low-e玻璃与热反射镀膜玻璃热学性能的比较

一、 概述
我国是能源消耗大国，目前全国单位建筑面积能耗是发达国家的2-3倍以上，面对严峻的事实，发展节能建筑刻不容缓。国家建设部提出：到2010年，新建建筑争取1/3以上能够达到节能建筑标准。同时，全国城镇建筑总耗能要实现节能50%的目标。low-e玻璃和热反射镀膜玻璃是建筑节能领域的主要材料，下面把这两种玻璃性能比较一下。
二、热能的形式及玻璃组件的传热
自然环境中的最大热能是太阳辐射能，其中可见光的能量仅占约1/3，其余的2/3主要是热辐射能。
自然界另一种热能形式是远红外热辐射能，其能量分布在4～50μm波长之间。在室外，这部分热能是由太阳照射到物体上被物体吸收后再辐射出来的，夏季成为来自室外的主要热源之一。在室内，这部分热能是由暖气、家用电器、阳光照射后的家具及人体所产生的，冬季成为来自室内的主要热源。
太阳辐射投射到玻璃上，一部分被玻璃吸收或反射，另一部分透过玻璃成为直接透过的能量。被玻璃吸收太阳能使其温度升高，并通过与空气对流及向外辐射而传递热能，因此最终仍有相当部分透过了物体，这可归结为传导、辐射、对流形式的传递。
对暖气发出的远红外热辐射而言，玻璃不能直接透过，只能反射或吸收它，最终仅以传导、辐射、对流的形式透过玻璃，因此远红外热辐射透过玻璃的传热是通过传导、辐射及与空气对流体现的。
玻璃吸收能力的强弱，直接关系到玻璃对远红外热能的阻挡效果。辐射率低的玻璃不易吸收外来的热辐射能量，从而玻璃通过传导、辐射、对流所传递的热能就少，低辐射玻璃正是限制了这一部分的传热。
以上两种形式的热能透过玻璃的传递可归结为两个途径：太阳辐射直接透过传热、对流传导传热。透过每平方米玻璃传递的总热功率q可由下式表示：
q=630sc+u（t内-t外）
式中630是透过3mm透明玻璃的太阳能强度，（t内-t外）是玻璃两侧的空气温度，均是与环境有关的参数。sc和u是玻璃自身的固有参数，其含义如下：
sc―――玻璃的遮阳系数，数值范围0～1，它反映玻璃对太阳直接辐射的遮蔽效果。
u―――玻璃的传热系数，它反映玻璃传导热量的能力。
由此可见，玻璃节能性的优劣由u和sc这两个参数就完全可以判定。
三、不同玻璃的传热特性及参数
1、普通透明玻璃
透明玻璃（钠钙硅玻璃）的透射范围正好与太阳辐射光谱区域重合，因此，在透过可见光的同时，阳光中的红外线热能也大量地透过了玻璃，而3~5μm中红外波段的热能又被大量地吸收，这导致它不能有效地阻挡太阳辐射能。
对暖气发出的波长5μm以上的热辐射，普通玻璃不能直接透过而是近乎完全吸收，并通过传导、辐射及与空气对流的方式将热能传递到室外。
2、热反射镀膜玻璃
热反射镀膜玻璃―――在玻璃表面镀金属或金属化合物膜，使玻璃呈显丰富色彩并具有新的光、热性能。其主要作用就是降低玻璃的遮阳系数sc，限制太阳辐射的直接透过。热反射膜层对远红外线没有明显的反射作用，故对改善u值没有大的贡献。
在夏季光照强的地区，热反射玻璃的隔热作用十分明显，可有效衰减进入室内的太阳热辐射。但在无阳光的环境中，如夜晚或阴雨天气，其隔热作用与白玻璃无异。从节能的角度来看它不适用于寒冷地区，因为这些地区需要阳光进入室内采暖。北方寒冷地区采用这种玻璃的唯一目的就是追求装饰效果。
3、low-e玻璃（低辐射镀膜玻璃）
low-e玻璃―――在玻璃表面镀低辐射材料银及金属氧化物膜，使玻璃呈现出不同颜色。其主要作用是降低玻璃的u值，同时有选择地降低sc，全面改善玻璃的节能特性。
高透型low-e玻璃，遮阳系数sc≥0.5，对透过的太阳能衰减较少。这对以采暖为主的北方地区极为适用，冬季太阳能波段的辐射可透过这种low-e玻璃进入室内，经室内物体吸收后变为low-e玻璃不能透过的远红外热辐射，并与室内暖气发出的热辐射共同被限制在室内，从而节省暖气的费用。
遮阳型low-e玻璃，遮阳系数sc＜0.5，对透过的太阳能衰减较多。这对以空调致冷的南方地区极为适用，夏季可最大限度地限制太阳能进入室内，并阻挡来自室外的远红外热辐射，从而节省空调的使用费用。
不同的low-e玻璃品种适用于不同的气候地区，就节能性而言，其功能已经覆盖了热反射镀膜玻璃。
4、几种玻璃的综合参数
以下中空玻璃的结构相同，镀膜面位于中空玻璃的第2#面（室外玻璃的内表面）
说明：6c表示6mm透明玻璃，cts140、ces11、ceb12分别是南玻热反射玻璃和low-e玻璃型号。传热系数是美国ashrae标准条件下的数值。
以上数据是南玻集团工厂实际测量数值。
分析表明：在同等透光率下，遮阳型low-e玻璃具有更低的遮阳系数sc，这意味着它在限制太阳热辐射的同时，并不过多阻挡可见光的透过，通俗地说，它将阳光中的热量过滤掉了。热反射镀膜玻璃获得低遮阳系数sc的代价是，损失可见光的透过，这会极大地影响室内的自然采光。
四、结束语
以上简述了两种玻璃的主要热学性能区别。目前，在国家产业政策的指导下、国家节能法规的约束下，low-e玻璃的应用已非常广泛，希望low-e玻璃能走的更远，希望国家科研部门及生产厂家能开发出更高端的玻璃节能产品，在国家节能领域作出巨大贡献。