節能玻璃在建筑節能設計中的應用

劉 佳

(山西省建筑設計研究院，山西 太原 030013)

0 引言

隨著現代化居民文化水平的提高，人們對環保也有了進一步的認識，建筑設計領域也順應著社會潮流，逐步向節能設計轉變，其中建筑節能設計就是一項明顯的表現，調查顯示，全球近一半的能源消耗，1/3左右都源于建筑活動，而作為建筑領域中常見的材料——玻璃，也逐步受到重視，因此節能玻璃應運而生。加大節能玻璃在建筑節能設計中的應用，能夠有效減少建筑活動能源消耗。

1 常見的節能玻璃

建筑節能設計是通過建筑設計，達到節能目的，主要是節約家用電器供熱、照明以及調節室內空氣質量、溫度、濕度等的能源消耗。節能玻璃的應用是建筑節能設計的重要組成部分。玻璃在整個建筑物中承擔著室內外溫度連接、空氣交換等重要任務，其節能可占建筑節能的25%左右，在建筑節能設計中具有重要地位。常見的節能玻璃主要包括中空玻璃、泡沫玻璃、熱反射玻璃以及太陽能玻璃等，與此同時，近年來也開發出玻璃替代品——PC板。

2 中空玻璃

2.1 中空玻璃的概念

中空玻璃是由兩片或者兩片以上的玻璃片組合而成，將玻璃片及其周邊用間隔框分開并采用專業密封膠進行密封處理，讓多個玻璃片中間形成中空的，具有干燥氣體的空間。中空玻璃通常采用5 mm～10 mm不等的玻璃片，中空空間的厚度一般為6 mm,9 mm或12 mm。

2.2 中空玻璃的特性

第一，光學性能。中空玻璃的透光性比一般玻璃強，由于中空玻璃可以選用不同種類的玻璃片組合而成，所以它具有不同的光學性能。一般而言，中空玻璃對可見光的透光率達到85%左右。

第二，隔溫性能。中空玻璃的中空部分可以較好隔絕室內外溫度，尤其是隔絕冷空氣。在室外溫度低于室內溫度時，單層玻璃可能會結霜結露，而雙層或多層的中空玻璃露水不易附著在其表面。由于一般中空玻璃為雙層，而內外玻璃之間的真空層有效隔絕溫度，所以即使室外溫度很低，外層玻璃受室外溫度影響很冷，內層玻璃也不易受到室外影響而變冷。中空玻璃的露點可達-35 ℃而在同等條件下一般單層玻璃的露點是-20 ℃左右。

第三，隔音性能。中空玻璃中間的真空層能有效隔絕室內外聲音。真空環境作為不傳播聲音的環境，可有效隔絕室內外聲音，減弱室外噪聲對室內的影響。一般而言可將80 dB的噪聲減弱到50 dB左右，保證了室內安靜舒適的環境。

第四，熱工性能。中空玻璃的熱透系數是單層玻璃熱透系數的1/2。由于兩片玻璃之間真空層阻隔，使室內熱度散發小，利于留住熱空氣，其傳熱系數為1.6 W/(m2·K)～3.2 W/(m2·K)。

2.3 使用中空玻璃的優勢

由于中空玻璃的透光度、隔溫性、隔音性以及熱工性能都遠遠超過單片玻璃，而且就價格而言也比較親民，所以中空玻璃在建筑節能設計中得到了最為廣泛的應用，它可以有效緩解室內外溫差較大情況，防止室外低溫滲入室內以及室內溫度流失室外，可以較好保持室內安靜環境。

3 熱反射玻璃

3.1 熱反射玻璃的概念

熱反射玻璃有時也被稱為熱反射鍍膜玻璃，這種薄膜鍍在合適的玻璃上可以對太陽輻射以及紫外線輻射產生良好的阻隔作用，在用于夏季隔溫方面性能很好。并且，這種熱反色玻璃可以反射多色光，可以將周圍的景色自然映射到玻璃上，會使整個建筑物看起來與周圍環境融合，十分應景。

3.2 熱反射玻璃使用優勢

第一，隔熱性。可以有效反射太陽輻射，隔絕室外高溫，使室內保持舒適溫度。

第二，抗眩光性。可以減輕眩光作用，使工作生活環境更加舒適。

此外，可以利用單片熱反射玻璃制作中空玻璃，綜合兩種玻璃的優勢。

4 PC板

4.1 PC板的概念

PC板學名聚碳酸酯板，又被稱為透明塑料片或陽光板或耐力板。屬于最新研制的節能玻璃的一種，而其性能又高于一般的節能玻璃。

4.2 PC板的性能

耐沖擊性是PC板優于其他節能玻璃的突出性能，它的耐沖擊性是其他節能玻璃的90倍甚至更多，保溫性能優于其他普通玻璃，可以冷成型，是較為理想的采光材料。更重要的是，它比一般的玻璃安全、保溫、通透、易彎曲、重量輕、抗沖擊、色彩多變豐富，這些優良的性能使其在建筑節能領域得到越來越廣泛的應用。

PC板經過高科技的光穩定工藝處理后，具有一定的抗老化功能，解決了其他玻璃不能解決的問題。第一，防結露性能加強：在室內外溫差超過30 ℃，室內外相對濕度超過80%的情況下才會產生結露現象。第二，阻燃性能加強：PC板的自燃溫度高達630 ℃，正常情況下不易燃燒，并且其燃燒過程中也不會產生如氯化物、硫化物等有毒性氣體。第三，易加工：可以采用真空成型法加工成中空玻璃，也可以在低溫條件下進行冷成型，在常溫狀態下的PC板的最小彎曲半徑為厚板的170倍，PC單層板最小彎曲半徑為厚板的140倍。第四，耐候性：PC板在-40 ℃～+120 ℃期間保持穩定性，其低溫催化溫度為-110 ℃，高溫軟化度為零上360 ℃[1]。

5 使用節能玻璃的注意事項

5.1 中空玻璃

第一，中空玻璃制作時一定要嚴格遵循制作工藝流程，將中間夾層部分抽取成真空并用專業密封技術嚴格密封。第二，安裝中空玻璃的工作溫度應高于4 ℃。第三，使用熱反射玻璃、鋼化玻璃制作成的中空玻璃，安裝時應正確區分內外側，一般而言鍍膜層應當是外側玻璃。此外，為了優化以及提高中空玻璃的性能，建議使用熱反射玻璃或PC板作為組成中空玻璃的單片玻璃。

5.2 熱反射玻璃

熱反射玻璃的鍍膜層應當朝向室內。

5.3 PC板

PC板最大的缺陷是變黃現象，隨著時間推移變黃會加劇，耐磨性比一般玻璃較差，膨脹與收縮比較明顯。所以在使用PC板時，應重視其收縮與擴張性，對其加工工藝與加工技術不斷改進，以適應當期需要。

6 建筑節能設計中節能玻璃的應用

6.1 應用原理

建筑物往往由于在材料等方面的限制，在隔熱、隔冷等方面存在不可避免的缺陷，而玻璃作為門窗等材料的主要材料，可以有效彌補這方面的不足。由于玻璃允許太陽輻射進入室內帶來的有利與不利兩種相反的作用，而陽光間+“雙層皮”+智能玻璃便逐漸成為建筑節能設計領域中較為普遍的應用。早在20世紀中后期，中空玻璃在建筑節能設計領域中普遍應用，而熱反射玻璃在住宅建筑中的應用甚至可以追溯到20世紀初期，各種節能玻璃的組合產品備受國內外建筑節能設計領域的青睞。

陽光間+“雙層皮”+智能玻璃屬于典型的節能玻璃在建筑節能領域中的應用方式，其中，以設計師羅吉德設計的比爾市生態公寓為代表，使用這種方式實現了春秋冬三季溫潤空氣儲存達25%～35%的房間所需要的熱能，大大降低了保溫隔熱的能源消耗。

6.2 具體應用

以近年來節能玻璃在建筑節能設計中的經典應用項目——南疆石金奧寫字樓為例，具體闡述節能玻璃在建筑節能設計中的應用。

首先，在玻璃立面的選擇中，該寫字樓運用智能玻璃立面，由中心計算機統一控制，并且與通風管和屋頂結合，使室內溫度可以在四季中保持適宜人們工作的溫度，這減少了空調等調節溫度的電器的使用。同時，中空玻璃的使用有效減少室外噪聲對室內的影響。其次，LOFT設計概念。寫字樓主體采用無承重墻的開放式簡約設計，實現了與智能玻璃理念的高效契合[2]。

此外，隨著科技進步與經濟的發展，節能玻璃的使用越來越傾向于中空玻璃。

6.3 結論

上述金奧寫字樓的例子充分說明了節能玻璃可以在建筑節能設計中良好運用，并可以有效降低能源消耗，節約資源能源，進而產生節約成本的功效，此外還說明，若是節能玻璃配合LOFT設計概念與智能化技術，節能玻璃的功效將得到更好地發揮。由此可以推斷，節能玻璃在應用于建筑節能設計中應當注重技術革新：首先，要革新密閉技術，使中空層更好密封，使建筑材料與玻璃門窗更好銜接；其次，革新玻璃搭配組合，綜合各種單面玻璃優點制作功效較為齊全的中空玻璃；最后，開發太陽能技術，革新熱反射玻璃，使之可以適當收集太陽能為它所用。

7 結語

節能玻璃是一種高效、美觀且實用的建筑材料，在整個節約資源的大環境下在建筑領域發揮著不可替代的作用，建筑設計師們應充分考慮節能玻璃的優缺點，將各種節能玻璃用在合適的地方，還應當考慮建筑的外觀與采光程度，這樣可以在節約能耗的同時還可以保持建筑物的美觀。