建筑环保节能材料_建筑设计与环保节能

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建筑环保节能材料——玻璃

摘要

建筑节能成为世界建筑界共同关注的问题。建筑外围护结构的热工性能直接 影响建筑能耗，玻璃幕墙是现代建筑较多采用的外围护结构之一，它不仅实现了 建筑外围护结构中墙体与门窗的合二为一，而且把建筑围护结构的使用功能与装 饰功能巧妙地融为一体，使建筑更具现代感和装饰艺术性。而大面积玻璃幕墙在 提供良好采光的同时却又带来了采暖与制冷能耗高的隐患，它是建筑能耗的一个 薄弱环节。因此，研究玻璃幕墙的节能设计对建筑节能工作的开展有重要意义。突飞猛进的经济建设进一步促进了玻璃业的快速发展，浮法玻璃和玻璃加工企业如雨后春笋般崛起，建筑、汽车、家电、家具、装饰、艺术等各种玻璃玲琅满目层出不穷，而太阳能玻璃、低辐射玻璃、自洁玻璃、光电玻璃等新技术产品也开始占据市场和即将成为主流。其中，镀膜中空玻璃的出现，给现代建筑业开拓了一片新的天地。

镀膜玻璃

低辐射玻璃

太阳光控制玻璃

正文 1绪论

1.1建筑节能

（１）能源问题是当前世界各国普遍重视的问题，并己被列为人类面临的四大 生存问题之一。在全世界的能源消耗中，无论是发达国家还是发展中国家，建筑 能耗在总能耗中所占的比重都是很大的，约为２５％至４５％[1]。而且，建筑能耗属 于消费性能耗，相对于生产性能耗，消费性能耗除了保证正常消费需要的部分外，余者则是浪费。因此，在世界范围内能源问题日益紧迫、建筑能耗不断增长的今 天，世界各国又都将建筑节能工作列为节能工作中的重点。

（２）建筑用能的高低取决于建筑围护结构的保温隔热性能、建筑的密闭性等。尽管我国在墙体、屋面材料、门窗、楼板节能技术和产品的研发、生产、设计、建设等方面做了大量工作，国家对新型墙材的推广也出台了一系列的优惠政策，也取得一定成绩，然而，由于建筑围护结构的保温隔热性能不高、建筑的密闭性 差等因素，造成我国建筑能耗总量居高不下，与国外先进水平仍存在巨大差距，我国在建筑围护结构节能方面还有很大潜力。

1.2玻璃幕墙的应用及节能

（１）玻璃幕墙不仅实现了建筑外围护结构中墙体与门窗的合二为一，而且把 建筑围护结构的使用功能与装饰功能巧妙地融为一体，使建筑更具现代感和装饰 艺术性。玻璃幕墙的这种良好特性，使它一经问世就得到人们的重视和青睐。我国从上世纪 ８０ 年代初开始引入玻璃幕墙，经过２０ 多年的发展，玻璃幕墙在全国 各地的建筑，特别是在一些地区的标志性公共建筑中已经使用的相当多了。香港 的中环广场，上海的金茂大厦、锦江大厦，北京的西单国际大厦等都采用了大面 积的玻璃幕墙。据不完全统计，上海目前约有５层以上玻璃幕墙建筑1300多幢，幕墙总面积超过1000万平方米。我国每年有600多万平方米的幕墙投入使用，并 以１０％的速度继续增长[2]。而大面积玻璃幕墙在提供良好采光的同时却又带来了采 暖与制冷能耗高的隐患，这是建筑能耗的一个薄弱环节。因此，研究玻璃幕墙的 节能设计对建筑节能工作的开展有重要意义。

（２）高楼大厦需要建筑幕墙。[3]因为 a、建筑幕墙不同于填充墙，它具有以下 的特点：它是由面板和支承结构组成的完整的结构系统；它在自身平面内可以承 受较大的变形或者相对于主体结构可以有足够的位移能力；它是不分担主体结构

所受的荷载和作用的围护结构。幕墙通常由面板（玻璃、铝板、石板、陶瓷板等）和后面的支承结构（铝横梁立柱、钢结构、玻璃肋等）组成。这个外墙系统支承

在主体结构上，通常包封主体结构。由于面板之间有宽缝，面板与横梁立柱的连 接有活动能力，所以幕墙在平面内，可以承受1/100的大变形。幕墙如果采用螺栓、摇臂、弹簧机构与主体结构连接，则可以在两者之间产生大的相对位移，甚至当 主体结构侧移达到1/60时，幕墙也不会破坏。ｂ．抵抗地震灾害需要幕墙。1995年 日本阪神大地震、1999年台湾集集大地震，震中烈度都在11度以上，砌体填充墙、常规玻璃窗大量破坏，而幕墙，即使是玻璃幕墙，也很少有震害的报告，震后大 多保存完好。中国建筑科学研究院结构所进行过七个各种类型建筑幕墙的振动台 试验，结果表明：即使当台面输入加速度达到。0.9g（相当于10度大震），结构位 移达到1/60以上时，幕墙也没有损坏，保持良好性能。砌体填充墙在1/1000位移 时开裂，1/300位移时破坏，即使在小地震下也会产生破损，中震下会严重破坏。其原因是它在自身平面内变形能力很差，又被填充在主体结构内，不能有相对的 位移，被强迫一起振动，最终导致破坏。常规玻璃窗大体上也差不多。因此在地 震中震害非常严重。建筑幕墙的板围宽缝和特别的连接构造，使得它可以耐受到 1/100～1/60的大位移、大变形。类似于树叶相对于树枝、幕布相对于台口，无论 主体结构怎样摇晃，幕墙都可以安全无恙。高楼大厦耸入云霄，地震中强烈摆动，只有幕墙才能保证抗震安全，不会倒坍坠落，防止产生伤亡事故。d、幕墙节省结构 和基础的费用。建筑材料，如钢材、水泥都是高耗能、高造价的材料，节约材料，就是节约能耗，节约资源。玻璃幕墙的重量只相当于砖墙的1/10，混凝土墙板的 1/7；[3]铝板幕墙更轻：370㎜砖墙760㎏/㎡，200㎜空心砖墙250㎏/㎡，而玻 璃幕墙只有35～40㎏/㎡，铝板幕墙只有20～25㎏/㎡，一座150m高，外墙面为 20000㎡的高层建筑，采用幕墙可减轻墙体自重5000t～12000t。[3]这就大大减少了 主体结构的材料用量，也减轻了基础的荷载，节约了基础的造价。在上海、天津 等软弱地基上建造超高层建筑，这更起了决定性的作用。ｅ．存在的问题是可以解决 的。2005年７月１日起，《公共建筑节能设计标准》开始施行。铝板幕墙和石板幕 墙因为背面有保温层，完全可以满足标准的要求。玻璃幕墙只要合理进行设计，也是可以达到标准的要求的。Low-E中空玻璃幕墙的推广使用，就是一个有力的 措施。双层通风幕墙、真空玻璃幕墙的保温性能，已优于传统的墙体材料。节能 不节能，不在于是不是玻璃。选用合适的玻璃，采用合理的构造，就完全可以达 到节能的标准。建筑幕墙是结构安全的一个重要保障，合理设计、精心施工是我 们应有的态度。正如汽车虽然消耗能源、污染空气、造成车祸，但却不会有人因 此而拒绝使用；同样我们相信，建筑幕墙也会在扬长避短、兴利除弊、技术创新 中，得到更大的发展。

（３）由于相关政策的出台，节能和业主利益休戚相关，人们愈来愈重视外围 护结构的节能效益。目前中空玻璃以及中空镀膜玻璃等具有较高保温隔热性能的材料 逐渐取代了以往较常使用的普通白色玻璃。现在不断有开发项目主动与节能、生 态相挂钩，这表明节能领域将很快会成为众多开发商的最新 “必争之地”。采用新 材料和新技术以求 “节能”，势必会增加开发商的成本，但一旦业主们明白开发前 期先预支，后期就能收到回报，建筑的吸引力必将倍增，这对于建筑市场来说，无疑又是一醒目卖点。另外，伴随全民素质的提高，环保意识的增强，人们对自 己居住的环境将越来越关心，为整个人类的利益而 “节能”，也会成为每个居民的 共同意识。

2国内外幕墙玻璃的研究现状 2.1国外研究现状

70年代能源危机后，人们逐渐认识到玻璃幕墙在能源消耗方面的严重缺陷。西方工业化国家开始对增强玻璃幕墙的热工性能进行研究。对普通的玻璃幕墙结构，热工性能是通过材料来实现的。比如说玻璃，最开始是单层玻璃，然后出现

了单层镀膜玻璃，接着是中空玻璃和低辐射玻璃。以前的铝型材导热性大，保温 隔热不好，后来发展到在铝型材中内嵌隔热条，即隔热断桥铝型材，用来减缓热 传导。可以说，到目前为止，通过材料来提高建筑的隔热保温性能已经发展到极 限，余地已经不大。所以从结构，以及整个建筑的外围护系统中谋求功能性的飞 气

跃，便成了必由之路。80年代初，热通道幕墙、智能幕墙研制成功了。

热通道幕墙，也称为双层皮玻璃幕墙，是一种新型的节能幕墙，是幕墙技术 的新发展。最初具有对双层皮玻璃幕墙研究性质的是1930年勒．柯布西耶在巴黎救 世军旅馆中“mur neutralisant”的设想。后来由于缺乏资金，外层玻璃和制冷设备 都被取消了，结果引发了建筑内部的恶劣环境。柯布西耶的多层玻璃幕墙或许是 一次技术失败，但它指出了玻璃建筑将要面临的新挑战，同时也指明了未来建筑 概念发展的方向。随后，双层皮玻璃幕墙技术在实践中逐步成熟，同时也暴露出 一系列问题，继而引发了对双层皮玻璃幕墙的研究[7]。目前的智能玻璃幕墙建筑，技术上主要是通过双层玻璃幕墙来实现。虽然双层玻璃幕墙本身一次性建设投资 较大，但它一方面可以降低建筑能耗，保护生态环境；另一方面，由于建筑物所 需能耗降低，可以减少建筑设备的一次性投入，特别是大量节约建筑运营成本。欧洲能源成本高，环保意识强，双层玻璃幕墙已成为现代化大型生态办公建筑的 发展方向。

目前，国外已建成的双层皮玻璃幕墙较多。[8]如：1980年建成的美国纽约西 方化学中心采用“外侧双层中空玻璃，内侧为单层幕墙，1500㎜ 宽的热通道”，此通道内安装了活动百页，该百页可以通过感应光线进行 自动调节，通道热空气 在过热时可以从通道顶端排走。1986年建成的劳埃德大厦采用“外侧双层中空玻 璃，内侧为单层幕墙，75㎜宽的热通道，通道一层楼高，之间互不连通”，被处 理过的空气通过设在架空地板内的风道送入热通道，再从另一端排走，这样可以 带走通道内50%的热量。1997年在德国埃森建成RWE总部，可能是目前最精密 复杂的幕墙系统，通道内有活动百页。每个单元有独立的进、排风口，该风口是 一精巧的鱼嘴型装置，进入通道内的空气直接从室外引进，热通道为建筑物提供 部分新风。

据欧洲大量文献介绍，双层幕墙系统具有较大的节能潜力，它采用可循环使 用的材料，建造速度快，对运输及施工场地要求小，同时又可创造出极具时代感 的建筑风格，被公认为具有 “生态”意义的建造方式，近十余年来，在欧洲发达 国家得以广泛应用。据统计：仅在德国便己建成上百栋双层玻璃幕墙建筑。双层 玻璃幕墙可以为建筑提供一个温度缓冲层，其在冬季被动式利用太阳能方面的潜 力已经得到公认，欧洲已建成的实例也提供了足够的证据。

智能幕墙尚处在发展的初期，智能幕墙从广义上说，包括以下几部分：热通 道幕墙、通风系统、智能化控制系统、遮阳系统、空调系统、环境监测系统等． 它可以根据外界自然条件的变化 自动调节功能，高效地利用能源。目前，世界范 围内己建成的智能幕墙不多。1993年建成的德国杜伊斯堡的商业促进中心是应用 智能幕墙的典型例子，外侧为点式单层玻璃幕墙，内侧为单元式幕墙，200㎜宽 的热通道，通道有控制光线的可调节式百页。2.2国内研究现状

我国80年代开始生产有框玻璃幕墙，隐框玻璃幕墙是90年代开始国外厂家 在上海生产出单元式玻璃幕墙，继而国内自己能够生产单元式幕墙。每年以600万平方米的速度生产各种幕墙[2]，幕墙业的发展正由小到大，由不规范向比较规范的发展。但玻璃幕墙在能耗方面存在着许多问题。

普通单层玻璃幕墙，能耗约占整个建筑能耗的40%左右[2]。现阶段我国提高玻璃幕墙节能保温性能的主要措施是采用镀膜玻璃（包括Low-E玻璃、热反射玻璃）、中空玻璃及隔热断桥铝型材来降低结构传热系数，消除结构体系 “热桥”，降低空气渗透热损失，减少开启窗扇面积，提高密封性等。在大多数地区，采用单层的Low-E玻璃、热反射玻璃进行保温节能：在严寒地区保温要求很高的 建筑中，则采用中空玻璃和隔热断桥铝型材来实现节能。在热工性能方面比过去的门窗有所改善，但仍然存在能耗较大问题。

真空玻璃幕墙是一种节能的幕墙形式，在我国一些节能建筑上已经有采用。如北京天恒大厦，该项目坐落于北京市东城区东直门立交桥东北角，外立面使用 真空玻璃幕墙，整体外观形象豪华的建筑风格。真空玻璃幕墙具有节能、防结露、减少室内温差、隔音性能好、抗风压强等优势。天恒大厦是世界首座整栋真空玻

璃高节能甲级写字楼。[9]总建筑面积57238万平方米，地下４层，地上２层，大楼采用半隐框真空玻璃幕墙7000平方米，采用真空玻璃铝合金断热窗2500多平方米。采用真空组合中空的结构，经国家建筑工程质量检验中心检测，其传热系数K=1.2W/㎡·K。达到和超过国标保温窗最高级１０级标准。而一般中空玻璃Ｋ值＝3.4 W/㎡·K。大厦整体运用真空玻璃，单项成本仅提高10%～15%，由于真空玻璃在建筑节能上的优势，在投入使用后，预计年节电量280万度，节约中央空调电费260万元左右。由于节电，减少了发电燃煤而生产的污染，保护了环境。节约了后期成本，每年可节约20～30%的能耗。同时，真空玻璃这一环保节能材料的应用，营造了更加舒适的办公环境。又如清华大学超低能耗示范楼，[10]该楼 位于清华校园东区，总建筑面积为3000平方米，是我国第一座超低能耗示范楼，于2005年3月建成并对社会开放。该项目是北京市科委的“奥运科技专项”之一，同时是科技部“十五”科技攻关项目“绿色建筑关键技术研究”的技术集成平台，也是 清华大学绿色建筑的科研基地，开放式实验室及高新技术产品的示范展台。在此 基础上，将开展各项与绿色建筑相关的科学研究，示范世界上各种先进的绿色建 筑技术，展示各种绿色建筑的相关产品并进行有关绿色建筑技术的培训和宜传工 作。在这些广泛应用高新技术的绿色节能产品中，真空玻璃尤为引人关注。立面 幕墙采用两种幕墙结构，西侧为热通道式玻璃幕墙，外层为点式单片玻璃幕墙，下部有进风口，上部有出风口，进、出风口都可开启和关闭，内层为中空玻璃开 启窗，内、外层之间有可调节角度的遮阳卷帘。东侧为双层窗结构，外层为中空 玻璃的推拉窗，内层为双层玻璃的平开窗，内、外层之间有太阳能集热器，外层 窗的外侧有可调节的水平百叶外遮阳。在示范楼三楼的南立面双层皮幕墙的内层是高性能中空玻璃幕墙，中间一片采用真空玻璃，真空玻璃之间的间隙只有0.1～0.2㎜，中间支撑物来承受大气的压力，清华大学超低能耗示范楼南立面高性能真空玻璃冬季晚上的耗热量比单片白玻璃减少了83%，比普通中空玻璃减少了70%，比离线低辐射膜中空玻璃减少了37%。而西立面高性能真空玻璃节能窗节能更明显，耗热量度比单片玻璃减少了85％，比普通中空玻璃减少了74％，比离线低辐射膜充氢气中空玻璃减少了43％。该窗的Ｋ值＜1.2W/㎡·K，由此可见高性能真空玻璃热工性能之优异，节能效果之明显。

目前，我国建成的热通道幕墙建筑不多。2000年６月投入使用的国家会计学

院教学楼是国内最早的热通道幕墙，位于北京市顺义区天竺镇，建筑面积14000㎡。该教学楼为４层建筑，1～3层为教学区，第４层为办公区，其幕墙由深圳方大集团股份公司设计施工。针对业主提出既要透明，又要高效利用能源的要求，以及北京地区的气候、地理环境，设计小组经过研究决定南向幕墙采用热通道。该幕墙为中国大陆最早的热通道玻璃幕墙，南向幕墙凡要求透明之处，内侧采用 低辐射（5+14A+5）㎜中空玻璃、外侧采用6㎜钢化透明玻璃、热通道宽160㎜内 设遮阳百叶，其结构平面见图1.1；不要求透明的，其内侧采用防火板＋防火保温 棉十复合铝板，外侧及热通道不变，其结构构造如图1.2。北向幕墙由低辐射中空

玻璃（5+14A+5）㎜与复合保温板（防火板＋40ｍｍ玻璃棉＋铝塑板）构成。幕墙最大标 高16m，分格为2000（宽）×1050（高）㎜。国家建筑工程质量监督检验中心对该幕墙 进行了冬季保温性能检验：幕墙透明部分的传热系数为1.4W/（㎡·K），幕墙不透 明部分的传热系数为0.86 W/（㎡·K），幕墙平均传热系数为1.0 W/（㎡·K），低于 《民用建筑节能设计标准（采暖居住部分）北京地区实施细则》（DBJ01-602-97）中的 规定值，满足北京地区的节能要求。[8]

图1.1 热通道玻璃幕墙平面图

图1.2 热通道玻璃幕墙结构构造图

在冬季保温性能的检测中太阳辐射能量最大达500w/㎡，南向房间室内空气 白天最高温度达28.8℃，而北向房间的最高温度为20.8℃，最高温度相差达8.0℃，平均温度相差达4.8℃。为什么南向房间和北向房间，属同一个空调系统，而室温 度相差如此显著？[8]这是由于南向房间采用了热通道幕墙，而北向房间采用的只是 Low-E中空玻璃幕墙。

近年来，我国也对热通道幕墙、智能幕墙作了一些研究，并发表了大量的科 研论文。1998年深圳市三鑫特种玻璃技术股份有限公司（简称三鑫股份），与高等院 校共同建立了我国第一个建筑玻璃与幕墙研发中心，并配制各种试验、检测仪器 设备，具有对玻璃产品、建筑幕墙构配件产品从化学分析到力学性能的试验和检 测能力。公司在各种新型幕墙的研究上均取得很大成绩，其中点支式幕墙、双层 换气节能幕墙己被国家建设部批准为高新技术项目。公司在研究中心建立我国第 一个针对点支式幕墙和双层节能幕墙新技术进行科研的实验室。2000年深圳方大 公司在北京国家会计学院双层玻璃幕墙投入使用后，进行热工性能观测和热工分 析；2003年深圳市对通过双层玻璃幕墙与单层玻璃幕墙进入室内的太阳辐射进行 了对比实测，它对我们正确认识双层玻璃幕墙有很大作用。2001年10月，武汉凌 云和德国慕尼黑工业大学、华中科技大学联合成立了双层幕墙的实验站，主要研 究幕墙的热工性能和空气动力性能，到2004年为止，在实验样墙上经过两年多的 实验研究，已经形成了一整套系统解决方案。清华大学王余生副教授指导研究生 马欣完成“窗— 建筑实体要素的技术性研究”硕士论文，从窗的技术性问题入

手，对窗和幕墙进行材料、性能方面的分析。其中有少量内容涉及双层皮玻璃幕墙，但仅做概述。门华中科技大学研究生张勇完成“夏热冬冷地区公共建筑节能效率分析”硕士论文，其中一部分章节从夏热冬冷地区的气候特点出发，利用DOE-2 对双层皮玻璃幕墙进行了计算机模拟。华中科技大学研究生杜鹏在导师指导下完 成了“可呼吸的建筑表皮—夏热冬冷地区双层皮玻璃幕墙的气候适应性系列研 究之一”硕士论文。华中科技大学研究生王振完成“夏热冬冷地区双层皮玻璃幕 墙的气候适应性设计策略研究”硕士论文。都对本文的研究很有借鉴意义。而不 能依据地区具体的气候条件灵活地进行幕墙的节能设计并做出相应的构造改进，忽视依据具体地域特性而简单采用其它地区的双层幕墙技术难以达到最佳节能效 果。

2.玻璃幕墙的耗能及其节能措施 2.1玻璃组件

据资料介绍普通玻璃应用于建筑上，有1/3能量是通过玻璃的传导而损失的。目前在世界性能源紧张的今天节能已成为一种趋势，减少通过玻璃的能量损失越 来越被建筑师和建筑使用者所重视，减少透过玻璃的能量损失已被提到议事日程。其实节能玻璃在最近几年已获得了长足的发展，只是人们对玻璃的认识还不十分 全面，因此掌握玻璃的节能特性对正确选用玻璃品种至关重要。2.1.1玻璃节能评价的主要参数

自然界中热量的传递通常有三种形式，对流、辐射和传导。由于玻璃是透明 材料，通过玻璃的传热除上述三种形式外还有太阳能量以光辐射形式的直接透过。衡量通过玻璃进行能量传播的参数有玻璃的传热系数K值、太阳能透过率、遮蔽 系数、相对热增益等。

(1)K值

K值是用来表征在一定条件下热量通过玻璃在单位面积(通常是1㎡)、单位 温差(通常指室内温度与室外温度之差一般1℃或1K)、单位时间内所传递焦耳数，它的单位通常是W/㎡·K。K值是玻璃的传导热、对流热和辐射热的函数，它是这 三种传热方式的综合体现。玻璃的K值越大，通过玻璃的能量损失就越多，越不 利于节能。

(2)太阳能参数

透过玻璃传递的太阳能其实有两部分，一是太阳光直接透过玻璃而通过的能 量；二是太阳光在通过玻璃时一部分能量被玻璃吸收转化为热能，该热能中的一 部分又进入室内。通常有三个概念来定义：

1)太阳光透射率：太阳光以正常入射角透过玻璃的能量占整个太阳光入射能的 百分数。

2)太阳能总的透过率：太阳光直接透过玻璃进入室内的能量与太阳光被玻璃吸 收转化为热能后二次进入室内的能量之和占整个太阳光入射能的百分数。

3)太阳能反射率：太阳光被所有表面(单层玻璃有两个表面，中空玻璃有四个 表面)反射后的能量占入射能的百分数。

(3)遮蔽系数[13]

相同条件下，太阳辐射能量透过某玻璃组件的量与透过3㎜厚普通透明平板 玻璃的量之比就是该玻璃组件的遮蔽系数，用SC表示。遮蔽系数越小，阻挡阳光 直接辐射的性能越好。

2.1.2 建筑节能玻璃的性能及选择

选择合适玻璃类型主要从热特性和光学性能考虑。目前我国开发应用的节能 玻璃有吸热玻璃、热反射镀膜玻璃、低辐射玻璃(LOW-E玻璃)、中空玻璃、真空 玻璃等。

(1)吸热玻璃

吸热玻璃是一种能够吸收太阳能的平板玻璃，它是利用玻璃中的金属离子对 太阳能进行的选择性吸收，同时呈现不同的颜色。吸热玻璃有本体着色和表面镀 膜两大类产品，本体着色玻璃是在无色透明平板玻璃的配合料中加入特殊着色剂，采用浮法、垂直引上法、平拉法等工艺生产;表面镀膜产品是在玻璃表面喷镀吸 热和着色的氧化物薄膜形成吸热玻璃。有些夹层玻璃胶片中也掺有特殊的金属离 子，用这种胶片可以生产出吸热的夹层玻璃。

吸热玻璃的节能原理是当太阳光透过玻璃时，玻璃将光能吸收转化为热能，热能又以导热、对流和辐射的形式散发出去，从而减少太阳能进入室内，降低空 调负荷。现在有些建筑物用的浅绿色玻璃，以及在二十世纪90年代常见的茶色、蓝色玻璃都属于这种类型的吸热玻璃。

(2)镀膜玻璃

镀膜玻璃在建筑上的应用主要有两种，即热反射玻璃(也称太阳能控制玻璃)、低辐射玻璃。

热反射玻璃是在玻璃表面镀上金属、非金属及其氧化物薄膜使其具有一定的 反射效果，能将太阳能反射回大气中而达到阻挡太阳能进入室内使太阳能不在室 内转化为热能的目的。太阳能进入室内的量越少，空调负荷也就越小；热反射玻 璃的反射率越高说明其对太阳能的控制越强，但是玻璃的可见光透过率会随着反 射率的升高而降低，影响采光效果，太高的玻璃反射率也可能出现光污染问题。

解决玻璃幕墙保温隔热问题，早期人们研制了吸热玻璃和热反射玻璃等，这 些玻璃虽然有隔热的功能，但同时，也存在着影响玻璃通透性、光污染等的问题。低辐射镀膜玻璃是在20世纪90年代发展起来的新型保温玻璃，它的辐射率一般 只是普通玻璃辐射率的1/10左右，通透性也较好，节能效果比较明显。而遮阳型 低辐射玻璃采用独特的热喷射镀膜技术制作而成，除本身具有低辐射性能外，它 还具有控制阳光的性能。一般而言，采用单片吸热玻璃、热反射玻璃或低辐射玻 璃等，虽然有一定的节能效果，但效果是有限的，而采用由这些玻璃组成的中空 玻璃则是较理想的选择。

(3)中空玻璃

中空玻璃的隔热性能好，是因为其内部的空气层处于一个封闭的空间，气体 不产生对流，且空气的导热系数仅是玻璃的1/27。所以，中空玻璃是有较好节能 效果的。

(1)普通单片玻璃传热系数的计算： 玻璃的热阻R为：R=d/λ

式中：R—玻璃的热阻（㎡·k/w）；

D—玻璃的厚度(m)；

λ一玻璃的导热系数〔取0.76 W/(m·k)〕

6mm厚普通单片玻璃的热阻R=d/λ=0.006/0.76=0.008㎡·k/w 8mm厚普通单片玻璃的热阻R=d/λ=0.008/0.76=0.011㎡·k/w 根据《民用建筑热工设计规范》，玻璃的传热阻：R0=R1+R+Re 式中：R0—玻璃的传热阻：

R1—内表面换热阻，取0.11㎡·k/w；

R—玻璃的热阻，6mm厚玻璃取0.008㎡·k/w； 8mm厚玻璃取0.011 ㎡·k/w；

Re—外表面换热阻，冬季取0.04㎡·k/w 6mm厚普通单片玻璃的传热阻：Ro = R1+R+Re=0.11+0.008+0.04=0.158㎡·k/w 8mm厚普通单片玻璃的传热阻：Ro= R1+R+Re=0.11+0.011+0.04-=0.161㎡·k/w 6mm厚普通单片玻璃的传热系数K为：K=1/ Ro=1/0.158=6.33㎡·k/w 8mm厚普通单片玻璃的传热系数K为：K=1/ Ro=1/0.161=6.21㎡·k/w

(2)中空玻璃传热系数的计算:

a．常用的6mm+9A+6mm中空玻璃传热系数的计算： 6mm+9A+6mm的中空玻璃的热阻R为：

R=R1+Ra+R2=0.008+0.14+0.008=0.156㎡·k/w 式中：R—玻璃的热阻㎡·k/w

R1—外层玻璃的热阻，取0.008㎡·k/w(上文已计算)

Ra一空气层的热阻，取0.14㎡·k/w[2]

R2—内层玻璃的热阻，取0.008㎡·k/w 中空玻璃的传热阻：R=R1+Ra+R2= 0.11+0.156+0,04=0.306㎡·k/w 6mm+9A+6mm中空玻璃的传热系数K为：K=1/ Ro=1/0.306=3.27 ㎡·k/w b.西安地区常用的l0mm+9A+10mm的中空玻璃传热系数的计算： 10mm厚玻璃的热阻R为：R=d/λ=0.01/0.76=0.013㎡·k/w 10mm+9A+10mm的中空玻璃的热阻R为： R=R1+Ra+R2=-0.013+0.14+0.013=0.166㎡·k/w 式中: R—玻璃的热阻时.k/w

R1—外层玻璃的热阻，取0.013㎡·k/w

Ra—空气层的热阻，取0.14㎡·k/w

R2—内层玻璃的热阻，取0.013㎡·k/w 中空玻璃的传热阻：Ro= R1+R+ Re =0.11+0.166+0.04=0.316㎡·k/w 10mm+9A+10mm中空玻璃的传热系数K为：K=1/ Ro=1/0.316=3.16 ㎡·k/w 以上计算结果表明;中空玻璃的传热系数比单片玻璃的传热系数要小很多，如：6mm+9A+6mm的中空玻璃的传热系数比6mm厚普通单片玻璃的传热系数小 48.3%。且随着玻璃厚度的增加，传热系数会有所降低。

由于使用地域的不同，对中空玻璃的性能、尺寸的要求也不尽相同，如邻街 建筑，要求中空玻璃的隔音性能要好；而寒冷地区，要求中空玻璃的保温性能要 好;低层建筑，中空玻璃的面积可以大一些，而高层建筑，因为承受的风压大，中空玻璃的面积就要小一些。

我国建筑行业Low-E中空玻璃的应用处于迅猛发展的势头，1999年竣工的上 海金茂大厦，高达420米，是上海著名的标志性建筑。世界著名的建筑玻璃生产 商法国圣戈班集团中国区项目经理称，上海市建委2005年已要求金茂大厦迅速进 行节能整改，原因是在整个陆家嘴地区，金茂大厦已经成为最大的电老虎，年耗 电量惊人，金茂大厦己确定将玻璃幕墙全部更换为LOW-E玻璃幕墙，预计其更换 总面积将不少于10万平方米。他认为，对玻璃幕墙的全面改造将大大改善大厦内 部空调制冷效果不佳的现状，提升这幢标志性建筑的租售、旅游人气。

(4)真空玻璃[9]

真空玻璃是将两片玻璃板(可以是浮法玻璃、夹丝玻璃、钢化玻璃、压延玻璃、喷砂玻璃、吸热玻璃、紫外线吸收玻璃、热反射玻璃等)洗净，在一片玻璃板上以 10～25㎜的间隔放置高度为0.1～0.5㎜，直径为0.3～1.0的圆柱状支撑物或 宽度为0.4～0.6㎜的线状或格子状支撑物。然后再放上另一片玻璃板。将两片玻 璃板的四周涂上焊接玻璃或有机粘接剂、低熔点金属等，在450℃中加热15～60 分钟，在去除玻璃板上附着的水分及有机物的同时由焊接玻璃将两片玻璃板的四 周封边，形成一个整体。在适当位置开孔，用真空泵抽真空，使两片玻璃板间膛 的真空压力达到0.001毫米汞柱，即形成真空玻璃。真空玻璃的两片一般至少有一 片是低辐射玻璃，这样就将通过真空玻璃的传导、对流和辐射方式散失的热降到 最低，其工作原理与玻璃保温瓶的保温隔热原理相同。真空玻璃是玻璃工艺与材 料科学、真空技术、物理测量技术、工业自动化及建筑科学等，多种学科、多种 技术、多种工艺协作配合的硕果。

真空玻璃是与中空玻璃结构完全不同的新产品。中空玻璃大多用铝框四周封 边、间隔2块玻璃，内含空气或充氩气，总厚度最薄的12㎜。真空玻璃用适当分 布的微粒支柱做间隔，间隙层只有0.1～0.2㎜，空腔内抽真空无气体，真空度达 到0.1帕以上，总厚度最薄只有6㎜左右。作为新一代节能玻璃，它具有比中空 玻璃更好的隔热、保温性能，其保温性能是中空玻璃的2倍，是单片普通玻璃的4 倍；由于真空玻璃热阻高，具有更好的防结露结霜性能，在相同湿度条件下，真 空玻璃结露温度更低，这对严寒地区的冬天采光极为有利，而且真空玻璃不会出 现普通中空玻璃经常出现的“内结露”现象;真空玻璃具有良好的隔声性能，在大多 数声波频段，特别是中低频段，真空玻璃的防噪音性能优于中空玻璃；真空玻璃 具有更好的抗风压性能，同样面积同样厚度条件下进行的抗风压试验中，真空玻 璃抗风压性能等级明显高于中空玻璃;真空玻璃还具有持久、稳定、可靠的特性，在参照中空玻璃拟定的环境和寿命试验进行的紫外线照射试验、气候循环试验、高温高湿试验，经国家建筑工程质量监督检测中心检测，真空玻璃的热阻变化均 在2%以下，通过在日本的应用表明，真空玻璃内的支撑材料在涉及金属疲劳度方 面的寿命可达50年以上，高于其使用的建筑寿命。真空玻璃最薄只有6mm，现有 住宅窗框原封不动即可安装，并可减少窗框材料，减轻窗户和建筑物的重量。真 空玻璃属于玻璃深加工产品，其加工过程对水质和空气不产生任何污染，并且不 产生噪声，因此对环境无有害影响。

《公共建筑节能设计标准》GB50189对不同地区玻璃幕墙的热工性能提出不 同的要求，如对于我国严寒地区，冬季漫长、寒冷，建筑的采暖是主要能耗，因 此仅对玻璃的传热系数提出要求，而对遮蔽系数没提要求。事实上，对于严寒地 区来说，玻璃幕墙的遮蔽系数越大越好，因为遮蔽系数大有利于降低建筑冬季的 采暖能耗和照明能耗。依据《公共建筑节能设计标准》GB50189的要求，在严寒 地区，只有采用中空玻璃、甚至是Low-E中空玻璃，才能满足节能设计标准。对 于我国的夏热冬冷地区和夏热冬暖地区，建筑的夏季制冷是主要能耗，因此应降 低玻璃幕墙的遮蔽系数，《公共建筑节能设计标准》GBS0189对应用于夏热冬冷地 区和夏热冬暖地区的玻璃幕墙遮阳系数有明确规定。降低玻璃幕墙遮蔽系数的方 法很多，如采用着色玻璃、热反射玻璃、彩铀玻璃和遮阳系统，究竟采用何种遮 阳方式，应各方面因素综合考虑决定。

通常，炎热地区和夏热冬暖地区宜选择吸热玻璃和热反射玻璃；过渡地区和 夏热冬冷地区宜选择带热反射玻璃的中空玻璃；寒冷地区宜选择低辐射玻璃。在有条件的地方，尽量使用低辐射中空玻璃，它综合性能最好，对周围环境基本无 光污染，不眩目刺眼。