建筑玻璃光热性能解读及现场检测概述

提要: 无论是既有建筑还是新建建筑,玻璃是其围护结构中必不可少的元素之一。随着人们对居住环境要求的不断提高,对建筑玻璃的要求已不仅仅是采光,更多地追求建筑玻璃的阳光调节、遮阳或保温隔热等性能。

  (来源:被动房网)

  1引言

  无论是既有建筑还是新建建筑,玻璃是其围护结构中必不可少的元素之一。随着人们对居住环境要求的不断提高,对建筑玻璃的要求已不仅仅是采光,更多地追求建筑玻璃的阳光调节、遮阳或保温隔热等性能。建筑玻璃的结构也从单一的平板玻璃发展成钢化玻璃、夹层玻璃、镀膜玻璃、中空玻璃等一种产品或几种产品的组合。

  2建筑玻璃光热性能概述

  为了使建筑玻璃能够具有更好的阳光调节、遮阳或保温隔热的功能,我们对建筑玻璃提出了光学性能和热工性能的要求,具体性能见图1。

  3不同光热性能对建筑的影响

  (1)可见光透射比

  可见光透射比是在380~780nm波段内,透过建筑玻璃的光通量与投射到其表面的光通量之比,表征进入到室内可见光的多少。该值的选择应视地区和季节而定,至少在白天不开照明灯的情况下能保证室内正常的工作和生活。在选择节能建筑玻璃时,选择对可见光波段有较高的透射而对红外线波段有较高反射的玻璃。

  (2)可见光反射比

  可见光反射比是在380~780nm波段内,建筑玻璃反射的光强度与入射光强度的比值。在现代建筑玻璃幕墙中,应将可见光反射比控制在一定范围内,可见光反射比过高,会对周围建筑形成“光污染”。

  (3)太阳光直接透射比

  太阳光直接透射比是在300~2500nm波长范围内,透过建筑玻璃进入室内的太阳能强度与投射到建筑玻璃表面太阳能强度的比值。太阳光直接透射比是太阳能总透射比的重要组成部分,其值过高,会造成室内的太阳得热越多。太阳光直接透射比的取值应视地区而定。

  (4)太阳光直接反射比

  太阳光直接反射比是在300~2500nm波长范围内,建筑玻璃反射的太阳能强度与入射太阳能强度的比值。太阳光直接反射比应控制在一定范围内,其值过高会对周围环境形成“热污染”,在凹形玻璃幕墙上尤为明显。

  (5)太阳能总透射比

  太阳能总透射比是在300~2500nm波长范围内,通过建筑玻璃的太阳辐射室内得热量与投射到建筑玻璃外表面上的太阳辐射量的比值。太阳能总透射比包括两部分,一部分是建筑玻璃的太阳光直接透射比,另一部分为建筑玻璃吸收太阳辐射热后,向室内二次辐射的热量。其数值越高,说明通过建筑玻璃进入室内的太阳热越多。在夏季,为了保持室内舒适的温度,必须对建筑玻璃太阳能总透射比进行限制,以降低空调负荷,减少能源消耗。

  (6)太阳红外热能总透射比

  太阳红外热能总透射比是指在780~2500nm波长范围内,通过建筑玻璃的太阳辐射室内得热量与投射到建筑玻璃外表面上的太阳辐射量的比值,包括780~2500nm波长范围内太阳光直接透射比和建筑玻璃吸收太阳辐射热后,向室内二次辐射的热量。与太阳能总透射比相比,太阳红外热能总透射比主要考虑了近红外线的透过和吸收,摒弃了可见光波段透射及吸收的影响,更加准确地反映了通过建筑玻璃进入室内的太阳热能。由于镀膜玻璃具有阳光调节功能,使建筑玻璃在380nm~780nm的可见光波段内具有较高的透过率,满足日常办公和生产对光线的需求;在780~2500nm波段内具有较低的透过率,达到隔热的目的。镀膜中空玻璃用太阳红外热能总透射比来表征其节能指标更加合理。

  (7)遮阳系数

  遮阳系数表征建筑玻璃遮挡室内太阳辐射得热的能力,为在反向入射条件下,通过建筑玻璃的太阳能总透射比与相同条件下相同面积的3mm的普通透明平板玻璃的太阳能总透射比的比值。其值越小,说明建筑玻璃阻挡阳光热量向室内辐射的性能越好。在南方的夏季,遮阳系数越小越好,透过建筑玻璃进入室内的太阳辐射得热越少,越能够降低空调制冷能耗;在北方的冬季,遮阳系数越大越好,透过建筑玻璃进入室内的太阳辐射得热越多,越可以提高室内温度,减少供暖带来的能耗。

  (8)传热系数(U值)

  传热系数(U值)是指在稳定传热条件下,围护结构两侧空气温差为1度(K或℃),单位时间通过单位面积传递的热量,单位是瓦/(平方米·度)。U值表征了建筑玻璃的保温隔热性能,传热系数越小,室内与室外的热量传递越少,说明建筑玻璃越节能。降低传热系数,将有效地降低建筑能耗。

  4我国对建筑玻璃光热性能的要求

  在选择建筑玻璃时,并不是颜色越深越好,也不是辐射率越低越好,而是要对光热指标进行综合考虑,根据不同地区的地理位置和自然环境,选择合理结构、合理配置的建筑玻璃。比如在北方的严寒地区和寒冷地区,建筑玻璃对太阳能总透射比和太阳红外热能总透射比的数值要求较高,以保证室内能够获得更多的太阳辐射能量;同时还要求有较低的传热系数,以减少室外更多的冷空气进入室内,并减少室内热空气的损失;在较为炎热、太阳辐射热较高的南方,则需要较低的遮阳系数和太阳红外热总透射比,以达到避免室内太阳光直射和过多的太阳辐射热进入室内的目的;同时也需要较低的传热系数,以达到降低室内和室外的热量通过辐射、对流和传递的方式进行交换的目的。在降低遮阳系数的同时,还要保证有尽可能高的可见光透射比,使更多的可见光进入室内,以保证室内环境明亮,降低白天需要开灯照明带来的能源浪费。

  为了响应国家对建筑节能的要求,使建筑更加节能和舒适,我国不同地区相继发布了相关的建筑节能设计要求标准。

  同时我国多部委也相继出台了相关标准和技术规程,对建筑玻璃的光热性能指标进行了约束,提供了测试方法和计算方法。

  5建筑玻璃现场光热性能检测及其优势

  随着我国对建筑节能要求的不断深入,建筑节能玻璃的应用越来越广泛,建筑节能玻璃的种类及配置也越来越多。为了检测建筑节能玻璃的各项光热性能是否符合设计要求,以及验证实际安装使用的建筑玻璃与检测样品之间的一致性,在原有建筑玻璃光热性能实验室检测技术的基础上,实现了现场检测技术及试验装置。相比实验室检测,现场检测具有不限检测场地、不限玻璃是否安装上墙、不限玻璃尺寸、不限玻璃结构等诸多优势。

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