设置明显的警示标志。

(二)全玻幕墙的主要内容：

面板玻璃的厚度不宜小于10mm，当面板玻璃为夹层玻璃时，其单片厚度不应小于8 mm。

玻璃肋的截面厚度不应小于12mm，截面高度不应小于100mm。而且，该条为强制性条款。

在风荷载标准值作用下，玻璃肋的挠度限值宜取其计算跨度的1/200。

采用浮头式连接件的幕墙玻璃厚度不应小于6 mm；采用沉头式连接件的幕墙玻璃厚度不应小于8 mm。玻璃之间的空隙宽度不应小于10 mm，且应采用硅酮建筑密封胶嵌缝。该部分为强制性条款。

点支承玻璃幕墙的支承结构宜单独进行计算。

无论单根型钢或钢管作为支承结构、采用桁架或空腹桁架作为支承结构，在风荷载标准值作用下，其挠度极限宜取其跨度的1/250。

张拉杆索体系应在正反两个方向上形成承受风荷载或地震作用的稳定结构体系，连接件、受压杆或拉杆宜采用不锈钢材料，杆件直径不宜小于10mm,拉索钢绞线直径不宜小于8 mm。拉杆不宜采用焊接，拉索不应采用焊接。在风荷载标准值作用下，其挠度极限宜取其跨度的1/200。张拉杆索体系的预拉力最小值，应使拉杆或拉索在荷载设计值作用下保持一定的预拉力储备。

(三)其他内容的修订：

1、幕墙材料：

对铝合金型材表面处理层的厚度提出了明确的要求，如表面阳极氧化膜厚度不低于AA15级，即平均膜厚t≥15um, 局部膜厚 t≥12um。

当使用碳素钢和低合金高强度结构钢采用氟碳漆喷涂或聚氨酯漆喷涂时，涂层的厚度不宜小于35um；在空气污染严重及海滨地区，涂层的厚度不宜小于45um。

幕墙玻璃应进行机械磨边处理，磨轮的目数应在180目以上，倒棱宽度不宜小于1 mm。因此，幕墙玻璃不宜使用砂带磨边机磨边倒角。

中空玻璃气体层的厚度不应小于9 mm，中空玻璃应采用丁基热熔密封胶和硅酮结构密封胶两道密封，而且，第二道密封应采用专用打胶机进行混合、打胶，即应使用双组分结构胶。其镀膜面应朝向中空气体层。

2、建筑设计：

幕墙抗风压性能应满足在风荷载标准值作用下，其变形不超过规定值，并且不发生任何损坏。

玻璃幕墙的气密性能不应低于3级，其所对应的性能参数是固定缝部位空气渗透性能0.05＜q≤0.10m3/m·h，可开启缝部位空气渗透性能1.5＜q≤2.5m3/m·h。与JGJ102-96要求相同。

玻璃幕墙的水密性能在热带风暴和台风袭击的地区固定部位水密性不宜小于1000Pa，其他地区固定部位水密性不宜小于700Pa，开启部位水密性等级宜与固定部位相同。因此，可以为开启部位水密性不小于150Pa即可。该要求较JGJ102-96“玻璃幕墙开启部分的雨水渗透压力应1大于250Pa。”有所降低。

幕墙玻璃之间的拼接胶缝宽度不宜小于10mm，小于JGJ102-96中15 mm的要求。

框支承玻璃幕墙，宜采用安全玻璃；点支承玻璃幕墙的面板玻璃应采用钢化玻璃，玻璃肋应采用钢化夹层玻璃。但，必须首先满足强制条款的要求。

玻璃幕墙与各层楼板、隔墙外沿间的缝隙，当采用岩棉或矿棉封堵，其厚度不应小于100 mm，宜采用不小于1.5mm的镀锌钢板承托。

3、结构设计：

半钢化玻璃强度设计值可取浮法玻璃强度设计值的2倍。

风荷载标准值所使用参数、系数应按《建筑结构荷载规范》GB50009的规定采用。并且不应小于1.0kN/m2。因此，无论风荷载标准值无论多小，都不应小于1.0kN/m2。

幕墙与主体采用后置锚栓连接时：每个连接节点不应少于2个锚栓，锚栓直径不小于10mm，且应通过计算确定，承载力设计值不应大于其极限承载力的50%，应进行现场试验，必要时进行极限拉拔试验。

幕墙与砌块结构连接时，宜在主体结构上增设钢筋混凝土或钢结构梁、柱。轻质填充墙不应作为幕墙的支承结构。

硅酮结构密封胶的粘结宽度不应小于7mm，且不应大于12mm，厚度不应小于6mm。

单片玻璃厚度不应小于6mm。

风荷载标准值作用下，四边支承玻璃的挠度限值宜取其短边边长的1/60。

上、下立柱之间应留有不小于15mm的缝隙，闭口型材可采用长度不小于250mm的芯柱连接。

立柱与主体之间每个受力连接部位的连接螺栓不应少于2个，直径不宜小于10mm。

二、建筑幕墙风荷载计算方法三个规范的比较对比和统计分析

《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003自2004年1月1日开始施行。在该规范风荷载标准值的计算中各系数的采用与JGJ102-96有了很大的不同。同时，在条文说明中，对各系数又提出了与《建筑结构荷载规范》GB50009-2001不同的要求。下面对按照GB50009-2001、JGJ102-2003、JGJ102-96三个规范计算风荷载标准值时，采用系数的不同作以比较。对由此影响而导致的计算结果的不同进行统计分析。

(一)按照GB50009-2001规范：

对垂直于建筑物表面的风荷载标准值，当计算围护结构时

wk=βgzμsμzw0

式中：βgz —高度Z处的阵风系数

μs —风荷载体型系数

μz —风压高度变化系数

w0 —基本风压

1、阵风系数βgz可按公式确定，也可按照规范中数据表取值。

βgz=k(1+2μf)=k(1+2×0.5×351.8(α－0.16)(z/10)-α，

在式中： k —地面粗糙度调整系数，

α—地面粗糙度指数，

z —计算位置离建筑物地面的高度。

2、体型系数μs 采用局部风压体型系数：外表面正压区按表采用，一般为0.8～1.0；负压区，对墙面取-1.0；对墙角边取-1.8，墙角边的作用宽度为房屋宽度的0.1倍或房屋平均高度的0.4倍，取小者，但不小于1.5m。

3、高度变化系数μz应根据地面粗糙度确定，地面粗糙度分为A、B、C、D四类，可简略地以房屋2km半圆影响范围内建筑物的平均高度h来划分，当h≥18m(相当于6层楼高)为D类，当9m＜h≤18m为C类，当h＜9m为B类。对于C类μcz=0.616(z/10)0.44。

4、基本风压w0为当地50年一遇的最大风压。

(二)按照JGJ102-2003规范：

虽然计算公式与GB50009-2001相同，且各项系数要求按照GB50009-2001的规定采用，但在JGJ102-2003条文说明中有附加规定如下。

1、体型系数μs：由于围护结构大多有开启窗，所以还应考虑室内压，因此，对于墙面可取-1.2。对于墙角部位可取-2.0。

2、JGJ102-2003规范中规定风荷载标准值不应小于1.0kN/m2。

(三)按照JGJ102-96规范:

1、阵风系数βZ为瞬时风压阵风系数，取为2.25。

2、体型系数μs对于竖直幕墙外表面按±1.5取用。

3、高度变化系数μz同样根据地面粗糙度确定，但地面粗糙度分为A、B、C三类。对于C类μcz=0.713(z/10)0.40。

4、基本风压w0为当地30年一遇的风压，在条文说明中提出基本风压w0可由设计人员自行决定乘以放大系数1.1转为50年一遇的风压值。同时为了保证幕墙的抗风安全性，风荷载标准值至少取为1.0kN/m2。

(四)计算结果的比较分析：

以基本风压w0=0.45kN/m2(济南市50年一遇)，地面粗糙度为C及转D类，建筑幕墙计算高度z=60m为例，计算数据如下表：

计算项目
GB50009-2001
JGJ102-2003
JGJ102-96

C类地区
D类地区

阵风系数βgz
1.69
1.69
1.94
2.25

体型系数μs
-1.0
-1.2
-1.2
±1.5

高度变化系数μz
1.35
1.35
0.93
1.46

基本风压w0，kN/m2
0.45
0.45
0.45
0.35

风荷载标准值Wk, kN/m2
-1.027
-1.232
- 0.97≈ -1.0
±1.725

墙 角 部 位

体型系数μs
-1.8
-2.0
-2.0
±1.5

风荷载标准值Wk, kN/m2
-1.848
-2.053
-1.624
±1.725

仅 考 虑 正 风 压

体型系数μs
0.8～1.0
0.8～1.0
0.8～1.0
±1.5

风荷载标准值Wk, KN/m2
0.821～1.027
1.0～1.021
1.0
±1.725

通过数据对比可以看出：

墙面负风荷载标准值，按GB50009-2001计算结果约为JGJ102-96计算结果的59.5%；按JGJ102-2003计算结果约为JGJ102-96计算结果的71.4%；

墙角负风荷载标准值，按JGJ102-2003计算结果最大，约为JGJ102-96计算结果的119%；

当仅考虑正风压作用时，按GB50009-2001和JGJ102-2003计算结果远远低于按JGJ102-96计算的结果，约为JGJ102-96计算结果的58%。</SP