裝配式施工知識分享：玻璃與建筑節(jié)能

編輯推薦：裝配式建筑入門(建筑工程基礎(chǔ)知識)

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1 節(jié)能玻璃的種類及特點(diǎn)

節(jié)能玻璃是指某些特定的產(chǎn)品，如中空玻璃、熱反射玻璃、Low-E 玻璃等,它可以根據(jù)具體建筑物的設(shè)計(jì)要求而定，如按導(dǎo)熱系數(shù)來確定。按照節(jié)能途徑和性能參數(shù)，節(jié)能玻璃可分為以下幾類。通過對這些性能參數(shù)進(jìn)行調(diào)整、搭配，節(jié)能玻璃就可以應(yīng)用于不同地區(qū)的建筑物上，產(chǎn)生最佳的節(jié)能效果。

1.1 吸熱玻璃

吸熱玻璃是一種能夠吸收太陽能的平板玻璃，它是利用玻璃中的金屬離子對太陽能進(jìn)行選擇性的吸收，同時(shí)呈現(xiàn)出不同的顏色。有些夾層玻璃膠片中也摻有特殊的金屬離子，用這種膠片可以生產(chǎn)出吸熱的夾層玻璃。吸熱玻璃一般可減少進(jìn)入室內(nèi)的太陽熱能的20%～30%，降低了空調(diào)負(fù)荷。吸熱玻璃的特點(diǎn)是遮蔽系數(shù)比較低，太陽能總透射比、太陽光直接透射比和太陽光直接反射比都較低，可見光透射比、玻璃的顏色可以根據(jù)玻璃中的金屬離子的成分和濃度變化?？梢姽夥瓷浔?、傳熱系數(shù)、輻射率則與普通玻璃差別不大。

1.2 熱反射玻璃

熱反射玻璃是對太陽光有反射作用的鍍膜玻璃，其反射率可達(dá)20%～40%，甚至更高。它的表面鍍有金屬、非金屬及其氧化物等各種薄膜，這些膜層可以對太陽光產(chǎn)生一定的反射效果，從而達(dá)到阻擋太陽光進(jìn)入室內(nèi)的目的。在低緯度的炎熱地區(qū)，夏季具有較好的遮光性能，使室內(nèi)光線柔和舒適，從而可節(jié)省室內(nèi)空調(diào)的能源消耗。另外，這種反射層的鏡面效果和色調(diào)對建筑物的外觀裝飾效果都較好。而且其遮蔽系數(shù)、太陽光總透射比、太陽光直接透射比和可見光透射比都較低。太陽光直接反射比、可見光反射比較高，而傳熱系數(shù)、輻射率則與普通玻璃差別不大。

1.3 低輻射玻璃

低輻射玻璃又稱為Low-E 玻璃，是一種對波長在4.5～25 um 范圍的遠(yuǎn)紅外線有較高反射比的鍍膜玻璃，它具有較低的輻射率。在冬季，它可以反射室內(nèi)暖氣輻射的紅外熱能, 輻射率一般小于0.25將熱能保護(hù)在室內(nèi)。在夏季，馬路、水泥地面和建筑物的墻面在太陽的暴曬下,吸收了大量的熱量并以遠(yuǎn)紅外線的形式向四周輻射。低輻射玻璃的遮蔽系數(shù)、太陽能總透射比、太陽光直接透射比、太陽光直接反射比、可見光透射比和可見光反射比等都與普通玻璃差別不大，其輻射率、傳熱系數(shù)比較低。

1.4 中空玻璃

中空玻璃是將兩片或多片玻璃以有效支撐均勻隔開并對周邊粘接密封，使玻璃層之間形成有干燥氣體的空腔，其內(nèi)部形成了一定厚度的被限制了流動的氣體層。由于這些氣體的導(dǎo)熱系數(shù)大大小于玻璃材料的導(dǎo)熱系數(shù),因此具有較好的隔熱能力。中空玻璃的特點(diǎn)是傳熱系數(shù)較低,與普通玻璃相比,其傳熱系數(shù)至少可降低 40% ,是目前最實(shí)用的隔熱玻璃。我們可以將多種節(jié)能玻璃組合在一起，產(chǎn)生良好的節(jié)能效果。

1.5 真空玻璃

真空玻璃的結(jié)構(gòu)類似于中空玻璃，所不同的是真空玻璃空腔內(nèi)的氣體非常稀薄，近乎真空。其隔熱原理就是利用真空構(gòu)造隔絕了熱傳導(dǎo)，傳熱系數(shù)很低。根據(jù)有關(guān)資料數(shù)據(jù)，同種材料真空玻璃的傳熱系數(shù)至少比中空玻璃低15%。

1.6 普通玻璃

普通玻璃可以通過貼膜產(chǎn)生吸熱、熱反射或低輻射等效果。由于節(jié)能的原理相似,貼膜玻璃的節(jié)能效果與同功能的鍍膜玻璃類似。隨著玻璃深加工技術(shù)的不斷創(chuàng)新,特別是薄膜技術(shù)的飛速發(fā)展，一些新型的鍍膜玻璃產(chǎn)品已不是單一功能的節(jié)能玻璃,它可以是一種復(fù)合了多種功能的節(jié)能玻璃，如陽光控制型低輻射玻璃結(jié)合了熱反射、低輻射和吸熱等多種特性。

2 合理選擇節(jié)能玻璃

據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國的建筑能耗占社會總能耗的30%，隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，這個(gè)比例還會不斷增長。因此，提高玻璃的節(jié)能性能已經(jīng)成為實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能的關(guān)鍵。外窗是外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的主要組成部分，不但要滿足采光、通風(fēng)、散熱和觀賞等基本功能，還應(yīng)具備良好的保溫、隔熱和隔聲等性能。但是，外窗的能耗比較大，據(jù)研究，其耗熱量約占建筑總耗熱量的40%。又由于玻璃占整個(gè)窗戶面積很大，成為建筑物外圍護(hù)結(jié)構(gòu)中隔熱、保溫最薄弱的環(huán)節(jié)。隨著玻璃品種越來越多，玻璃的節(jié)能已成為降低建筑外窗能耗損失的首要目標(biāo)，從而滿足整個(gè)建筑物節(jié)能的需求。具體來說，要考慮玻璃的遮陽系數(shù)Sc、傳熱系數(shù)U(分冬季、夏季值)。U值越低，玻璃阻隔熱傳導(dǎo)的性能就越好。因此，盡量選擇U值低的玻璃產(chǎn)品，最好選擇Low-E 中空玻璃。當(dāng)對玻璃的隔熱性能有更高要求時(shí)，可選擇充有氬氣的Low-E中空玻璃。不同地區(qū)應(yīng)該選擇不同Sc 值的玻璃或中空組裝方式。在寒冷地區(qū)，太陽輻射對保持室內(nèi)溫度是有利的。因此，不宜采用折射率低、遮陽系數(shù)小且不能有效利用太陽能采暖的玻璃，如單片熱反射玻璃、Low-E 玻璃或Solar-E 玻璃等，可以使用保溫性能好的透明中空玻璃。在夏熱冬暖地區(qū)，建筑耗能主要為室內(nèi)外溫差傳熱耗能和太陽輻射耗能，特別是太陽輻射耗能占建筑耗能的比例很大，是夏季得熱的最主要因素，直接影響到室內(nèi)的熱環(huán)境。因此，該地區(qū)應(yīng)最大限度地控制進(jìn)入室內(nèi)的太陽光，選擇窗玻璃時(shí)主要考慮玻璃的反射系數(shù)，盡量選擇Sc 較小的玻璃。在夏熱冬冷地區(qū)，夏季炎熱，冬季寒冷潮濕，選擇窗玻璃時(shí)應(yīng)充分考慮冬、夏兩季的需求，但應(yīng)以夏季遮陽為主。該地區(qū)玻璃的選擇與夏熱冬暖地區(qū)類似，選擇單片熱反射玻璃、Low-E 玻璃或So-lar-E 玻璃，中空玻璃外片選擇吸熱玻璃、熱反射玻璃、吸熱的Low-E 玻璃或Solar-E 玻璃，內(nèi)片選用透明玻璃或Low-E 玻璃。

3 節(jié)能玻璃在采暖中的運(yùn)用

被動式采暖太陽房通過對建筑朝向和周圍環(huán)境的合理布置，對建筑內(nèi)外空間的巧妙處理以及建筑材料和結(jié)構(gòu)、構(gòu)造的恰當(dāng)選擇，使房屋做到冬季采暖保溫，夏季遮陽散熱。被動式太陽能采暖按照系統(tǒng)供暖方式，可分為直接受益式、集熱蓄熱墻式、附加陽光間式和組合式等幾種。

3.1 直接受益式

它利用南窗直接接受太陽能輻射供熱，是被動式太陽能采暖方式中最簡單的一種。其特點(diǎn)是讓陽光直接加熱采暖房間，把房間本身當(dāng)成一個(gè)包括有太陽能集熱器、蓄熱器和分配器的集合體，供熱效率較高，但是它在晚上降溫較快、室內(nèi)溫度波動較大，比較適用于僅需要在白天供熱的辦公樓、學(xué)校等。

3.2 集熱蓄熱墻式

在南向玻璃窗里面的蓄熱墻外表涂上黑色涂料，上下開設(shè)風(fēng)口。白天陽光入射到特朗勃墻上被墻面吸收轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽訜釅εc玻璃之間的空氣，熱空氣上升，由上部風(fēng)口進(jìn)入室內(nèi)，室內(nèi)冷空氣由下部風(fēng)口流入墻與玻璃之間的空氣通道，形成自然的熱循環(huán)。晚上熱量通過墻體輻射傳導(dǎo)進(jìn)入室內(nèi)，宜關(guān)閉上下風(fēng)口，以防逆循環(huán)。

3.3 附加陽光間式

陽光間附加在房間南側(cè)，中間用一堵墻把房間與陽光間隔開;陽光間的南墻或屋面為玻璃或其他透光材料;在房間之間的公共墻上開設(shè)門、窗等孔洞。陽光間得到太陽的照射被加熱，其溫度始終高于室外的環(huán)境溫度。這樣既可在白天通過對流經(jīng)門、窗給房間供熱，又可在夜間作為緩沖區(qū)，減少房間熱損失。

3.4 組合式

組合式太陽房是由上述兩種或兩種以上基本類型組合而成的被動式太陽房。不同的采暖方式結(jié)合使用，可以形成互為補(bǔ)充的、更為有效的被動式太陽能采暖系統(tǒng)。實(shí)際建成的太陽房大多為組合式。

4 玻璃在建筑采光中的運(yùn)用

20世紀(jì)中后期，隨著經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，人們對生產(chǎn)及生活環(huán)境的要求越來越多樣化，尤其需要天然采光。于是，建筑師就力圖采用豐富多彩的建筑造型，如外形有帶坡的、圓形的或錐形的，以符合建筑造型的需要，同時(shí)提高天然采光效率。玻璃采光頂按照組合方式可分為：單體(即單個(gè)玻璃采光頂)、群體(由若干單體玻璃采光頂在鋼結(jié)構(gòu)或鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)支撐體系上組合成一個(gè)玻璃采光頂群)、聯(lián)體(由幾種玻璃采光頂和玻璃幕墻以共用桿件連成一個(gè)整體的玻璃頂和墻面系統(tǒng))。玻璃采光頂按照其支架桿件用料可分為：鋼玻璃采光頂、鋁合金玻璃采光頂、玻璃框架玻璃采光頂。玻璃采光頂按其設(shè)置方式分有敞開式和封閉式：敞開式是指通廊或雨蓬上的采光頂;封閉式是位于封閉空間的頂蓋或屋蓋上的采光頂。玻璃采光頂按功能也可分為密閉型和非密閉型兩種：密閉型是用于封閉空間的玻璃采光頂，非密閉型是用于敞開空間的玻璃采光頂。

裝配式建筑作為一種新興的建筑施工方法，其很多優(yōu)點(diǎn)都是傳統(tǒng)建筑無法比擬的。以上內(nèi)容就是“裝配式施工知識分享：玻璃與建筑節(jié)能”，更多裝配式新發(fā)展新資訊，歡迎繼續(xù)關(guān)注環(huán)球網(wǎng)校裝配式建筑行業(yè)頻道!環(huán)球網(wǎng)校為大家提供 免費(fèi)預(yù)約短信提醒服務(wù)和裝配式精華考點(diǎn)/課程講義，點(diǎn)擊下方免費(fèi)下載即可獲取。