有關建筑玻璃常用參數的設計參考

孟祥芳+鄧喜強

【摘要】本文筆者結合自己多年實際工作經驗對建筑玻璃的常用設計參數進行歸納分析與探討。本文闡述了建筑玻璃常用參數的基本術語符號、定義組成、設計原則、參數選用原則等設計參考。強調對所述要點，在設計前要進行充分的方案可行性論證研究，設計上力求嚴謹，從而達到安全、經濟、節能使用建筑玻璃的目的。

【關鍵詞】建筑玻璃；能量；節能

一、太陽光譜構成

太陽光譜主要由可見光，紫外線和紅外線構成。

能量分布分別為如下。

紫外線2% [波長10nm至400nm]

可見光47%[波長380nm至780nm]

紅外線51%[波長750nm至2500nm]

二、玻璃常用參數術語符號及含義

（一）可見光透射比[Light transmittance英文簡寫Tvis]

在可見光譜（380nm至780nm）范圍內，透過玻璃的光通量與入射在玻璃上的光通量之比。

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。

《公共建筑節能設計標準》GB50189-2005中第4.2.4條。

建筑每個朝向的窗（包括透明幕墻）墻面積比均不應大于0.7。當窗（包括透明幕墻）墻面積比小于0.4時，玻璃（或其他透明材料）的可見光透射比不應小于0.4。當不能滿足本條文的規定時，必須按本標準第4.3節的規定進行權衡判斷。

（二）可見光反射比[Light reflectance 英文簡寫Rvis]

在可見光譜（380nm至780nm）范圍內，玻璃反射的光通量與入射在玻璃上的光通量之比。

主要用于限制玻璃幕墻的反射“光污染”現象。

《玻璃幕墻光學性能》GB/T18091-2000標準中做了如下限定：

4.1.2為限制玻璃幕墻的有害光反射，玻璃幕墻應采用反射比不大于0.30的幕墻玻璃。

4.2.1在城市主干道、立交橋、高架路兩側的建筑物20m以下，其余路段10m以下不宜設置玻璃幕墻的部位如使用玻璃幕墻，應采用反射比不大于0.16的低反射玻璃。若反射比高于此值應控制玻璃幕墻的面積或采用其他材料對建筑立面進行分隔。

（三）太陽能透射比[Total solar energy transmittance英文簡寫Tsol]

也稱為太陽得熱系數（SHGC）、得熱因子、g值等

在太陽光譜（300nm至2500nm）范圍內，透過玻璃的太陽輻射能量與入射在玻璃上的太陽輻射能量之比。

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。

（四）遮陽系數[Shading Coefficient 英文縮寫SC]

三、在GB/T2680中稱之為遮蔽系數（縮寫為Se）

（一）是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可以用SHGC（太陽熱獲得系數）除以3mm白玻的透過率（GB/T2680中理論值取0.889，國際標準中取0.87）進行計算。SC=SHGC÷0.889（或0.87）

1.太陽獲得系數（SHGC）是指在相同條件下，太陽輻射能量透過窗玻璃進入室內的量與通過相同尺寸但無玻璃的開口進入室內的太陽熱量的比率。

2.遮陽系數反映的是太陽直接輻射透過玻璃的傳熱。遮陽系數越小，遮擋陽光向室內直接輻射的性能越好。

3.在炎熱氣候地區和大窗墻比時，低遮陽系數的玻璃可減少進入室內的太陽直接輻射能，從而有利于減少制冷能耗。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。

4.遮陽系數的選擇應考慮建筑物所處的地理氣候，選擇適宜的SC產品及中空組裝結構，以下參數可作參考。

對于夏熱冬暖地區，選擇SC<0.3的玻璃，可最大限度控制進入室內的太陽能。

北方嚴寒地區室內能耗以采暖為主，SC>0.6為宜。

對于國內大多數地區，冬季需要采暖，夏季需要空調制冷，SC以0.3～0.6為宜。

5.控制SC的有效方法是采用鍍膜玻璃或著色玻璃。可使6mm透明玻璃的遮陽系數SC從0.93降低到0.2～0.6。

（二）傳熱系數[U 或K 單位W/（m2k）]

U值和K值都是衡量材料隔熱性能的物理量，即傳熱系數。

建筑玻璃的U值和K值都定義為：在標準條件下，單位時間內從單位面積的玻璃組件一側空氣到另一側空氣的傳輸熱量。由此看出，U值和K值的概念和定義是完全相同的。

根據定義，U值和K值國際單位制為W/（m2k），其中w為熱功率、m2為玻璃面積、k為開氏溫度。除了國際單位，還有英制單位BTU/hft2℉，這里BTU為英制熱量、h為小時、ft2為平方英尺、℉為華氏溫度。兩種單位之間的換算關系為

1 BTU/hft2℉=5.68 W/（m2k）

傳熱系數越低，說明玻璃的保溫隔熱性能越好。

（三）U值和K值區別

1.來自不同的標準體系，中國在玻璃工業最早取用日本數據，所以中日兩國用的K值是一樣的，歐洲也叫K值，美國叫U值。中國的標準是GB/T10294-88，日本的標準是JISR3209-1995，歐洲的標準是EN673，美國的標準是ASHRAE。

2.測試條件，中國的測K值的測試環境為外部溫度2.5℃，內部溫度17.5℃，風速 4m/s，無陽光直接照射（相當于夜晚環境）。而美國的測U值的測試環境分夏季白天和冬季夜間。

ASHRAE夏季白天標準條件：室外溫度90℉（31.7℃），室內溫度75℉（23.9℃），風速7.5英里/小時（3.4m/s），直射太陽能密度248 BTU/hft2（783 W/m2）

ASHRAE冬季夜晚標準條件：室外溫度0℉（-17.8℃），室內溫度70℉（21.1℃），風速15英里/小時（7.6m/s），直射太陽能密度0BTU/hft2（0 W/m2）

3.根據以上不同的測試環境，中、美、歐有關傳熱系數對應關系如下。

歐洲K值<中國K值<美國U值

降低K值的最有效方法是采用低輻射鍍膜玻璃或中空玻璃。當對玻璃的隔熱性能有更高要求時，可選用充裝惰性氣體的Low-E中空玻璃。

四、情況說明

（一）在實際設計中，我們對于玻璃參數的選定依據在建筑施工圖的設計說明、建筑專業提供的節能表或節能計算書中，另外還要參照《公共建筑節能設計標準》GB50189-2005和相關地方法規。

（二）注意玻璃的性能和門窗玻璃幕墻的整體性能是不一樣的。

（三）在中空玻璃內填充氬氣，主要用來降低傳熱系數K值。而填充氟化硫氣體則主要用來隔音。一般中空玻璃可降低噪音30分貝，填充惰性氣體的中空玻璃可再降低5分貝。