绿色建筑与绿色建材(第五章：节能玻璃)

节能玻璃—建筑节能的先行者背景在现用的各种无机建筑材料中，玻璃是既能有效地利用透光性，又能调节、分隔空间的唯一材料。近代建筑越来越多的采用玻璃及其制品，已由原来的仅靠其装饰和采光，发展到用来控制光线、调节热量、改善环境，乃至开始步入结构材料的行列。传统玻璃耗能严重数据显示，20年后，“吃”能源最多的不是工业，不是交通，而是我们的房子。当前，建筑能耗约占我国社会总能耗的28%。据建设部测算，20年后，我国建筑能耗将占总能耗的40%，达到欧美目前的比例，超过工业，成为全社会第一能耗大户。而现有400亿平方米的建筑中，95%以上用的是不节能玻璃，而每年新增加20亿平方米的建筑，也是如此。另外，数十亿平米的公共建筑和数以千万平米计的玻璃幕墙，绝大多数用的也是非节能玻璃。传统玻璃产品加剧了对自然资源的消耗。根据今年的最新统计数据，我国已成为世界第一大煤炭和第二大石油消费国。我国单位建筑面积能耗相当于气候条件相近的发达国家的2倍~3倍。目前，我国建筑还在大量使用普通白玻璃、着色玻璃、镀膜玻璃等。普通白玻璃虽然采光好，但保温隔热和防辐射性能极差，无法满足节能需求着色玻璃具有一定隔热性能，但光线透射性差；镀膜玻璃具有一定隔热性能，但会反射大量可见光，造成“光污染”。国家调控“十一五”期间，建设部明确了建筑节能指标：新建的建筑全面实行节能50%的设计标准；在北京等4个直辖市以及北方严寒和寒冷地区的重点城市试行节能65%的国家标准。与发达国家相比，我国建筑物能耗高、能效低、污染严重，目前我国建筑物能耗占总能耗的比例上升到27％。而玻璃结构是建筑物节约能源的薄弱环节，追求建筑的现代感外观与有效节能之间总是存在不易调和的矛盾，因此采用落地大玻璃窗、飘窗、幕墙等玻璃结构受到了客观限制。2007年，北京的两会期间，有代表提出了“节能降耗要先从建筑节能做起”的提议，引起了广泛的讨论和媒体的关注。据不完全统计，全国现有玻璃幕墙（非节能玻璃）面积已超过900多万平方米，而且呈持续发展趋势。在带来所谓美观的同时，能耗却成倍的增长。大量建造玻璃幕墙仅是我国建筑浪费的一个缩影。新建住宅中，窗户越多越好、水景越多越好、面积越大越好；公共建筑甚至一些政府大楼，都采取超高层大厅、透光屋顶，看起来十分气派。这种新潮豪华的建筑，往往要比一般建筑浪费能源。有数据显示，通过玻璃门窗造成的能耗占建筑总能耗的40％。提高玻璃的节能性能，成为实现建筑节能的关键所在。所以有房地产商提出了：建筑节能要从玻璃节能开始。技术的不断进步使玻璃品种越来越多但目前主要的节能玻璃品种是镀膜玻璃、中空玻璃。镀膜玻璃镀膜玻璃是在玻璃表面涂镀一层或多层金属、合金或金属化合物薄膜，以改变玻璃的光学性能，满足某种特定要求。其节能性是改变玻璃的表面的热反射特性而实现的，由于选择不同的镀膜材料和膜系结构而形成了不同系列的产品，在建筑上的应用主要有两种，即热反射玻璃、低辐射玻璃。低辐射玻璃是在玻璃表面镀由多层银、铜或锡等金属或其化合物组成的薄膜系，产品对可见光有较高的透射率，对红外线有很高的反射率，具有良好的隔热性能，主要用于建筑和汽车、船舶等交通工具。热反射玻璃一般是在玻璃表面镀一层或多层诸如铬、钛或不锈钢等金属或其化合物组成的薄膜，使产品呈丰富的色彩，对于可见光有适当的透射率，对红外线有较高的反射率，对紫外线有较高吸收率，因此，也称为阳光控制玻璃，主要用于建筑和玻璃幕墙。反射功能的两面性镀膜玻璃是在玻璃表面镀上金属、非金属及其氧化物薄膜使其具有一定的反射效果，能将太阳能反射回大气中而达到阻挡太阳能进入室内使太阳能不在室内转化为热能的目的。太阳能进入室内的量越少，空调负荷也就越少。热反射玻璃的反射率越高说明其对太阳能的控制越强，但是玻璃的可见光透过率会随着反射率的升高而降低，影响采光效果，太高的玻璃反射率也可能出现光污染问题。高层建筑的光污染问题严重Low-E玻璃又称低辐射玻璃，是在玻璃表面镀上多层金属或其他化合物组成的膜系产品。Low-E玻璃对太阳光中可见光有高的透射比，可达80%以上，而反射比则很低，这使其与传统的镀膜玻璃相比，光学性能大为改观。从室外观看，外观更透明、清晰，即保证了建筑物良好的采光，又避免了以往大面积玻璃幕墙、中空玻璃门窗光反射所造成的光污染现象，营造出更为柔和、舒适的光环境。LOW-E中空玻璃针对镀膜玻璃的热污染和光污染问题，就使得镀膜玻璃家族中的新贵——Low-E玻璃脱颖而出，成为人们关注的焦点。节能原理:通过调整产品性能，使其在任何气候环境下使用，都能达到控制阳光、节约能源、热量控制调节及改变环境的作用。冬季，LOW-E玻璃可以将室内暖气散发的热辐射反射回来，保证室内热量不向室外散失，从而节约取暖费用。夏季，LOW-E玻璃可以阻止室外地面、建筑物发出的热辐射进入室内，节约空调制冷费用。无论室内外温差有多大，只要装上低辐射玻璃，花很少的空调费用就可以维持相对稳定的室内温度。与平板玻璃相比，低辐射玻璃具有很高的红外线反射率，可直接反射红外热，无论白天和夜晚都可保持良好的隔热效果。所以又被称为恒温玻璃。Low-E玻璃的分类及特点：高透型LOW-E玻璃特性：1、较高的可见光投射率：采光自然，效果通透；2、较高的太阳能透过率，透过玻璃的太阳热辐射多；3、极高的中远红外线反射率：优良的隔热性能，较低V值（传热系数）。适用范围：1、寒冷的北方地区。冬季太阳热辐射透过玻璃进入室内增加室内的热能，而室内的暖气、家电、人体等发出的远红外被阻隔反射回室内，有效地降低暖气能耗；2、适用于外观设计透明、通透、采光自然的建筑物，有效避免“光污染”危害；3、制作成中空玻璃使用节能效果更加优良。遮阳型LOW-E玻璃特性：1、适宜的可见光透过率，对室外的强光具有一定的遮蔽性；2、较低的太阳能透过率，有效组织太阳热辐射进入室内；3、极高的中远红外线反射率，限制室外的二次热辐射进入室内。适用范围：1、适用于南方地区及北方地区。该产品不仅冬季限制部分太阳热能进入室内，在夏季则能限制更多的太阳能进入室内，因为冬季太阳能的强度仅为夏季的1/3左右，因而保温性能并未收到影响。从节能效果看，遮阳型不低于高透型；2、其丰富的装饰性能起到一定的室外实现的遮蔽作用，适用于各种类型建筑物；3、制作成中空玻璃节能效果更加明显。双银LOW-E玻璃特性：双银LOW-E玻璃，因其膜层中有双层银层层面而得名，其属于LOW-E玻璃膜系结构中教复杂的一种，是高级LOW-E玻璃。它突出了玻璃对太阳热辐射的遮蔽效果，将玻璃的高透光性与太阳热辐射的低透过性巧妙地结合在一起，因此与普通LOW-E玻璃比较，在可见光投射率相同的情况下具有更低太阳能透过率。适用范围：不受地区限制，适合于不同气候特点的广大地区。Low-E玻璃应用实例深圳南山区天利中央广场二期清华大学超低能耗示范楼LOW-E玻璃节能数据LOW-E玻璃作为节能玻璃届的宠儿，比单片普通玻璃节能75％，比普通中空玻璃节能40％，使用LOW-E玻璃可以有效节省制冷和取暖费用50％左右。也就是说，一套100平米的两居室，每年的采暖费和空调费以1万元计算，使用LOW-E玻璃只用花费5000元。由于LOW-E玻璃独具的绿色、节能、环保特性，使它在许多国家很快得到广泛的应用，欧盟、北美以及其它一些国家，纷纷制定法规和标准。强制性规定新建筑必须使用以LOW-E玻璃为最佳配置的节能玻璃产品。在欧洲80％的中空玻璃使用LOW-E镀膜玻璃，美国75％的住宅和三分之一的公共建筑采用LOW-E镀膜玻璃。欧美发达国家LOW-E镀膜玻璃的生产能力占世界总量的90％。资料选自：中国行业研究网中空玻璃中空玻璃是将两片以上的平板玻璃用铝制空心边框框住，用胶结或焊接密封，中间形成自由空间，并充以干燥空气，具有隔热、隔音、防霜、防结露等优良性能，是现代不可缺少的门窗构件，也是新兴的透明墙体材料。作为中空玻璃，其隔热性能主要因其内部气体处于一个封闭的空间，气体不产生对流，从而阻断对流传热带动能量进行传递。中空玻璃的特性1．光学性能根据所选用的玻璃原片，中空玻璃可以具有各种不同的光学性能。其可见光透过率范围为：10％～80％；光反射率范围为：25％～80％；总透过率范围为：25％～50％。2．绝热性能中空玻璃具有优良的绝热性能。在某些条件下，其绝热性能可优于混凝土墙。据统计，一些欧洲国家采用中空玻璃比普通单层窗每m2每年可节省燃料油40～50L。3．隔声性能中空玻璃具有极好的隔声性能，其隔声效果通常与噪声的种类和声强有关，一般可使噪声下降30～44dB，对交通噪声可降低3l～38dB，即可以将街道汽车噪声降低到学校教室要求的安静程度。4．在室内一定的相对温度下，当玻璃表面的温度达到室内温度以下，必然结露，直至结霜(0℃以下)。这将严重影响玻璃的透视和采光，并引起其它一些不良效果。若采用中空玻璃则可使这种情况得到改善。防结露：由于中空玻璃内部存在着可以吸附水分子的干燥剂，气体是干燥的，在温度降低时，中空玻璃的内部也不会产生凝露的现象，同时，在中空玻璃的外表面结露点也会升高。如当室外风速为5m/s，室内温度20℃，相对湿度为60%时，5mm玻璃在室外温度为8℃时开始结露，而16mm（5+6+5）中空玻璃在同样条件下，室外温度为-2℃时才上结露，27mm（5+6+5+6+5）三层中空玻璃在室外温度为-11℃时才开始结露。降低冷辐射：由于中空玻璃的隔热性能较好，玻璃两侧的温度差较大，还可以降低冷辐射的作用；当室外温度为-10℃时，室内单层玻璃窗前的温度为-2℃而中空玻璃窗前的温度是13℃；在相同的房屋结构中，当室外温度为-8℃，室内温度为20℃时，3mm普通单层玻璃冷辐射区域占室内空间的67.4%，而采用双层中空玻璃（3+6+3）则为13.4%。安全性能使用中空玻璃，可以提高玻璃的安全性能，在使用相同厚度的原片玻璃的情况下，中空玻璃的抗风压强度是普通单片玻璃的1.5倍。中空玻璃的防结露、降低冷辐射和安全性能中空玻璃发展前景由于中空玻璃已跻身于节能建筑材料行列，建设部在《民用建筑节能管理规定》中把中空玻璃列入推广应用的建材节能产品之一，使我国中空玻璃作为重要的建筑节能材料，正面临着良好的发展势态与机遇。东京PRADA赫尔佐格和梅德隆节能玻璃的选择在选择使用节能玻璃时，应根据建筑所在地理位置确定玻璃品种：严寒地区和寒冷地区的玻璃应以控制热传导为主，尽量选择中空玻璃或Low-E低辐射中空玻璃；夏热冬冷地区和夏热冬暖地区尽量控制太阳能进入室内以减少空调负荷，最好选择热反射玻璃、吸热玻璃及由热反射玻璃或吸热玻璃组成的中空玻璃和遮阳型Low-E中空玻璃。北京奥运场馆缺乏自主产权尽管以中空玻璃、镀膜玻璃、Low-E玻璃等为代表的节能玻璃在近几年发展迅速，但在国内玻璃行业，引进国外生产技术与设备的现象仍有愈演愈烈的迹象。由于害怕承担风险，一些企业宁愿引进国外技术，也不愿出资自主研发，致使缺乏自主知识产权的国内玻璃产业，对国外技术的依存度高达50%。而长期对“洋货”的崇拜，也影响到玻璃产业创新的热情。据了解，目前我国拥有自主知识产权的节能真空玻璃，年产量不及10万平方米，而购得其专利使用权的一家日本玻璃公司，三年后的产量已接近50万平方米。行业问题在我国，由于节能意识薄弱以及设备引进费用昂贵、市场占有率较低，造成节能玻璃成本相对较高，导致行业发展缓慢。许多民用住宅的房地产开发商和业主往往只关注门窗的外形和密封性，对玻璃的节能环保性却没有引起足够重视。很多人只知道双层玻璃可以保暖，却不知道平板玻璃的耗能有多大。这使得节能玻璃大多被应用在国内一些公共建筑中，在民用住宅中则极少采用。观念陈腐而节能玻璃的高价格也为其推广设置了障碍。目前节能玻璃的价格大约是普通平板玻璃的5—20倍。以低辐射玻璃为例，2004年国内玻璃用量4000万平方米，其中Low-E玻璃仅有600万平方米，与国内已具备的1300万—2500万平方米的生产能力相比，利用率只有50％左右。价格较高行业前景国家法律支持：在新出台的《节约能源法》上，我们还看到，国家已从法律层面规定，支持节能型产品的开发、