卡特教练经典台词-复活的读后感

节　　　能
2005
年第
2
期
　　　　　　　　　　 　　　　　　　　
ENERGYCONSERVATION
　　　　　　　　　　　　
(
总第
271
期
)
—
32
—
低辐射玻璃的 节能性能分析
郁文红
,
杨　昭
(
天津大学热能研究所
,天津
300072
)
摘要
:
本文结合我国华北地区的气象条件对 低辐射玻璃的热舒适性和节能性能进行了分析比较。计算
结果表明
,
低辐射玻璃最适合 于北方寒冷地区的东、西、北三个朝向的外窗
,
普通中空玻璃是建筑物冬季
南向房间日 照时刻的最佳节能玻璃。节能玻璃的选型不应忽视建筑物冬季太阳能的合理利用。
关键词
:建筑节能
;
低辐射玻璃
;
遮阳系数
中图分类号
:TU5 24
　文献标识码
:A
　文章编号
:1004-7948
(
2005
)
02-0032-03
1
引言
建筑部件中耗热量比例最高 的是外窗
,
其传热
损失和冷风渗透损失约占供暖总能耗的
60%,
因 此
建筑玻璃系统对建筑节能的影响很大
,
而其在建筑
节能中资金支出也较大。 真正达到国家节能标准的
塑钢窗价格比较高
,
如塑钢单玻窗、塑钢双玻窗、塑
钢中空玻璃窗的每平方米造价分别达到
250
、
350
、
450元
,
塑钢低辐射中空玻璃窗则更加昂贵
,
因此我
国节能玻璃的用 量仅占建筑玻璃的
30%
左右
,
而且
是以控制夏季阳光透射的单层吸 热玻璃和热反射玻
璃为主
,
中空玻璃的用量仍比较少
,
与西方发达国 家
相比有较大差距。随着我国社会经济的发展
,
节能
玻璃的应用将日益普及。
2
低辐射玻璃的节能原理
加入特殊的着色剂
,
采用浮法、平拉法等工 艺生产。
(
2
)
表面镀膜
:
在玻璃表面喷镀吸热和着色的氧 化物
薄膜。
热反射玻璃是镀膜玻璃
,
其表面镀有金属、非金
属及其氧 化物等薄膜
,
通过这些膜层对太阳光能的
反射作用以阻挡夏季太阳光进入室内。热反射 玻璃
还具有良好的镜面映像效果
,
可以美化街景和建筑
立面
,
但选用不当会引发光污染。
太阳温度约为
5800K,
其辐射的主要能量集中
μ
m
的波长范围内
,
其中可见光和近红外在
0
1
2
～
2
光区段能量占很大比重
(
见图
1
)
,
必须减少这两个
区段的太阳辐射能量进入室内才能实现夏季建筑节
能。
　　 常规的遮阳型节能玻璃主要指吸热玻璃、热反
射玻璃、低辐射玻璃
,
其太阳辐射的透射 性能比较见
图
2
。
吸热玻璃主要是通过吸收将太阳辐射能量先转
化为 热能
(
玻璃自身温升
)
然后再以对流、辐射的形
式向室内外散发,
减少了透过玻璃的日射得热实现
夏季建筑节能
,
其主要分为两类
:
(
1
)
本体着色
:
在无色透明平板玻璃的配合料中图
1
　太阳能量辐射强度分布图
图
2
　节能玻璃透射性能比较< br>基金项目
:
国家
985
建设项目
(
X03140)
;
国家自然科学基金资助项
目
(
50376048
)
;
教育部博士点基金资助项目
;211
二期工
程建设资助项目
;
天津市科技发展项目
(
043112411
)
　　低辐射玻璃也 是一种镀膜玻璃
,
其遮阳性能与
热反射玻璃相同。低辐射玻璃不仅具有显著的遮阳© 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.

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年第2
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节　　　能
　　　　　　　　　　　　
ENERGYCONSERV ATION
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
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总第
271< br>期
)
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33
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性能
,
由于其传热系数
K
值小于其它类型的节能玻
璃
,
其保温性能也比较优异。
低辐射玻 璃的温差传热节能机理较为复杂。玻
璃系统的得
(
失
)
热包括两部分
:
太阳辐射得热和玻
璃本身的“对流换热”部分。实际玻璃系统与室内外
空气 之间的换热过程为大空间复杂换热
,
玻璃内外
表面“对流换热”包含对流和辐射两部分 。玻璃表面
辐射率越低
,
其辐射换热热阻就越大
,
玻璃的传热系数就越小。由图
2
可知普通白玻在太阳辐射的可见
光和近红外光区段都具有很高的 穿透率
,
即太阳辐
射中的绝大部分能量都能透过。而冬季供暖室内温
度约为< br>18
～
20
℃
,
根据维恩位移定律
:
λmT
=
2
1
8976
×
10
-3
,< br>即室内壁体红外辐射的最大单色辐
μ
m,
此时普通白玻对于
λ
>3
μ
m
的常
射波长约为
10
温物体红外辐射穿透率已很小
,
室内红外辐射不会
穿透玻璃流向室外
,
被动式太阳房和太阳能集热 器
就是利用普通白玻的这一性质。可见普通白玻自身
已具有良好的保温性能
,
但普通白玻的表面辐射率
比低辐射玻璃大
,
仍会有一部分红外辐射被玻璃本
体 吸收后再向室外进行“对流换热”
,
造成室内热量
损失。表面辐射力低的低辐射玻璃不 仅能够阻止室
内红外辐射的透出
,
同时其反射能力比普通白玻还
要强
,
相当于增加了玻璃系统本身的“对流换热”热
阻
(
由导热基本方程可知低辐 射膜必须设在对流换
热热阻小的一侧才能有效增加传热热阻
,
提高保温
性能< br>)
。例如
:3mm
厚普通白玻的表面辐射率为
ε
)
,
内表
=0
1
84,
外表面换热系数为
23
1
3W
(
m
2
・℃
)
,
总传热系数
K=6
1
2
面换热系数为
8
1
7W
(
m
2
・℃
)
;3mm
厚低辐射玻璃的内表面膜层辐射
W
(
m
2
・℃
率
ε
=0
1
088,
内表面换热系数可降为
4
1
14W
(
m
2
),
外表面换热系数不变
,
总传热系数减少为
K
・℃
)< br>,
单层低辐射玻璃
(
ε
=0
1
088
)的
=3
1
47W
(
m
2
・℃
传热量仅 为单层普通玻璃
(
ε
=0
1
84
)
的
0< br>1
56
倍。因
此在可见光区段透射率高、近红外区段透射率低、传
热系 数小的低辐射玻璃比较适合北方寒冷地区使
方法进行建筑玻璃系统的逐时传热分析。图
3
、图
4
分别为北京地区冬季
(
南向
)
和夏季
(< br>西向
)
低辐射玻
璃的逐时传热计算结果。冬季室外
0
∶
00
～
23
∶
00
逐
)
为
:-5
1
35,-7
1
19,-8
1
29,-
时空气温度
(
℃
9
1
34,-10
1
27,-11
1
05,-11
1
65,-12
1
04,-11
1
8,-10
1
52,-8
1
57,-6
1
33,-4
1
21,-2
1
56,-1
1
65,
-1
157,-1
1
72,-2
1
03,-2
1
44,-2< br>1
94,-3
1
48,-
4
1
02,-4
1
53,-4
1
98
。
8:00
～
16:00
南向太阳逐时
辐射照度
(
Wm
2
)
为
:47,3 11,506,618,654,614,
498,298,36
。夏季室外
0
∶
00
～
23
∶
00
逐时空气温度
(
℃
)
为
:26
1
77,25
1
4,25
1< br>4,24
1
32,24
1
23,23
1
25,
23
1
07,25
1
19,27
1
6,29
1< br>65,32
1
4,34
1
65,35
1
9,
36
1
65,37
1
1,37
1
55,36
12,35
1
05,34,32
1
15,31
1
5,29
1
57,28
1
43,27
1
5
。
6
∶
00
～
18
∶
00
西向太阳逐时辐
射照度
(
Wm
2
)
为
:52,83,109,135,15 1,158,162,
362,542,661,692,630,445
。冬夏室内温度分别 为
18
、
26
℃。
表
1
　玻璃的综合性能比较玻璃性能
可见光穿透率
室内采光性能
遮阳性能
夏季空调节能
冬季 供暖节能
透明玻璃吸热玻璃热反射玻璃低辐射玻璃
最高
最好
最差
最差
最好
较低
不好
较差
较好
较差
最低
不好好
最好
较差
较高
较好
好
较好
较好
表< br>2
　节能玻璃的光热参数
玻璃种类
单片玻璃
中空玻璃
吸热中空 玻璃
热反射中空玻璃
低辐射中空玻璃
夏季传热系数
K
冬季传热系数< br>K
遮阳系数
W
・
m
-2
・℃
-1
5
1
85
2
1
82
2
1
82
21
58
1
1
77
W
・
m
-2
・℃
-1
6
1
29
3
1
13
3
1
13
3
1
04
1
1
82
SC
0< br>1
99
0
1
86
0
1
60
0
1
40
0
1
60
　　注
:
节能玻璃的光热性能随 产品规格、生产工艺差别较大
,
实际
工程选用应以厂商提供的参数为准。
　　 从图
3
中可以看出
,
在冬季无日照时刻
(
主要是
夜 间
)
低辐射中空玻璃窗的耗热量最小、保温性能最
好
,
但在冬季日照 时刻建筑物南向房间普通中空玻
璃窗向室内的净传热量
(
计入太阳辐射热量
)
为最
高
,
低辐射玻璃窗由于其遮阳性导致其向室内传热
量降为最低。 因此在冬季日照时刻
(
主要是白天
)
建
筑物南向房间普通中空玻璃的 节能效果最佳。
从图
4
可以看出
,
低辐射玻璃窗的遮阳性能和
较小的传热系数使其在夏季日照时刻向室内净传热
量为最低。但由于夏季空调房间室内外空气温差波< br>幅较冬季显著减小
,
使低辐射中空玻璃窗的传热系
用。从表
1
、
2
的比较可以看出
,
低辐射玻璃在传热
系数降低的同时
,
由于低辐射膜还同时具有遮阳性
质导致其夏季太阳辐射得热的减少
,
全年综合 节能
性能比较优异。与其它节能玻璃相比
,
其对室内采
光的影响也比较小。< br>3
低辐射中空玻璃窗的逐时传热
由于玻璃很薄、热容量很小
,
对于时间 间隔为
1h
的动态空调负荷计算视为无迟后传热
,
可按稳态
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数小的节能优势在夏季非日照时刻并不显著。
图
3、
4
表明在以夏季空调为主的南方地区
,
低
辐射中空玻璃窗的节 能效果主要靠其遮阳性能
,
这
与其它遮阳型节能玻璃是一样的
,
因此 南方地区采
用低辐射中空玻璃窗的节能效果与其它节能玻璃相
比差距较小。低辐射玻璃最适合于 北方寒冷地区的
东、西、北三个朝向的外窗
,
如果低辐射玻璃窗应用
于南向将 影响建筑物冬季的太阳能利用。
图
3
　冬季南向低辐射中空玻璃窗的逐时传热量图4
　夏季西向低辐射中空玻璃窗的逐时传热量
4
低辐射玻璃的热舒适性
图
5
～
6
为在温差传热下
(
不计太阳辐射
)
低辐
射玻璃系统的逐时温度
,
其室内外空气温度的计算
条件同图
3< br>、图
4
。从中可以比较出低辐射玻璃与普
通玻璃的冬夏季保温性能差异。由于单 层低辐射玻
璃的低辐射膜层
(
换热热阻
)
设在玻璃内表面上
,
因
此单层低辐射玻璃的温度更接近于室外环境温度
,
夏季比普通白玻偏高、 冬季比普通白玻偏低
,
热舒适
性降低
,
冬季窗体内表面结冰的可能性 增加。而双
玻系统的情况正好相反
,
低辐射中空玻璃的内玻温
度在冬夏季都比 普通中空玻璃更接近于室内环境温
度
,
这表明低辐射中空玻璃在非日照时间的热舒适< br>性和隔热保温性能均优于普通中空玻璃。
图
5
　低辐射玻璃系统在温差传热下的 逐时温度
5
结语
本文结合我国华北地区的气象条件对低辐射玻
璃的热舒适性和 节能性能进行了分析比较。低辐射
中空玻璃具有良好的保温性能
,
最适合于北方寒冷< br>地区的东、西、北三个朝向的外窗
,
但其遮阳性能使
其在冬季日照时刻南向房间 的太阳辐射得热量有所
下降
,
而普通中空玻璃成为南向房间日照时刻的最
佳节 能玻璃。节能玻璃的选型不应忽视建筑物冬季
太阳能的合理利用。在低辐射玻璃由于价格昂贵尚
无法推广应用的情况下
,
应考虑采取其它措施
(
如窗
帘
)< br>来降低普通中空玻璃在非日照时刻的辐射漏热
,
充分利用太阳能并实现建筑节能。
参考文献
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杨云桦
,
狄洪发
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北京
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.
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[M].
北京
:
中国建筑工
业出版社
,1993.
作者简介
:
郁文红
(1966-
)
,
男
,
博士
,
天津大学博士后< br>,
研究
方向
:
建筑节能。
(
收稿日期
:20 04-10-03
)
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