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2楼
发表于2004-12-1615:
50:
15|只看该作者
【帮助】提问的智慧
1玻璃窗分类
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J+u9S/x玻璃窗类型，按结构划分大致可分为单框单层玻璃、单框双层玻璃和双框双层玻璃三大类；
按玻璃的光学性能划分又可分为普通玻璃、吸热玻璃、反射玻璃和low-e玻璃。
建筑上选用具有较好热工性能和光学性能的玻璃窗，不但可减小通过玻璃的瞬变传导热，还可通过控制玻璃的太阳光学性能，在夏季，减少室外多余的阳光辐射热进入室内；
在冬季，让更多的阳光透过玻璃窗传入室内，同时阻止室内的长波辐射热传到室外，从而达到建筑节能的目的。
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V（X0I0N5S%_1l1.1吸热玻璃
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d.B/^-p4\*h0A.W在玻璃中添加一些金属离子或某些物质后，使玻璃呈现出一定的颜色，形成了具有较高吸收率的着色玻璃。
着色玻璃对太阳辐射有较强的吸收作用，能降低进入室内的透射能量，具有一定的遮阳效果，但因为被吸收的能量有相当一部分会以对流和辐射的形式传到室内，所以并不能十分有效的降低太阳辐射得热率。
吸热玻璃对近红外辐射的吸收率高于可见光吸收率的有色玻璃，对太阳辐射得热的控制有限。
在太阳照射下，吸热玻璃总是向室内散发热量，其表面温度会高于室内温度，甚至可以高达54℃，容易引起人体的不舒适感，甚至烘烤感。
当玻璃的吸收率增加时，玻璃的直射透射率降低，玻璃的得热系数上升；
在表面反射率不变的情况下，玻璃的辐射得热系数随吸收率增加而线性增加。
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1.2反射玻璃*s7L0G）T0M$m,T
在玻璃表面附加一层膜，使之能反射更多的太阳辐射，就形成了反射玻璃。
与吸热玻璃类似，反射玻璃并不具有光谱选择性，对可见光与近红外辐射一样，不加区别的反射，并且反射膜对近红外辐射普遍具有较高的透射率，这种特性显然不是夏季所需要的。
反射玻璃的可见光透过率及遮阳系数都很低，进入室内的光线较弱，影响室内采光。
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1.3Low-e玻璃
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U*x（}+N%D-w4J-ZLow-e玻璃[1]是近些年进入我国建筑市场的新型节能玻璃。
与其它类型的玻璃比较，Low-e玻璃具有低辐射、选择透过性等特点。
普通玻璃的长波辐射率在0.84~0.94，而low-e镀膜玻璃的辐射率最低可达0.03，而且对长波辐射有很强的反射作用，从而提高表面换热绝缘系数。
low-e膜层“既不透过、也不吸收长波辐射”，能将90%以上的热辐射返回室内，起到节能效果。
通过特殊的技术工艺，可以控制low-e镀膜厚度及均匀性，从而达到所要求的光谱选择透过性或反射指标。
根据不同的要求和房间功能，low-e玻璃能分别对近红外线、可见光和紫外线做选择性透过。
根据镀膜层不同的处理，可分为冬季型、夏季型和遮阳型low-e玻璃。
①冬季Low-e玻璃是针对冬季或寒冷地区的使用要求，在低辐射率的基础上，可以形成在整个太阳辐射光谱范围内均具有较高透过率的Low-e镀层，从而增加室内阳光辐射量，减少冬季房间的热负荷。
②夏季Low-e玻璃针对在炎热的夏季，需要尽可能减少进入室内的热量的特点，通过玻璃把太阳辐射中的近红外部分遮挡，同时又保证可见光的透射量满足室内正常采光要求。
此时的low-e膜层对0.38~0.78μm范围内的太阳辐射有较高的透过率,但对近红外区具有高达0.8的反射率，这就使得进入室内的太阳辐射中只有极少的红外线，所以能带来较舒适的视觉环境和热舒适感。
③遮阳型Low-e玻璃主要针对西向或东向窗户，在对近红外辐射低透过的基础上，把可见光透过率降到50%~60%或更低，以达到降低太阳辐射透过率，减少太阳得热的目的。
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1.4通风玻璃系统,J1Q"
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通风玻璃系统[2]也是目前正在开发的一种新型玻璃系统。
它的最大特点是，能根据室外环境条件的变化，调节透过玻璃的辐射能，以达到节能的目的。
此系统是由一个可旋转的框架和两层玻璃组成：
一层是透明玻璃，另外一层是具有较低遮阳系数且隔热的吸热玻璃。
在中间空气层的顶部和底部设开口，利用空气温差产生自然循环，或安装一个小型风扇，强迫空气循环。
冬季，玻璃窗框旋转至吸热玻璃面向室内的方向，太阳辐射通过外面的透明玻璃后被内层吸热玻璃吸收，内层玻璃被太阳能加热，通过对流和长波辐射向室内散热，两层玻璃间的空气流动能加强对流传热；
夏季，玻璃窗框旋转至吸热玻璃面向室外的方向，阻止短波辐射进入室内。
吸热玻璃所吸收的热量通过长波辐射向室外散发，两玻璃间流动的空气层能降低玻璃表面的温度，从而减少玻璃的传热量。
通风玻璃系统可以提高房间视觉舒适度，减少室内强光，适用于一年中温差变化较大的地区。
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3楼
52:
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2不同类型玻璃的热工性能比较8d&
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2.1传热系数K比较%g3K2{&
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1998年1月北京市颁布的民用建筑节能设计标准中，要求外窗的传热系数控制在4.0~2.2W/（㎡•K）范围内。
对于由于室内外温差而产生的瞬变传热，玻璃窗的传热系数是一个很重要的节能控制指标，在传热温差一定的情况下，传热系数越大，通过玻璃窗产生的热损失也将越大。
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cS+`对几种典型单、双层玻璃窗的传热系数进行了比较计算（图1），玻璃的厚度均按5mm考虑，其中，“Ar双玻”和“Kr双玻”是指充有惰性气体氩气（Ar）和氪气（Kr）的双层玻璃窗。
由图可见，同是单层玻璃窗的Low-e玻璃传热系数仅为普通玻璃的1/2；
而普通双层玻璃与普通单层玻璃比较，双层的传热系数只有单层的1/6；
在双层玻璃中，充有惰性气体的玻璃窗比普通双层玻璃的传热系数还要小20%左右。
玻璃窗传热系数值的大小，是反映玻璃窗节能特性的重要指标之一。
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v/U图1几种典型玻璃窗的传热系数比较图2单层Low-e玻璃传热系数比较
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N#T9J,P7u对于单层Low-e玻璃窗，Low-e镀膜敷设在玻璃窗不同的部位，所起到的节能效果也有很大的不同。
将Low-e镀膜按三种情况敷设，贴外膜（玻璃窗的室外侧）、贴内膜（玻璃窗的室内侧）、双面膜（玻璃窗的内外两侧），比较它们的传热系数。
由图2可知：
贴外膜几乎没有效果，其传热系数的值近似等于普通单层玻璃的值；
贴内膜与双面膜的效果非常接近，随着玻璃辐射率的减小，玻璃的传热系数近似线性的关系减少。
由此也说明了，贴内膜的方式可使Low-e玻璃窗达到较好的节能效果，也即Low-e镀膜应选择敷设在对流换热系数较小的一侧。
另外，增加玻璃厚度，对玻璃窗传热系数的影响较小。
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Z图3不同空气层厚度对双层玻璃窗传热系数的影响
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由图3可见，改变双层玻璃窗空气夹层的厚度对玻璃窗的传热系数影响较大。
随着空气层厚度的增加，无论是普通双层玻璃窗、Low-e镀膜双层玻璃窗、还是充有氩气Ar和氪气Kr的双层玻璃窗，它们的传热系数均以近似类同的趋势下降。
空气层厚度大于20mm后，继续增大空气层厚度对玻璃窗传热系数的影响逐渐减弱。
根据比较结果，空气层厚度设定在10mm左右是比较合理的。
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2.2辐射得热系数比较
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X6P5^3O9j如前所述，影响玻璃窗传热负荷大小的因素中除了玻璃的热工性能之外，玻璃的太阳光学性能也是一个非常重要的参数指标。
所谓窗玻璃的太阳光学性能是指它对太阳辐射能的透过率、吸收率和反射率，它们随玻璃成分、玻璃厚度、太阳辐射的光谱和太阳光入射角的不同而变化。
因此，在夏季玻璃窗的日射得热负荷中，太阳辐射角、辐射光谱、大气透明度、空气质量、玻璃窗朝向等因素的影响也是非常重要的。
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j表1反映了不同的玻璃窗形式、构造，除了对玻璃窗的传热系数、可见光透过率有影响之外，还对玻璃窗的辐射得热系数产生影响。
与普通单层玻璃窗比较，普通双层玻璃窗的辐射得热系数比前者减少了近12%；
与普通双层玻璃窗比较，普通Low-e双层玻璃窗的辐射得热系数较前者减少了近12%，而充有惰性气体氩气的夏季Low-e双层玻璃窗则较普通双层玻璃窗减少了55%，由此也进一步说明了Low-e玻璃良好的节能特性。
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表1不同玻璃的参数.R8d9n3c8Z5i4IL
玻璃填充气体可见光透过率辐射得热系数传热系数
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普通双玻空气0.810.762.9,C*B5b!
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普通Low-e双玻空气0.760.672.09[k~6n"
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冬季Low-e双玻氩气0.750.581.1
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普通Low-e三玻氪气0.630.550.7
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4楼
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00|只看该作者
在所用玻璃的消光系数（ρ=0.04574mm-1）和折射率（ng=1.515）相同的条件下，改变玻璃的厚度，比较对单、双层玻璃窗的辐射得热系数的影响。
取双层玻璃窗的结构为x+10+x，随着玻璃厚度的增加，单、双层玻璃窗的辐射得热系数均呈线性关系下降（图4）。
而对于同是双层玻璃窗的情况，改变空气层厚度对玻璃辐射得热系数的影响不明显（图5）。
由此也说明了，玻璃厚度的大小对玻璃窗辐射得热负荷的影响较大，而空气层厚度的大小对双层玻璃窗的瞬变传导热负荷影响很小。
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H图4改变玻璃厚度与玻璃窗辐射得热系数的关系图5改变空气层厚度对双层玻璃窗辐射得热系数的影响
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y6H2U（D%C2.3不同类型玻璃窗得热量比较
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Z$A为了对各种不同类型玻璃窗的传热特性进行综合比较分析，本文根据表1所列不同类型玻璃的辐射得热系数和传热系数，以南向玻璃外窗为例，室外气象参数为北京夏季工况，对1天中各不同时刻通过玻璃窗的小时得热负荷进行了计算比较。
如图6所示，根据计算结果，如果忽略玻璃窗的延迟作用，在传导热和辐射热共同作用下，得热负荷最大时刻均出现在中午12:
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另外，在所列玻璃窗类型中，以夏季low-e双层玻璃窗的得热负荷最小。
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Kt-^（p*k）u3Y1w图7中对不同朝向的几种不同类型玻璃窗的夏季日得热量进行了比较。
结果表明，东、西朝向玻璃窗的日得热量最多、北向最少；
另外，和其他类型玻璃窗相比，夏季型low-e双层玻璃窗的日得热量最少。
以南向为例，夏季型low-e双层玻璃窗的日得热量仅为普通单层玻璃窗的40%、为普通双层玻璃窗的45%。
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图7不同朝向玻璃窗得热量比较
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o3．讨论&
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本文以北京地区的夏季工况作为计算参数，对几种典型的玻璃窗的热工特性进行了简单的分析比较。
虽然在具体分析过程中，没有把太阳辐射变化量、玻璃窗的遮阳系数、环境因素、辐射入射角度、通过建筑外墙的热损失等因素考虑在内，但所分析结果的意义是明显的。
分析结果表明，采用具有良好热工特性和太阳光学性能的玻璃窗对建筑节能具有很重要的意义，尤其是Low-e玻璃显示了较好的节能特点。
对于具有不同地区气候特点的建筑物，可根据当地的气候特点，选择合理的玻璃窗系统。
例如，纬度较高的严寒或寒冷地区，这些地区具有冬季采暖期长、日照率也较大等特点，可选择辐射透射率较高的冬季型Low-e玻璃；
对于冬暖夏热地区，可选择遮阳效果好、透射率低的夏季型Low-e玻璃。
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总之，随着建筑革命的不断推进，玻璃窗的节能在今后的建筑节能中所占的份量将越来越重要，改善和提高传统玻璃的热工性能和光学性能、合理有效的利用太阳能，将是今后玻璃建材发展的必然方向。
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