新型建筑材料中空窗玻璃贴膜(low-e)玻璃

1 新型建筑材料中空窗玻新型建筑材料中空窗玻 璃贴低辐射膜 璃贴低辐射膜 LOW LOW E E玻璃玻璃 摘要 摘要 通过建筑普通玻璃贴膜的原理 热工参数的介绍 玻璃贴膜技术可改善 建筑热工性能 增强玻璃安全与防爆性能 并引出新型的中空玻璃窗贴低辐射 膜 热阻和太阳能透过率是分别反映窗玻璃热工性能和光学性能的参数 在不 贴膜和室内贴低辐射膜2种情况下 对中空窗玻璃的热阻和太阳能透过率迸行实 验磅究 分析和比较2种情况下的窗玻璃住能及其对节能性的影响 关键词 关键词 玻璃贴膜 低辐射膜 中空玻璃窗 热阻 太阳能透过率 节能 引言引言 玻璃贴膜用于提高普通法玻璃的安全节能性的应用可追溯到20世纪60年代 早期的膜仅具有将太阳辐射反射出玻璃窗外 以阻止玻璃内表面的热量增加的 性能 随着制造工艺的不断发展 膜的材料 结构有了大改变 更提高了膜的 保温性 也就产生了 低辐射 L0w E膜 随着贴膜技术的应用与发展 其 抗紫外线性能 安全与防爆性能等日益突出 并在工程中加以应用 解决了窗 的保温隔热问题 窗的遮问题 玻璃的安全问题 在建筑能耗中 外窗是外围护结构中隔热 保温最薄弱的环节 l 而玻 璃占了窗户的绝大部分 所以研究窗户玻璃的节能相当重要 目前 玻璃贴膜 在美国等国家应用已十分广泛 节能性玻璃贴膜具有很好的隔热保温效果 属 于发展潜力巨大的新型节能建材 因此 研究窗玻璃贴膜对降低我国建筑能耗 有重要意义 低辐射膜 又称Low E膜 是建筑隔热膜的一种 能透过一定量的短波太阳 2 辐射能 使太阳辐射热 近红外线 进入室内 同时义能将90 以上的室内物体 热源辐射的长波红外线 远红外线 反射回室内 因此其在保温节能方面的效果 十分显著闭 而有些类型低辐射膜的遮阳性也比较好 可以减少窗的太阳得热 这种膜在夏季隔热节能方面也很有效果 热阻和太阳能透过率是分别反映窗玻 璃热工性能和光学性能的2个重要的外窗节能参数 在不贴膜和室内贴低辐射膜 2种情况下 对中空窗玻璃的热阻和太阳能透过率进行实验研究 分析和比较2 种情况下的窗玻璃性能 并且分析了窗玻璃性能对节能的影响 1 膜的基本构成和性能膜的基本构成和性能 膜的最基本构成是聚酯基片 PET 一面镀有防划伤层 sR 另一面是安装 胶层及保护膜 P酊是一种耐久性强 坚固 高韧性 耐潮 耐高温 耐低温性 均佳的材料 它清澈透明 本体染色 金属化镀层 磁控溅射 夹层合成等多 种工艺处理 成为具有不同物性的膜 以适应于商业大楼 住宅 商店橱窗 银行柜台 汽车或船舶等不同场所的需要 建筑用玻璃贴膜主要分为两大系列 建筑节能膜和安全膜 主要品种有 本体染色膜 热反射隔热膜 低反射隔热膜 高透光磁控溅射膜 低辐射 L0w E 膜 博物馆及档案馆专用膜 磨砂及半透明装饰膜 透明安全膜等 四大特性 隔热节能 抗紫外线 美观舒适 安全防爆 在工业建筑中被称为 两栖 产 品 它既可用于旧楼翻新 也可用于新建大楼 表l 建筑玻璃安全膜应具备的性能 3 2 低辐射镀膜玻璃 低辐射镀膜玻璃 LOW E 玻璃玻璃 低辐射镀膜玻璃 又称L0w E玻璃 具有良的隔热和保温性能 大致可分 为 高透型 L0w E玻璃 遮阳型LOW E玻璃和双银L0w E玻璃等品种 高透型高透型 LOW E 中空玻璃中空玻璃 较高的可见光透射率和极高的中远红外线反射率 允许更多太阳热辐射透 过玻璃 该产品尤其适用于寒冷的北方地方 遮阳型遮阳型 LoW E 中空玻璃中空玻璃 较低的太阳能透过率 和极高的中远红外线反射率 具有较低的传热系数u 4 值 并可限制室外的二次热辐射进入室内 把阳光控制膜玻璃卓越的色彩装饰 效果和Low E玻璃的优异隔热性能完美结合 充分体现了镀膜玻璃的节能性 装饰性和隐蔽性 适用于南方和北方的大部分地区 双银双银 L0w E 中空玻璃中空玻璃 较高的可见光透射率 有效地限制太阳热辐射的透过 更低的传热系数u值 限制夏季室外的背景辐射进入室内 冬季保温性能优异 3 实验研究实验研究 3 1 实验内容和原理实验内容和原理 本实验分2个部分 一是在不贴膜和室内贴低辐射膜2种情况下 对窗玻璃 进行热阻实验 二是分别在这2种情况下 测试玻璃的太阳能透过率 第一部分 实验基于稳定传热原理 利用人工环境模拟夏季室内外温度 实验原理如图l所示 中空玻璃窗右侧为室外高温区 主要通过浴霸来加热空气 送风机送风均匀加热空气 窗的另一侧为室内低温区 主要通过空调系统保持 温度的恒定 室内外形成一定的温差 保持稳定的空气温湿度和气流速度条件 下 利用热流计和热电偶等仪器测得窗玻璃表面温度和热流密度 即可根据公 式计算出此窗玻璃本身的热阻和窗玻璃系统的传热热阻 本实验主要比较贴低辐射膜和不贴膜中空窗玻璃的性能 综合实际目的 计算条件和可行性等 只考虑玻璃中心温度和热流 关于玻璃边缘的传热和窗 框的热损失忽略 这样此实验即是基于一维稳态传热 5 第二部分 在室温下 利用铝光灯模拟太阳光直射在窗玻璃上 用辐射计 测玻璃内外接收的辐射能 即可计算出辐射能透过率 3 2 实验设备和材料实验设备和材料 本实验有实验试件1个 低辐射膜 建筑热工巡回检测仪l台 SFR一型数字 式辐射热计l台 热流计4个 铜一康铜热电偶22支 送风系统 空调系统 4个 浴霸 计算机等 1 实验试件实验试件 试件是中空双层玻璃颦钢窗 其上部为固定窗 下部为推拉窗 中空玻璃 所充气体为空气 玻璃规格是 5 6 5 哪 窗户的总面积是187 crux97 Gill 将窗框与洞口周边之间的空隙用泡沫密封剂密封 窗户具体构造和尺寸见图2 6 2 膜的种类和参数膜的种类和参数 本实验采用龙膜低辐射膜产品中的保温隔热膜LE50SRCDF 内贴膜 其性能参数 见表l 7 3 3 实验条件实验条件 3 3 1 实验环境条件实验环境条件 对于第一部分实验 设定的测试环境温度 室外40 室内26 形成 14 的温差 在室内外环境中各置1个熟电偶进行二次标定 测得的实际测试环 境温度 均值 未贴膜时 室外是40 28 室内是25 8 贴膜时 室外是 40 38 室内是26 3 与设定测试环境温度相比 温差不大 室外气流速 度为2m s左右 第二部分实验则是停止运行空调系统 送风系统和浴霸加热等 在室内外 自然环境下 只开钼光灯模拟太阳光直射在窗玻上 3 3 2 热流计和热电偶的布置热流计和热电偶的布置 分别在窗玻璃的冷 热表面均匀对称粘贴22支铜一康铜热电偶 对于热流 计 由于可以认为玻璃2个表面对应位置的热流密度相等 因此 将4个热流计 用黄油粘贴并用透明胶带固定 均布在窗玻璃的热面上 见图3 8 4 数据处理数据处理 4 1 热阻热阻 尽管该实验是稳态实验 但由于各种因素的影响仍不可避免地会造成热流 和温度的分布不均 因此在玻璃面均布测点 并在环境条件和表面温度基本稳 定后测得多组数值 固定窗和推拉窗分别计算 求平均值 玻璃表面平均温度 按式 1 计算 仪器显示的玻璃表面平均热流信号毫伏值按式 2 计算 9 通过玻璃的传热过程包括串联着的3个环节 1 从高温的室外到玻璃外表 面的热量传递 2 从玻璃面高温侧 外表面 到玻璃面低温侧 内表面 的传递 3 从玻璃内表面到低温的室内热量传递 由于是稳态过程 通过串联着的每个 环节的热流密度q应该是相同的 所以有表达式 4 3 10 通过式 4 即可计算出Ro Re Ri 玻璃系统的传热热阻 R R Ro Rp Ri R的倒数即是窗玻璃系统的传热系数 4 2 辐射能透过率辐射能透过率 太阳能透过率是直接透过玻璃系统进入室内的辐射能与所投射辐射能的比 率t41 可根据式 5 计算 5 实验结果与分析实验结果与分析 根据数学模型 经过对实验数据处理 计算结果见表 2 11 5 1 误差分析误差分析 1 第一部分实验第一部分实验 人工环境不够稳定 环境温度一直在设定的温度附近波动 贴膜与未贴 膜这2种情况时环境温度或温差也很难控制一致 实验设定的室内外温差是14 未贴膜时室内外实际平均温差是14 48 两者相差了0 48 贴膜时室内外 实际平均温差是14 08 比设定的高0 08 与未贴膜时相差0 4 室外主要是通过墙壁上方4个浴霸辐射来加热空气 再加上室外气流速度 在1 4 m s波动较大等 这就造成了环境受热不均 窗玻璃各部分受热也不够 均匀 造成了温度和热流的不均匀 另外 由于浴霸会根据设定的环境温度自 动开启或关闭 这样就直接造成了热流的不够稳定 由于未考虑窗框的热损失和玻璃边缘的二维传热 以 及不能保证窗户边缘的绝对密封 这些也会影响实验数据的 准确性 2 第二部分实验第二部分实验 钼光灯与太阳光相差甚远 所以所测的数值不能作为太阳辐射能 但是其 透过率从理论上说是相近的 另外 实验仪器的不确定度较小 误差可以忽略 5 2 热工性能分析热工性能分析 由表3可知 规格为 5 6 5 mm的普通中空窗玻璃在内部贴低辐射膜后 固 定窗的玻璃本身热阻和整个玻璃系统传热阻分别从O 190 0 449 W m2 K 12 增大到0 210 0 591 W IIl K 推拉窗的玻璃本身热阻和整个玻璃系 统传热热阻分别从O 180 0 402 W m2 K 增大到0 200 0 565 W m2 K 这表明贴膜后 固定窗和推拉窗玻璃自身的传热阻力分别增大lO 5 和l 1 1 而整个玻璃系统传热过程的阻力分别增大31 6 和40 5 传热阻 增大 传热系数必然减少 贴膜后固定窗和推拉窗的传热系数分别从 2 23 2 49 W IIlz K 减少到1 69 1 77 W m2 K 分别减小 24 2 和28 9 传热阻增大 传热系数减小是因为低辐射膜极低的热辐射 率使玻璃的长波辐射热阻增大 从而使换热减少 对于辐射能透过率贴膜后从 40 O 减小到28 6 透过玻璃的辐射热减少28 5 这是由于低辐射膜使 玻璃的反射率和吸收率增大 从而使透过率减小 6 结语结语 1 中空窗玻璃在贴低辐射膜 LE50SRCDF内贴膜 后 传热阻增大 辐射能 透过率减少 对于实验窗户的上部分固定窗和下部分推拉窗 与未贴膜时相比 传热阻分别增大31 6 和40 5 辐射能透过率减少了28 5 受实验条件 限制 测量有一定的误差 但实测结果与理论推断和己成熟的研究等基本符合 说明实验结果是可信的 窗户贴低辐射膜可以降低传热系数 起到保温作用 减少太阳能透过率 起到遮阳作用 对于提高玻璃的节能性能具有一定的效果 但仍需改善实验条件来提高测试准确性 2 低辐射膜增大了玻璃的热阻 减d J 传热系数 大大地减少窗户内外 的温差传热 从而改善了窗玻璃的热工性能 学性能 减少辐射能透过率 阻 隔太阳得热 这有利于夏季的隔热节能 根据实验结果推测 贴膜后可以使温 13 差造成的能耗减少20 以上 3 对于新建建筑和既有建筑窗户改造 在窗户玻璃上贴低辐射膜来改善窗 户的性能 达到建筑节能的目的 都是简便易行且有效的方法 但是使用低辐 射膜应考虑其全年是否节能 满足夏季隔热的贴膜玻璃窗 不一定满足冬季保 温 甚至会增大热负荷 反之亦然 所以 当窗玻璃要贴膜时 需要综合考虑 节能需求 进而选择合适的低辐射膜 4 玻璃贴膜会在一定程度上影响室内的采光 尤其是贴低透型bw E膜 可 能会增加照明负荷 或照明负荷太大进一步增加夏季空调负荷 所以选择低辐 射膜时也要考虑这个因素 参考文献 参考文献 1 刘起英 汪建勋 陈华 刘军波 孔繁华 应益明低辐射镀膜玻璃的现状及展望 期刊论文 玻璃2002 29 6 2 董镛 管世锋 张浙军 裴宏伟低