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关于LOW-E玻璃的几点探讨

2016-07-07

在当代城市中,伴随着人口高密度化、交通立体化的出现,越来越多的高层建筑出现在人们的眼前。由于人们对建筑物装饰性要求不断提高,玻璃幕墙等建筑外立面形式的使用率不断增大,玻璃这种建筑材料的使用量也不断增大。
  人们在选择建筑物玻璃时,不仅注重其艺术性美学特征,更要综合考虑其保温隔热、能耗成本、光污染问题以及投射阳光的舒适性和平衡等问题。于是,新型玻璃材料陆续出现,具备优异的隔热效果和良好的透光性的新型材料——Low-E玻璃就是其中之一,它越来越受到建筑设计者、开发商乃至使用人群的关注。
 1.Low-E玻璃的性能
Low-E玻璃,即低辐射(Low Emissivity)玻璃,是在玻璃表面镀上多层金属或其他化合物的膜系产品。1978年,这种材料首次由美国的英特佩应用到建筑物上。到了1985年,世界玻璃行业巨头之一,英国皮尔金顿企业实现了Low-E玻璃的规模化生产,从1990年开始,其用量在美国以年5%的速度递增。
  与普通玻璃材料相比,Low-E玻璃具有优异的热性能及光学性能。通过在透明玻璃板表面涂覆金属膜,如以银为基础的低辐射薄膜,可大大降低因从室内向室外辐射而造成的热损失,这样就保证了室内的热舒适平衡,既节约了因采暖而消耗的燃料,也减缓了因二氧化碳排放而造成的温室效应。

Low-E玻璃的节能原理
  另外,在可见光范围内Low-E玻璃拥有同普通玻璃一样的良好的透射性。太阳光中的短波透过玻璃后,照射到室内的物体上。这些物体被加热后,将以长波的形式再次辐射。这些经辐射的长波被Low-E玻璃阻挡,从而返回室内,也达到了减少室内热损失的目的。无论室内外温差有多大,利用这种低辐射玻璃,便能够实现“冬暖夏凉”的理想状态。

  Low-E玻璃良好的透射性有助实现“冬暖夏凉”。
  然而,与普通玻璃不同的是Low-E玻璃的反射性能却很低,这样既能保证建筑物内部空间得到良好的采光,同时又不会因为光反射而对室外行人造成光污染的不良影响,也进一步减小了交通事故发生的概率。
 2,Low-E玻璃的改进

  科学技术的发展也使Low-E玻璃的性能有了进一步的提高。为解决Low-E玻璃因其镀膜层脆弱的问题,人们通过将玻璃做成中空的形式来对玻璃加以保护。中空玻璃的出现,也让人们看到了Low-E玻璃的发展前景。
  曾经为了提高玻璃的隔热性能,人们尝试将玻璃厚度增至原来的两倍,却从实验结果中发现其热辐射率与单层玻璃几乎完全相同。而中空玻璃是在3mm厚的玻璃板与Low-E玻璃之间保持一定的间距,形成厚度仅为约02mm的真空层。凭借这真空层其热辐射率可达高隔热玻璃的一半。

 为进一步加强其隔热性能,甚至可以采用同等条件下生产而成的三层玻璃。大西正宜在他的《建筑与环境共生的25个要点》一书中曾经提出在双层中空玻璃之间加百叶帘的设想。如同生活中常见的百叶窗,在遮阳方面它不仅可以抵挡紫外线辐射,还能通过百叶帘叶片上下变换角度,从而很容易地对日照和采光进行调整。放下百叶帘叶片向下关闭形成整体一片,空气层就被分成了两部分。
  根据书中所提供的数据可以知道,这种“百叶式”玻璃的热辐射率可达到20W/m2·K),与中空层12mm的高隔热双层玻璃相当。这种带有百叶帘的玻璃窗甚至可以替代普通的布艺窗帘,确保了室内空间的私密性。
  笔者曾在建筑设备课程中提出有关Low-E玻璃的初步改进可能:即将中空玻璃的百叶帘换成可蓄热的材料。

  白天,阳光照射玻璃,蓄热材料可以将部分热能吸取并储存,从而减少进入室内的热能;而到了夜晚,当室外温度逐渐下降时,蓄热体通过向外散热的形式提供给室内热量以达到热舒适状态。如此便与建筑中蓄热墙体的工作原理相似。其好处不仅在于可以通过材料本身调节一天之内室内的温度,同时也可以配合季节的变换,通过与百叶帘工作原理的配合,达到一年内的室内热舒适平衡。
3,Low-E玻璃的应用
1997年建成的北京南银大厦率先使用了美国Viracon企业生产的Low-E玻璃,其淡雅的蓝灰色玻璃幕墙在当时引起了不小的轰动,而且节能效果也非常突出。

蓝灰色玻璃幕墙的北京南银大厦
  尽管Low-E玻璃可谓是真正意义上的绿色、节能、环保材料,但并没有在现实生活中被广泛应用。原因之一在于目前在生产方面,Low-E玻璃的成本要高于普通玻璃,尤其是技术复杂的双银Low-E玻璃;原因之二在于低端Low-E玻璃充斥市场,阻碍Low-E玻璃健康发展;原因之三在于Low-E玻璃并未被绝大多数人所知晓,因此无人谈及将其推广。

 新兴的节能材料将会带来社会效益和经济效益,同时可以提高人们生活的舒适度,但往往由于材料本身不被建筑师等所了解,便无从谈及在设计中加以运用,更不用说推荐给客户使用。
  诚然,目前国内对于Low-E玻璃的使用现状不甚乐观,但随着国家相继颁布公共建筑和居住建筑的节能标准,人们已经开始关注并接受Low-E玻璃在生活中所起的重要作用,也有如上海的汤臣一品、北京的公园大道等高层建筑已经对其加以使用。加之技术上的进一步发展,使Low-E玻璃的生产成本有所降低,促进了开发商对其的投资。
  最后,笔者认为,大力打造国内企业品牌形象、提升生产质量也是尤为重要的,严禁低端Low-E玻璃走入市场,提高国内企业品牌的知名度,从而与国外知名品牌形成一定的竞争力。
  在全球能源紧张、全社会节能意识日益增强的环境下,同时伴有土地资源紧缺,越来越多的高层建筑拔地而起的现状,Low-E玻璃有着无限的发展空间和应用前景。Low-E玻璃的出现,改善了传统玻璃幕墙的弊端,也将逐步取代传统玻璃,引领人们进入绿色的、可持续发展的新生活环境中。

 


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