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              影響建筑玻璃組件節(jié)能效果的因素

              來源:國家玻璃質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心    發(fā)布時間:2016-03-29 15:08:28    編輯:管理員    瀏覽:2380
                通過對試驗(yàn)數(shù)的分析,說明玻璃厚度、玻璃間隔層的厚度、玻璃的輻射率、玻璃組件空腔內(nèi)的氣體種類等對玻璃組件的熱傳導(dǎo)系數(shù)、太陽熱獲得系數(shù)、遮蔽系數(shù)、相對熱增的影響。
              關(guān)鍵詞  節(jié)能系數(shù) 玻璃厚度 輻射率 惰性氣體 間隔層厚度
                  自1978年國家把保護(hù)環(huán)境和自然資源列入國家的根本大法以來,國家頒布了一系列保護(hù)環(huán)境的法律、法規(guī)、條例、意見。2005年5月31日,建設(shè)部發(fā)布《關(guān)于發(fā)展節(jié)能省地型住宅和公共建筑的指導(dǎo)意見》。《意見》提出:到2020年,我國住宅和公共建筑建造和使用的能源資源消耗水平要接近或達(dá)到現(xiàn)階段中等發(fā)達(dá)國家的水平。
                  2006年1月1日,建設(shè)部《民用建筑節(jié)能管理規(guī)定》開始施行。《規(guī)定》明確指出:民用建筑在規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建造和使用過程中,通過采用新型墻體材料,執(zhí)行建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn),加強(qiáng)建筑物用能設(shè)備的運(yùn)行管理,合理設(shè)計(jì)建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能,提高采暖、制冷、照明、通風(fēng)、給排水和通道系統(tǒng)的運(yùn)行效率,以及利用可再生能源,在保證建筑物使用功能和室內(nèi)熱環(huán)境質(zhì)量的前提下,降低建筑能源消耗,合理、有效地利用能源的活動。建設(shè)行政主管部門負(fù)責(zé)全國民用建筑節(jié)能的監(jiān)督管理工作。
                  同年12月29日,建設(shè)部印發(fā)《建筑門窗節(jié)能性能標(biāo)識試點(diǎn)工作管理辦法》。該辦法所稱的建筑門窗節(jié)能性能標(biāo)識是指表示標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格門窗的傳熱系數(shù)、遮陽系數(shù)、空氣滲透率、可見光透射比等節(jié)能性能指標(biāo)的一種信息性標(biāo)識。
              試驗(yàn)說明
                  光學(xué)數(shù)據(jù)通過分光光度計(jì)測量得到,輻射率通過紅外測試儀測量得到,所有數(shù)據(jù)組合通過勞倫斯伯克利實(shí)驗(yàn)室的W7.0軟件計(jì)算得到。
              影響節(jié)能效果的因素
                  窗玻璃的節(jié)能指標(biāo),有U(K)值,SHGC、SC遮陽系數(shù)等參數(shù)。U(K)值也叫傳熱系數(shù),指穩(wěn)定傳熱條件下,玻璃兩側(cè)空氣溫差為1K時,單位時間內(nèi)通過1m2中空玻璃傳遞的熱量,單位W/(m2.K)。SHGC即太陽熱獲得系數(shù),在太陽輻照相同的條件下,太陽輻射能量透過窗玻璃進(jìn)入室內(nèi)的量與相同尺寸但無玻璃的開口進(jìn)入室內(nèi)的熱量的比率。SC遮陽系數(shù),指在太陽輻照相同的條件下,太陽輻射透過窗玻璃組件進(jìn)入室內(nèi)的量與通過相同尺寸的3mm的普通白玻進(jìn)入室內(nèi)的太陽輻射熱量之比。
               
              1 玻璃組件為單片普通浮法玻璃時的節(jié)能系數(shù)
              表1 單片普通浮法玻璃的節(jié)能系數(shù)
              玻璃組件結(jié)構(gòu)
              節(jié)能系數(shù)
              U值【W(wǎng)/( m2.K)】
              SC
              遮陽系數(shù)
              SHGC太陽熱
              獲得系數(shù)
              相對熱增W/m2
              冬季
              夏季
              3mm白玻
              5.915
              5.333
              0.99
              0.856
              662
              4mm白玻
              5.881
              5.304
              0.98
              0.853
              660
              5mm白玻
              5.846
              5.274
              0.95
              0.829
              642
              6 mm白玻
              5.813
              5.247
              0.95
              0.824
              638
              8mm白玻
              5.742
              5.187
              0.89
              0.776
              603
              10mm白玻
              5.675
              5.129
              0.87
              0.752
              585
              12mm白玻
              5.603
              5.069
              0.84
              0.729
              568
                   從測量數(shù)據(jù)可以看出玻璃厚度從3mm增加到12mm時,傳熱系數(shù)、遮蔽系數(shù)、太陽熱獲得系數(shù)、相對熱增降均有不同程度的降低。但是這些數(shù)值依然很大,故采用增加玻璃厚度作為降低熱傳遞的方法效果并不理想。
               
              2玻璃組件為單片普通浮法玻璃組成的中空玻璃的節(jié)能系數(shù)
              表2 6mm普通浮法玻璃組成的間隔層厚度不同的單腔中空玻璃的節(jié)能系數(shù)
              玻璃組件結(jié)構(gòu)(mm)
              節(jié)能系數(shù)
              U值【W(wǎng)/( m2.K)】
              SC
              遮陽系數(shù)
              SHGC太陽熱
              獲得系數(shù)
              相對熱增W/m2
              冬季
              夏季
              6白玻+6A+6白玻
              內(nèi)充空氣
              3.111
              3.184
              0.82
              0.709
              539
              6白玻+9A+6白玻
              內(nèi)充空氣
              2.852
              2.969
              0.82
              0.710
              538
              6白玻+12A+6白玻
              內(nèi)充空氣
              2.701
              2.842
              0.82
              0.711
              538
              6白玻+16A+6白玻
              內(nèi)充空氣
              2.693
              2.736
              0.82
              0.712
              537
              6白玻+20A+6白玻
              內(nèi)充空氣
              2.720
              2.670
              0.82
              0.712
              537
                  從表2的數(shù)據(jù)可以看出,隨著間隔層的厚度的增加玻璃組件的傳熱系數(shù)夏季依次減小,冬季先減后增,而遮蔽系數(shù),太陽熱獲得系數(shù),相對熱增幾乎不變。但是由于間隔層厚度的增加到一定程度時,會導(dǎo)致熱對流的增加,通過空氣循環(huán)將熱量從溫度高的一邊,傳遞到溫度低的一邊,因此一味增加間隔層厚度來降低玻璃組件的熱傳導(dǎo)率并不可取。據(jù)檢測過程中得到的數(shù)據(jù)分析,遮陽系數(shù)、太陽熱獲得系數(shù)、相對熱增在中空玻璃組件中玻璃厚度一定的情況下,其主要影響因素是玻璃的光學(xué)數(shù)據(jù),玻璃厚度不變其光學(xué)數(shù)據(jù)變化不大,因此上述參數(shù)改變不大。
               
              3 充入惰性氣體對中空玻璃節(jié)能系數(shù)的影響
              表3 結(jié)構(gòu)相同的中空玻璃組件充入惰性氣體后的節(jié)能系數(shù)
              玻璃組件結(jié)構(gòu)(mm)
              節(jié)能系數(shù)
              U值【W(wǎng)/( m2.K)】
              SC
              遮陽系數(shù)
              SHGC太陽熱
              獲得系數(shù)
              相對熱增W/m2
              冬季
              夏季
              5白玻+12A+5白玻
              內(nèi)充空氣
              2.715
              2.857
              0.83
              0.718
              543
              5白玻+12A+5白玻
              內(nèi)充氬氣,含量90%(V/V)
              2.563
              2.731
              0.83
              0.719
              543
              6白玻+12A+6白玻
              內(nèi)充空氣
              2.701
              2.842
              0.82
              0.711
              538
              6白玻+12A+6白玻
              內(nèi)充氬氣,含量90%(V/V)
              2.550
              2.717
              0.82
              0.712
              537
                  從表3數(shù)據(jù)可以看出,同一規(guī)格的玻璃充入氬氣后氣體的傳熱系數(shù)降低,遮蔽系數(shù)、太陽熱獲得系數(shù)、相對熱增幾乎不變。中空玻璃充入氬氣可以改善傳熱系數(shù),即保溫性能,而對提高中空玻璃的隔熱性能作用不大。氬氣作為惰性氣體的一種,分子量為39.95比空氣分子量28大,密度也比空氣的密度大,中空玻璃組件充入氬氣后,可以減緩組件內(nèi)的熱對流,從而減少氣體的導(dǎo)熱性,起到節(jié)能的效果。
               
              4不同厚度的普通浮法玻璃組件的節(jié)能系數(shù)
              表4不同厚度的普通浮法玻璃組件節(jié)能系數(shù)
              玻璃組件結(jié)構(gòu)(mm)
              節(jié)能系數(shù)
              U值【W(wǎng)/( m2.K)】
              SC
              遮陽系數(shù)
              SHGC太陽熱
              獲得系數(shù)
              相對熱增W/m2
              冬季
              夏季
              4白玻+12A+4白玻
              內(nèi)充氬氣,含量90%(V/V)
              2.576
              2.746
              0.86
              0.752
              567
              5白玻+12A+5白玻
              內(nèi)充氬氣,含量90%(V/V)
              2.563
              2.731
              0.83
              0.719
              543
              6白玻+12A+6白玻
              內(nèi)充氬氣,含量90%(V/V)
              2.550
              2.717
              0.82
              0.711
              537
              8白玻+12A+8白玻
              內(nèi)充氬氣,含量90%(V/V)
              2.522
              2.685
              0.74
              0.647
              490
              10白玻+12A+10白玻
              內(nèi)充氬氣,含量90%(V/V)
              2.496
              2.656
              0.71
              0.616
              468
                  從表4的數(shù)據(jù)可以得到,間隔層厚度一定時, 中空玻璃腔內(nèi)均充有氬氣時,隨著玻璃厚度的增加玻璃組件的傳熱系數(shù)、遮陽系數(shù)、太陽熱獲得系數(shù)、相對熱增依次減小,即單片玻璃的光學(xué)數(shù)據(jù)影響玻璃組件的傳熱系數(shù)、遮蔽系數(shù)、太陽熱獲得系數(shù),相對熱增等。
               
              5輻射率不同的玻璃組成中空玻璃時的節(jié)能系數(shù)
              表5 輻射率不同的玻璃組成中空玻璃時的節(jié)能系數(shù)
              玻璃組件結(jié)構(gòu)(mm)
              U值【W(wǎng)/( m2.K)】內(nèi)充空氣
              U值【W(wǎng)/( m2.K)】內(nèi)充氬氣,氬氣含量90%(V/V)
              LOW-E玻璃
              輻射率
              冬季
              夏季
              冬季
              夏季
              6單銀Low-E+12A+6白玻
              1.858
              1.868
              1.607
              1.603
              0.141
              6單銀Low-E+12A+6白玻
              1.776
              1.762
              1.515
              1.477
              0.096
              6單銀Low-E+12A+6白玻
              1.745
              1.721
              1.479
              1.429
              0.080
              6單銀Low-E+12A+6白玻
              1.742
              1.717
              1.476
              1.424
              0.078
              6雙銀Low-E+12A+6白玻
              1.647
              1.589
              1.368
              1.272
              0.030
              6雙銀Low-E+12A+6白玻
              1.673
              1.624
              1.397
              1.314
              0.043
              6雙銀Low-E+12A+6白玻
              1.694
              1.653
              1.422
              1.348
              0.054
              6雙銀Low-E+12A+6白玻
              1.700
              1.661
              1.428
              1.357
              0.057
              注:LOW-E膜面在第二面,6mm白玻的光學(xué)數(shù)據(jù)一樣
                  使用Low-E玻璃可以顯著降低玻璃的傳熱系數(shù)以6mm +12A+6mm(內(nèi)充空氣)玻璃為例,兩塊玻璃都為白玻時,冬夏季的傳熱系數(shù)分別為2.500 W/( m2.K)和2.717 W/( m2.K),當(dāng)一塊玻璃使用輻射率為0.141的低輻射鍍膜玻璃時,冬夏季的傳熱系數(shù)分別為1.858 W/( m2.K)和1.868 W/( m2.K),兩者相比傳熱系數(shù)下降了約25%。同一輻射率的Low-E玻璃組成中空玻璃組件內(nèi)充90%(V/V)的氬氣時,傳熱系數(shù)比充空氣時又下降了10%。當(dāng)輻射率從0.141降低到0.030時,傳熱系數(shù)的降低在20%左右。可見輻射率的降低是傳熱系數(shù)降低的有效因素,另外充入惰性氣體,相比于白玻中空玻璃組件來說對LOW-E中空玻璃是一種行之有效的降低傳熱系數(shù)的方法,同種結(jié)構(gòu)玻璃組件相比充氣的比充空氣的傳熱系數(shù)降低10%以上。目前國內(nèi)常用的惰性氣體是氬氣,充入量在90%(V/V)左右,就可以達(dá)到很好的節(jié)能效果。和空氣相比較,這些惰性氣體性能穩(wěn)定、具有惰性和熱傳導(dǎo)率低的特點(diǎn)。空氣的傳導(dǎo)率為:0.0150,氬氣的熱傳導(dǎo)率為:0.0100,氪氣的傳導(dǎo)率為:0.0053,氙氣的傳導(dǎo)率為:0.0032。在上述三種惰性氣體中,氬氣的含量在空氣中是最大的,約占空氣質(zhì)量的1%,是最經(jīng)濟(jì)的一種氣體。另外由于惰性的化學(xué)穩(wěn)定性,不容易與Low-E鍍膜玻璃的膜層中的銀發(fā)生反應(yīng)。
               
              6多腔中空玻璃的節(jié)能系數(shù)
              表6 多腔中空玻璃U值的變化
              玻璃組件結(jié)構(gòu)(mm)
              U值【W(wǎng)/( m2.K)】
              內(nèi)充氬氣,氬氣含量90%(V/V)
              SC
              遮陽系數(shù)
              LOW-E
              玻璃
              輻射率
              冬季
              夏季
              6Low-E+12A+6白玻
              1.428
              1.357
              0.24
              0.057
              6 白玻+12A+6Low-E
              1.428
              1.357
              0.53
              0.057
              6 Low-E+12A+6白玻+12A+6白玻
              1.073
              1.097
              0.21
              0.057
              6 白玻+12A+6 Low-E +12A+6白玻
              1.073
              1.097
              0.46
              0.057
              6白玻+12A+6 Low-E +12A+6白玻
              1.029
              1.100
              0.28
              0.057
              6白玻+12A+6 白玻+12A+6 Low-E
              1.029
              1.100
              0.49
              0.057
              注:第二、三、四、五結(jié)構(gòu)Low-E膜面的位置分別在第二、三、四、五面。室外面為第一面,其他的面依次為第二面、第三面、第四面、第五面,室內(nèi)面為第六面。
                  使用多腔中空玻璃組件時,在Low-E玻璃輻射率相同及充入的氣體均為氬氣的情況下,增加中空玻璃的層數(shù)傳熱系數(shù)顯著降低,兩腔中空玻璃Low-E膜面在第二面和第三面時經(jīng)計(jì)算得到傳熱系數(shù)相同,Low-E膜面在第四面和第五面時傳熱系數(shù)相同,遮陽系數(shù)因Low-E面所處位置不同而不同。用戶可以根據(jù)不同的用途自行決定Low-E膜在第幾面。
              結(jié)束語
                  玻璃門窗在建筑上所占的面積非常大,通過門窗散發(fā)出去或進(jìn)來的熱量占建筑能耗相當(dāng)大的比例,門窗節(jié)能效果好,在節(jié)能上具有很大的意義。現(xiàn)在建筑門窗節(jié)能通常采用在Low-E鍍膜中空玻璃充入氬氣作為節(jié)能的方法。使用Low-E玻璃和充入氬氣有在很大程度上降低門窗的能耗,Low-E玻璃和惰性氣體的使用將是現(xiàn)在和未來一個時期內(nèi)門窗節(jié)能的重要手段,包括新型的節(jié)能建筑被動房仍是采用充入惰性氣體的多腔Low-E中空玻璃來降低熱傳導(dǎo)系數(shù),目前采用雙腔中空玻璃,三片玻璃均為Low-E玻璃。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,節(jié)能環(huán)保越來越受到重視,門窗的節(jié)能技術(shù)會得到更大的發(fā)展。

              行業(yè)動態(tài)

              行業(yè)動態(tài)

              技術(shù)支持:艾米科技
               
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