离线Ag基低辐射玻璃的光热学性能及其应用研究

摘要

节能和降耗不但关系到我国经济的持续发展，甚至影响到我国的国家安全。 在我国，建筑能耗占全国总能耗的22％，而通过玻璃门窗损失的能量则占整个建筑能量损失的51％，我国玻璃门窗能耗高达发达国家的2.2倍。当前世界上节能玻璃门窗技术的进展突出表现在研究生产出能够控制玻璃门窗失热，即传热系数低的玻璃门窗上，而使用低辐射镀膜（LOW-E）中空玻璃是目前最先进和主要的玻璃门窗节能方式。通过低辐射中空玻璃门窗的使用，可以比传统玻璃节能40％左右。 目前LOW-E膜玻璃主要分为在线LOW-E玻璃和离线单银以及双银LOW-E玻璃三种。总体上双银LOW-E玻璃的保温隔热性能要优于单银和在线LOW-E玻璃。本文研究了LOW-E玻璃膜层材料种类、厚度、层状结构参数以及中空玻璃填充气体种类对LOW-E中空玻璃传热系数（U）、遮阳系数（SC）等参数的影响。在此基础上，针对目前人们在使用中存在双银LOW-E玻璃的节能效果一定比单银和离线LOW-E玻璃好的认识误区。通过模拟计算，进一步研究了我国不同地域气候条件下各种节能玻璃的节能效果，尤其对单银和双银中空玻璃的节能效果进行了比较。 研究结果表明:1.在材料种类方面，由离线银膜构成的中空玻璃的热传递系数要优于在线掺杂氧化锡膜构成的中空玻璃10％到20％；离线银膜构成的中空玻璃的热传递系数为1.8 W/M2K，而在线掺杂氧化锡膜构成的中空玻璃的热传递系数为2.0 W/M2K，2.在层状结构参数方面，由双银LOW-E膜构成的中空玻璃的热传递系数要优于单银LOW-E膜构成的中空玻璃10％左右；离线银膜单银构成的中空玻璃的热传递系数为1.8 W/M2K；离线双银构成的中空玻璃的热传递系数为1.6 W/M2K，3.在膜层厚度方面，低辐射中空玻璃传热系数低的原因在于玻璃表面辐射率（ε）的下降，随表面辐射率从0.84降低到0.05，其热传递系数从2.8降低到了1.7W/M2K；此外随着银层厚度从8.5纳米增加到19纳米，其遮阳系数也从0.7降低到了0.43，但会降低可见光透过率，从80％降到了61％，4.中空玻璃的填充气体种类对传热系数也有明显影响，由空气改变为惰性气体氩气或氪气后，中空玻璃的传热系数可从2.8降到了2.5 W/M2K，5.对我国不同地域气候条件下各种节能玻璃的节能效果计算表明，中空玻璃节能的二大指标热传递系数（U）和遮阳系数（SC），在不同的气候区域所起的作用是不同的：无论在热带还是在寒带，传热系数低都可起到了节能效果；但是，遮阳系数低在寒带的冬季对节能不但没有贡献，反而产生耗能。在对温带(上海)和热带（广州）地区使用双银和单银低辐射中空玻璃的模拟计算表明，低传热系数和低遮阳系数的双银中空玻璃的能耗比低传热系数和高遮阳系数的单银中空玻璃全年分别少消耗3％和17％的能量，而对寒带（哈尔滨）地区使用双银和单银低辐射中空玻璃的模拟计算表明，低传热系数和低遮阳系数的双银中空玻璃的能耗比低传热系数和高遮阳系数的单银中空玻璃全年多消耗2％的能量。因此，在设计和使用节能中空玻璃时需要结合当地具体的气候条件综合平衡考虑。