解讀玻璃應用中的光學熱工參數

    目前的新建建筑都對玻璃提出了越來越多的光學熱工性能指標要求，由此也誕生了更多的新型玻璃品種。在實際選購玻璃時，一方面建筑設計師會提出多項指標要求企業加工玻璃產品，另一方面企業也會盡可能全面地標示出自己產品的光學熱工性能供客戶選擇。準確地了解和分析這些特性參數，才能選擇到適合的玻璃產品，從而使建筑物符合標準規定的性能要求。但由于光學熱工性能指標專業性較強，普及應用時間較短，容易出現理解不清和表達錯誤。因此，本文將有關建筑玻璃常用的光學熱工性能指標進行列舉和解釋，供生產和應用中相關技術人員準確理解及使用。


　　玻璃表面輻射率：也稱為E值。從Low-E玻璃開始這一詞匯就頻繁地被使用，是判斷是否為Low-E玻璃的標準，也是表征節能特性的重要指標，直接影響著玻璃傳熱系數的大小。定義為玻璃表面單位面積輻射的熱量同單位面積黑體在相同溫度，相同條件下輻射熱量之比，數據范圍為0～1.輻射率越低，玻璃吸收熱量的能力越低，反射熱量能力越強。


　　可見光透射比Lighttransmittance：簡寫為Tvis，是最早被普及使用的玻璃光學性能參數。這一指標不僅影響著建筑的通透效果，還直接影響著室內的照明能耗，所以在《公共建筑節能設計標準》中提出了“當窗墻比小于0.4時，玻璃的可見光透射比不應小于0.4”的限制要求。


　　可見光反射比Lightreflectance：可簡寫為Rvis，主要用于限制玻璃幕墻的反射“光污染”現象。在《玻璃幕墻光學性能》標準中做了如下限定：“玻璃幕墻應采用反射比不大于0.30的幕墻玻璃”，“主干道、立交橋、高架路兩側建筑物高20m以下部分，其余路段高10m以下部分如使用玻璃幕墻，應采用反射比不大于0.16的玻璃”。


　　太陽光直接透射比Solardirecttransmittance：縮寫為Tsol，在太陽光譜（300nm至2500nm）范圍內，直接透過玻璃的太陽能強度對入射太陽能強度的比值。它包括了紫外、可見和近紅外能量的透射程度，但不包括玻璃吸收直接入射的太陽光能量后向外界的二次傳遞的能量部分。


　　太陽光直接反射比Solardirectreflectance：縮寫為Rsol，在太陽光譜（300nm至2500nm）范圍內，玻璃反射的太陽能強度對入射太陽能強度的比值。在實際使用中，此項指標控制的是玻璃幕墻所形成的反射“熱污染”，因為太陽光中的可見光和近紅外光都能形成熱量，尤其是在外形具有凹面結構的玻璃幕墻上，會形成一個“太陽灶”的效果，將熱量匯集于一小塊區域，該區域及附近的環境就會受到嚴重的加熱影響。


　　紫外線透射比UV-transmittance：通常縮寫為Tuv，指在紫外線光譜（280nm至380nm）范圍內，透過玻璃的紫外線光強度對入射光強度的百分比。由于太陽光中的紫外線對皮膚和家具油漆表面有損害，所以在設計大面積窗戶和采光頂時，對此指標要予以限制，普通6mm白玻的紫外線透過率在60%多，降低紫外線透過率的最好辦法是用PVB膠片做夾膠玻璃，用兩片3mm白玻中間加上PVB膠片能夠把Tuv降低到5％。


　　太陽能總透射比Totalsolarenergytransmittance：也稱為太陽得熱系數（SHGC）、得熱因子、g值等。是通過門窗或幕墻構件成為室內得熱量的太陽輻射與投射到門窗或幕墻構件上的太陽輻射的比值。太陽能總透射比包括太陽光直接透射比Tsol和被玻璃及構件吸收的太陽輻射再經傳熱進入室內的得熱量。這一指標是建筑節能計算中的重要參考因素，直接影響著室內的采暖能耗和制冷能耗。但是人們在選購玻璃時習慣上使用遮陽系數數據來體現太陽光總透射比的高低。


　　遮陽系數ShadingCoefficient：縮寫為SC，在GB/T2680中稱之為遮蔽系數（縮寫為Se）。是在建筑節能設計標準中對玻璃的重要限制指標，指太陽輻射能量透過窗玻璃的量與透過相同面積3mm透明玻璃的量之比。SC用樣品玻璃太陽能總透射比除以標準3mm白玻的太陽能總透射比（GB/T2680中理論值取0.889，國際標準中取0.87）進行計算，SC=SHGC÷0.87（或0.889）。遮陽系數越小，阻擋陽光熱量向室內輻射的性能越好。但只在炎熱氣候地區和大窗墻比時，低遮陽系數的玻璃才有利于節能，在寒冷地區和小窗墻比時，高遮陽系數的玻璃更有利于利用太陽熱量降低采暖能耗而實現節能。


　　相對增熱量：是指綜合考慮溫差傳熱和太陽輻射對室內的影響，通過玻璃獲得和散失的熱量之和。相對增熱量=（室外溫度-室內溫度）×傳熱系數K+太陽照射強度×遮陽系數SC×0.87.大于0時，表示室內獲得的熱量越來越多；小于0時，表示室內向外散失的熱量越來越多。天氣炎熱時室外溫度高，公式第一項為正值，向室內傳熱，此時K值和SC越小，玻璃相對增熱量越小，有利于降低制冷能耗。天氣寒冷時室外溫度低，公式第一項為負值，向室外傳熱，第二項太陽輻射向室內傳熱，則SC越大，太陽輻射進入的熱量越有利于彌補向室外散失的熱量。所以在寒冷氣候時，玻璃SC值越高，越能減少采暖能耗。


　　傳熱系數：簡稱為K值或U值（對于玻璃而言，兩者僅是簡稱不同而已）。是建筑節能設計標準對玻璃的重要限定值，指在穩定傳熱條件下，玻璃兩側空氣溫差為1度時，單位時間內，通過1平方米玻璃的傳熱量，以W/m²K或W/m²℃表示。國外的U值以英制單位表示為Btu/hr/ft2/F，英制單位U值乘以5.678的轉換系數得到公制單位U值。傳熱系數越低，說明玻璃的保溫隔熱性能越好。單片普通玻璃的傳熱系數約為5.8W/m²K，單片耀華Low-E約為3.6W/m²K；普通6+12+6中空玻璃約為2.9W/m²K，相同配置的Low-E中空傳熱系數在1.9W/m²K以下。

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