节能玻璃光学热工性能检测分析研究

蒋佳春　唐海银　邓力伟　陈俊

摘 要：随着我国节能环保经济发展理念的普及，各地区在建筑施工过程中，都会采用符合设计要求、节能的配套设施开展建设。玻璃作为幕墙建筑、外窗的主要使用材料，不仅要符合国家规定的参数标准，还要具有良好的可见光透射比、导热系数及遮阳能力。该文对节能玻璃的光学性能、热工性能展开探讨，通过不同玻璃光学性能分析，来尽可能保证建筑玻璃达到节能的效果。

关键词：节能玻璃 光学性能 热工性能 检测

中图分类号：TU524 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2019）01（c）-0077-02

建筑玻璃通常由SiO2、CaO或Na2O等化学成分组成，其对调节室内外温度、进光量和照明具有重要作用。相比于普通玻璃，节能玻璃有着更加良好的光学性能、热工性能，可以满足多种建筑生产的需求。在对节能玻璃光学热工性能检测的过程中，要根据不同地区、不同玻璃的特性进行分析，才能得到较为客观、准确的检测数据。

1 节能玻璃光学性能、热工性能的主要参数分析

1.1 可见光反射比、透射比

可见光反射主要针对380～780nm的可见光谱，可见光反射比则表示玻璃反射光/入射光强度的比值。而可见光透射比是在380～780nm的可见光谱内，透过玻璃材料的可见光进光量，与投射在其表面可见光光量的比值，这也是决定玻璃通透、室内明亮度的重要因素。通常在节能玻璃的生产制作中，要控制入射光、反射光的进光量数值，以保证玻璃幕墙免受反射光、入射光的“污染”。

1.2 太阳光直接反射比、透射比

太阳光直接反射比主要针对300～2500nm的太阳光谱，该比值是玻璃反射太阳光强/入射太阳光强，其功能在于对太阳光照射玻璃幕墙产生的热量进行反射。由于太阳光中存在可见光、红外线和紫外线，且可见光、红外线会形成较大热量，对玻璃内的环境造成影响。特别在玻璃幕墙呈现内凹结构的情况下，可见光、红外线将聚集于一点散发大量热量，这就需要玻璃进行热量反射。而太阳光直接透射比，则是指透过玻璃的太阳光强/入射总太阳光强。透过玻璃太阳光包括可见光、近红外线和紫外线的透射部分，这些光强能够对室内亮度、温度等产生影响。

1.3 遮阳系数

遮阳系数是指玻璃抵御、遮挡太阳光的能力，也是我国节能建筑规划中最常考察的指标。在考察某一玻璃遮阳系数的过程中，需要对其阻挡阳光向室内辐射的情况进行分析。通常遮阳系数越小，所起到阻挡阳光、防止辐射的效果就越好，现阶段普通玻璃的遮阳系数在0.9左右，因此要对其表面进行处理。但对于不同地区而言，并不是太阳辐射能量的透进量越小越好。在南方地区玻璃遮阳系数越小，所带来遮挡或抵御太阳光的效果更好；而对于寒冷的北方地区，则需要使用遮阳系数较高的玻璃，使尽可能多的太阳光能进入室内，以降低供暖消耗的能量，最终达到节能目标。

1.4 导热系数

导热系数是指玻璃进行热传递的能力，通常只针对存在导热的热传递形式。在均质玻璃材料稳定传热条件下，其1s内通过1m2面积所传递的热量，即为导热系数瓦/米·度（W/（m·℃））。与玻璃遮阳系数相类似，导热系数作为建筑节能的重要检测指标，导热系数越小表明其传热性能越差、保温性能越好。

2 节能玻璃光学性能、热工性能的参数检测研究

该文主要使用LAMBDA950紫外可见分光光度计（UV），对可见光谱250～2500nm内的可见光、紫外线等进行测定。之后利用PerkinElmer RX傅立叶变换红外光谱仪，对在2500～25000nm以内波段光能进行检测，最终得出节能玻璃的光学热工性能。

2.1 节能玻璃的光学热工性能计算公式及检测流程

利用分光光度计仪器，进行节能玻璃光学热工性能的测量，可以对紫外光区280～380nm、可见光区380～780nm、近红外光区780～1800nm的波长进行测量，测量准确度为可见光区精确至1nm以内（误差率1%），近红外光区精确至5nm以内（误差率2%），以下即为分光光度计仪器要检测的参数。

首先，可见光反射比、透射比的检测，检测人员要分别测量镀膜玻璃内面、膜面的数据。其计算公式如下：

其中ρe为太阳光直接反射比，ρ（λ）为试测样品的太阳光直接反射比；τe为可见光透射比，τ（λ）为试测样品的太阳光直接透射比（用%表示）。

之后为太阳光直接吸收比，其计算公式为：ae=1-τe-ρe。太阳光能总透射比的计算公式：g=τe+qi， ，。遮阳系数的计算公式为，τs通常取值为88%，用来表示厚度为3mm玻璃的太阳能总透射比。

从玻璃检测与复验数据可以看出：透明玻璃的采光、可见光透射比、遮阳能力等较好，而吸热玻璃的可见光透射比、太阳光光谱透射比等性能较为优良。最后中空玻璃在保温性能、遮阳能力、密闭性与透光性方面有着较大优势，且南方地区与北方地区存在一定差别。

2.2 單片、夹层或中空玻璃导热系数的检测及结果分析

对于节能玻璃导热系数的检测与计算，通过会利用计算机模拟软件，来进行单片玻璃、夹层玻璃或中空玻璃等构建的分析。该文主要采用红外光谱仪，对节能玻璃的导热系数U值进行检测。首先玻璃的导热公式为ht=a/d（ht为玻璃热导W/（m·℃）；λ为导热系数≈1W/（m·℃）；d为玻璃净厚度以mm计）。

而单片玻璃、夹层玻璃导热系数的公式为：（U为单片玻璃、夹层玻璃导热系数W/（m·℃）；he为室外玻璃的传热系数W/（m·℃）；ht为室内玻璃的传热系数W/（m·℃）；hi：玻璃热导）。

之后对中空玻璃的导热系数进行计算，中空玻璃传热系数公式与单片玻璃相同，通常将室外玻璃的传热系数he值设定为23W/（m·℃）。通过实验发现，节能玻璃中空气体层厚度、玻璃厚度、玻璃辐射率等，都会对其导热系数的大小产生影响。（1）在节能玻璃厚度逐渐增加的情况下，传热系数U值会逐渐减小，但U值减小的速率较慢。（2）在节能玻璃中空气体层厚度增大，从1mm增加至15mm的情况下，传热系数U值会明显减小，且其减小的速率也非常快。另外中空气体层的气体种类，以及玻璃辐射率的变化，也会对U值产生影响，玻璃辐射率增大时其传热系数也会逐渐增加。

3 结语

根据国家建设部规定的《建筑节能工程施工质量验收规范》得出，玻璃幕墙、建筑外窗在进行施工的过程中，需要对施工材料、节能玻璃的各项参数进行检测，要按照不同地区的检测类目进行取样送检。在开展节能玻璃光学性能、热工性能检测的过程中，通常用到分光光度计、红外光谱仪等仪器，对玻璃的可见光反射比、透射比，太阳光光谱透射比、反射比，以及遮蔽系数、热传递系数等进行检测，以保证节能玻璃光学热工性能的优良。

参考文献

[1] 童正明，靳晶，秦桂花，等.一种板式换热器测试平台及应用[J].化工生产与技术，2012，19（3）：44-46.

[2] 李进.惰性气体对中空玻璃及整窗热工性能的影响[J].玻璃，2016，43（1）：39-42.