三玻两腔Low—E中空玻璃膜面位置与光热学性能之间的关系

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  【摘 要】 本文选用几个安彩高科主推膜系,分别将膜面位置置于三玻两腔Low-E中空玻璃的不同位置,通过计算光学、热工学参数、颜色参数,进行数据分析,试图摸索其中的变化规律,找出最佳的膜面安装位置,为用户在使用三玻两腔Low-E中空玻璃时选择膜面的安装位置提供决策参考。
  【关键词】 三玻两腔;U值;Sc值;颜色;透过率;反射率
  1、引言
  不管是公用建筑还是民用建筑,都越来越讲究办公和居住的舒适性和节能性,占建筑面积近四分之一的门窗是建筑节能的重要组成部分。现代的窗户和玻璃不仅仅追求美观,而且更加注重光学和热学性能。而门窗玻璃从原来的单片玻璃到中空玻璃,到Low-E两玻一腔中空玻璃,再到Low-E三玻两腔中空玻璃,均是为了在不影响美观和采光的情况下,提高节能性能,最大程度的改善室内环境。
  可以說Low-E中空玻璃的使用不仅大幅度提高了门窗的隔热性能,而且还丰富了门窗的色彩,为绚丽多彩的城市增添了五彩斑斓的灵性。一般对于中空玻璃而言,安装到门窗上后从室外向内依次为第一面、第二面…,两玻一腔的Low-E中空玻璃共四面,三玻两腔共六面。就两玻一腔的Low-E中空玻璃来说,膜面绝大部分位于第二面,主要原因是为了获得足够低的U值和Sc值,在高纬度地区有时为了提高Sc值,也会把膜面安装在第三面。但对于三玻两腔的Low-E中空玻璃来说,由于膜面可选择的位置较多(第二面、第三面、第四面、第五面),位置不同会导致相应的光学、热工学和颜色属性发生变化,本文通过三个通用Low-E膜系,使用美国劳伦斯·伯克力实验室的WINDOW5.2软件计算并分析结果。
  2、样本选取
  选用安彩高科生产的常规膜系AE01-185、AE01-160、AE01-132三个膜系,分别代表高中低透膜系,使用Lambda950对三个膜系6mm钢后样本按照每5nm一个步长进行光谱测量,三个膜系的透过和玻面反射的光谱曲线分别如下:
  三个膜系的6mm单片钢化后透过率对比图
  三个膜系的6mm单片钢化后玻面反射率对比图
  3、光学、热工学和颜色参数计算
  分别将三个膜系的膜面位置置于三玻两腔中空玻璃的第二面、第三面、第四面、第五面不同位置,使用通用标准NFRC100-2004计算其对应光学、热工学、颜色数据。
  3.1 AE01-132膜系膜面位于各个位置的光学、热工学、颜色数据(表1):
  4、数据分析
  从表1、2、3中可以看出,不论膜面处于那个位置,对可见光透过率的影响很小,最大的差值为0.49,几乎可以忽略;同样对于传热系数U值和透过色来说,基本上和膜面所处的位置没有关系,而膜面位置的变化对室外反射率Fvis、遮阳系数Sc值、室外反射色影响较大。
  4.1三个膜系膜面位于不同位置的室外反射率Fvis折线图如下:
  从图中可以看出,对于高透膜系而言膜面位置的变化对三玻两腔Low-E中空玻璃的室外反射率没有太大影响,主要原因为高透膜系的光学属性已经和白玻很接近。然而对于中低透膜系,膜面位于第二、四面的室外反射比率较第一、三面有大幅度下降,对于一些对光污染有严格要求的区域可以将膜面安装在第二、四面降低光线的室外反射率,当然这要牺牲一些热工学性能。
  4.2三个膜系膜面位于不同位置的遮阳系数Sc值的折线图如下:
  从图中可以看出,不论是高透还是中低透膜系,当膜面安装在奇数面的遮阳系数要比偶数面遮阳系数高,透过率越低越明显。这也就是说,在高纬度地区,膜面位置适宜安装在第二、四面的位置上,尤其是第二面;在低纬度地区,膜面位置适宜安装在第三、五面位置上,尤其是第五面。
  4.3三个膜系膜面位于不同位置对室外反射色的影响
  通过将颜色参数按照国际上通用的CIELab中的L*a*b*坐标系统进行比对,可以看出第二面和第四面颜色比较接近,第三面和第五面颜色比较接近,如果进一步分析表征颜色的a*(表示红绿)和b*(表示黄蓝)的数据,第二、四面之间的最大差值为1.35,第三、五面之间的最大差值为2.96,这就是说,膜面安装在第二面和膜面安装在第四面的室外反射色同属于一个色系,并且两者之间色差很小,膜面安装在第三面和第五面也是一样。由于这两个位置的颜色比较接近,因此在制作三玻两腔的过程中一定要注意和标识清楚膜面的位置。
  但是安装在偶数面和奇数面的颜色最大差值为5.28,完全属于不同的色系。因此在中空玻璃安装时一定要注意膜面的位置,避免引起色差。
  5、三玻两腔Low-E中空玻璃的使用
  在膜系一定的情况下,Low-E玻璃的膜面在三玻两腔中空的位置决定着该中空玻璃的光学、热工学、颜色属性,可以根据这些特征在不同的区域选择膜面的不同安装位置,以满足用户最大的舒适度要求。
  在高纬度地区和高海拔等严寒地区,用户一般为了更好的保持室内温度,需要更高的门窗采光率和更高的隔热性能,因此适合选用高透膜系,并且使膜面安装在三玻两腔Low-E中空玻璃的第三面或第五面(最好是第五面),这样在膜系一定的情况下,可以获得较高的遮阳系数Sc值以增加冬日阳光的采光和日光取暖。
  在低纬度等温度偏高的地区,用户对门窗首要的需求为遮蔽太阳的照射,尽可能减少外界热量的进入。此时选用低透膜系降低太阳的直接照射,安装三玻两腔中空玻璃时把膜面安装在第二面或第四面(最好是第二面),降低遮阳系数Sc值,进而减少室外大量的辐射热对室内的影响。
  6、结语
  随着高性能高配置中空玻璃的大量普及使用,用户越来越关注中空玻璃的光学、热工学、颜色等因素,根据用户当地的气象条件和用户的实际需求合理搭配使用Low-E中空玻璃,使中空玻璃除了能使建筑物颜色更加绚烂多彩以外,还能更好的利用Low-E中空玻璃的采光隔热性能,最大程度的发挥Low-E中空玻璃的优良性能。
  参考文献:
  [1]厂家提供,Lambda950安装和使用手册,2012
  [2]刘志海,李超等,低辐射玻璃及其应用,化学工业出版社,2007
  [3]陈正树等,浮法玻璃,武汉工业大学出版社,1995
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