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我国是世界上年新建建筑量最大的国家,每年约有20亿m2新建筑竣工,消耗的标准煤约6亿t,建筑能耗占国家总能耗的30%左右。建筑在CO2排放总量中,几乎占了50%。目前,国内大多数建筑还都属于高能耗建筑,民用建筑和公共建筑单位能耗水平是欧洲的4倍、美国的3倍。中国既有400多亿平方米的建筑中,90%以上用的是不节能的玻璃。另外,数十亿平方米的公共建筑和数以千万平方米的玻璃幕墙,绝大多数用的也是非节能单片玻璃或普通的双层玻璃。
在世界能源越来越紧张的今天,建筑节能日益受到各国的重视,建筑节能在满足建筑环境要求的基础上降低运行能耗,已经成为建筑可持续发展的重要课题。低辐射(Low-E)中空玻璃由于具有优异的节能和环保特性,在众多的节能玻璃中脱颖而出,是目前最具潜力的建筑节能玻璃。
Low-E中空玻璃的节能原理
窗玻璃的热量传递方式有3种,即对流传热、热传导和辐射传热。Low-E中空玻璃的传热过程见图1。其传热过程主要包括以下几个方面:(1)室外环境与构件外表面的辐射与对流;(2)各层玻璃板内部的热传导;(3)中空腔内气体的导热和对流;(4)中空腔玻璃板之间的辐射;(5)构件内表面与室内环境的辐射与对流。
与普通单片玻璃相比,一方面,由于中空玻璃具有导热系数较低的充气层,可以增加玻璃传热阻抗,减小总的热传导,降低传热系数(U);另一方面,由于中空玻璃其内部气体处于一个封闭的空间,气体不产生对流,而且气体的导热系数很低,因而对流和传导在中空玻璃的能量传递中占的比例较小,而辐射传热则是影响中空玻璃节能的重要因素。与普通玻璃0.84的辐射率相比,Low-E玻璃的辐射率只有0.15或更低,使用Low-E膜玻璃替代普通中空玻璃,可以极大地降低玻璃的辐射传热,进而降低中空玻璃的传热系数。
另外,采用Low-E玻璃还可以获得适当的遮阳系数(Sc),优化阳光得热率与可见光透过率,最大限度地利用阳光资源。