银层厚度对双银离线Low-E玻璃光热比的影响

朱宏刚

（天津北玻玻璃工业技术有限公司 天津 301800）

全球公共建筑和公共建筑能耗约占全球总能耗的36%，在能源日益短缺以及环境污染愈来愈严重的今天，如何降低建筑能耗已经成为建筑行业乃至整个社会的焦点问题。作为建筑不可或缺的部件—玻璃，是建筑的窗口，其兼顾采光、保温、隔热、隔声等多项功能。而离线Low-E复合产品以其优越的保温和遮阳性能，早已成为建筑行业的宠儿。

Low-E玻璃又称低辐射镀膜玻璃，是在玻璃表面涂覆多层金属或其它化合物组成的膜系产品。衡量Low-E玻璃节能指标包含传热系数即U值和太阳能得热系数即SHGC两项，两项数值越低，其玻璃产品节能指标越好。同时考虑到目前双银产品U 值相差较小，因此本文主要针对银层厚度与太阳能得热系数之间的关系展开讨论。

1 理论研究

透过玻璃热能由两部分构成，一部分为太阳照射进入室内热能，包括直接照射透过和二次传热透过的热能，另一部分为温差传热透过的热能。单位面积玻璃透过热能的功率可由式（1）计算：

式中：Q——单位面积玻璃透过热能的功率，W/m2；

Io——太阳辐射强度，W/m2；

SHGC——太阳得热系数，无量纲；

T室外、 T室内——分别为室外、室内的环境温度，℃；

U——玻璃的传热系数，W/（m2·K）。

在实际使用中，透过玻璃的光与透过玻璃的太阳能关乎采光和隔热性能，二者的关联度很大且与玻璃的品种密切相关，反应这个关联的参数就是“光热比LSG”。

光热比LSG＝可见光透过率T/太阳能得热系数SHGC

通过LSG可以一目了然地看出LSG数值越大，在相同可见光透过率的前提下透过玻璃的太阳能越少。选择玻璃作为目前的主要原材料，主要是看中了玻璃具有一定的强度及通透性。因此，对于玻璃追求的是在获得恒定的SHGC的同时，可见光透过率越高玻璃越通透。对于离线Low-E产品的LSG值与镀膜产品的银层厚度及比例存在很大的联系，本文针对如何提高离线镀膜产品光热比进行实验。

2 实验

2.1 基片清洗

本实验试样基片采用6 mm新鲜浮法玻璃原片，通过镀膜线专用清洗机用高洁净去离子水清洗后烘干。清洗过程中对于玻璃表面洁净度要求非常苛刻，由于离线Low-E膜厚一般小于400 nm，附着在玻璃表面很小的脏污都会对后续膜层的耐久性及加工性产生影响。附着在玻璃表面的脏污会向膜层内迁移，对膜层造成不同程度的破坏。

2.2 膜层设计

本实验膜层设计采用：玻璃/SiAlNx/ZnAlOx/①Ag/NiCr/AZO/SiAlNx/ZnAlOx/②Ag/NiCr/AZO/SiAlNx的膜层结构。在固定除银层外其它膜层厚度的情况下，通过改变两层银层的厚度及比例制备一系列镀膜试样，而后测量不同的LSG值，找出与银层的关系。

2.3 试样制备

基片经过清洗风干后利用北玻集团自主研发的超大玻璃镀膜生产线进行试样制备，相关试样银层厚度如表1所示。

表1 试样银层厚度

A系列试样制备：设定①Ag厚度为10 nm，将②Ag厚度分别按照从4 nm开始以2 nm的幅度逐步加厚直至18 nm制备8种试样。

B系列试样制备：设定②Ag厚度设定为10 nm，将①Ag厚度分别按照从4 nm开始以2 nm的幅度逐步加厚直至18 nm制备8种试样。

C系列试样制备：将银层总厚度设定为28 nm分别按照①Ag从厚度4 nm开始以2 nm的幅度逐步加厚直至24 nm制备11种试样。

将①Ag与总银层厚度比按照30%、40%及50%的三种配比按照银层总厚度从20 nm开始以2 nm的幅度逐步加厚直至34 nm依次制备D、E和F系列试样各8种。

2.4 试样光学性能测试

将制备的所有试样改切成尺寸约为80 mm×80 mm的试样，使用Lambda950测试得到200～2 500 nm光谱数据。

利用LBNL系列软件中的WINDOW6.3按照6 mm白玻（Low-E）+12Air+6 mm白玻的标准中空结构计算出试样的太阳能得热系数（SHGC）和可将光透过（T）；按照式（1）计算出光热比LSG。

3 分析与讨论

A、B系列试样银层变化与LSG值的关系见图1。

图1 A、B系列试样银层变化与LSG值的关系

从图1可以看出，无论固定双银产品的哪一层银层，只要银层总厚度增加，其LSG数值就会随之变大。当变量Ag层的厚度到达10 nm之前A系列试样LSG值小于B系列试样，但是当厚度大于10 nm时LSG值大于B系列试样。图1中A、B系列试样的LSG曲线接近于直线，且同银层总厚度成正比例关系。

C系列试样①Ag占银层总厚度变化与LSG值对比见图2。

图2 C系列试样①Ag占银层总厚度变化与LSG值对比

从图2中可以看出，C系列产品在总银层厚度不变的情况下，随着①Ag厚度比例的增加，LSG值变化曲线呈抛物线状。当①Ag厚度占总银层厚度的40%时，LSG值达到最大值。因此证明在银层总厚度不变的情况下，银层比例的变化的确对LSG值影响较大。

为了验证银层比例对双银LSG数值关系曲线，特将①Ag比例分别为30%、40%、50%的D、E、F三个系列试样的LSG值随着银层总厚度变化进行对比。见图3。

图3 ①Ag比例分别为30%、40%、50%下不同银层总厚度LSG对比图

如图3所示，E系列试样即①Ag比例为40%时在整个银层变化过程中LSG值一直处于较大数值。

F系列试样即①Ag比例为50%时的LSG变化曲线，与E系列试样曲线几乎平行；在到达银层总厚度为34 nm时出现相交趋势。

D系列试样①Ag比例为30%时在最初银层总厚度为20 nm时LSG值最大，当银层总厚度为22 nm时就与E系列试样LSG值相等。随着银层总厚度的不断增加，D系列试样的LSG值曲线斜度不断减小；在银层总厚度为27 nm时与F系列试样曲线相交。在银层总厚度超过27 nm后，随着银层总厚度的增加D系列试样的LSG值增长速度要小于E、F系列试样且差值逐渐增大。

4 结论

（1）采用真空磁控溅射生产的离线双银产品光热比随着银层总厚度的增加而增大；

（2）在银层总厚度不变的情况下，底层银厚度占总银层厚度40%时，可获得相同银层总厚度条件下的最大光热比。