綠色建筑是節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材，保護(hù)環(huán)境和減少污染，為人們提供健康、適用和合理的使用空間，與自然和諧共生的建筑。它的“綠色”是全生命周期的，這也是綠色建筑的魅力所在。超低能耗綠色建筑，也被稱為“被動(dòng)房"建筑，其技術(shù)和建造方式來(lái)自德國(guó)。它是廣大人民向往的建筑，不但節(jié)能率高達(dá)90%以上，而且具有高的舒適度。在寒冷地區(qū)，綠色建筑和超低能耗綠色建筑中外窗的窗墻面積比一-般為0.3~0.5，外窗傳熱系數(shù)為2.2~1.0W/(m2.K)，影響外窗傳熱系數(shù)的因素有外窗的玻璃、框材及間隔條等。這里重點(diǎn)論述Low-E節(jié)能玻璃傳熱系數(shù)的檢測(cè)與應(yīng)用技術(shù)。
  
  1玻璃傳熱系數(shù)的概念
  
  在穩(wěn)態(tài)條件下，玻璃兩側(cè)環(huán)境溫度差為1K(C)時(shí)，在單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)單位面積玻璃的熱量，單位是，W/(m2.K)。傳熱系數(shù)是衡量玻璃節(jié)能性的主要參數(shù)之一傳熱系數(shù)用K或U表示，中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)體系采用K表示，歐美國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)體系多采用U表示，K與U的差別不在于表示的符號(hào)，而在于測(cè)試傳熱系數(shù)時(shí)所規(guī)定的邊界條件不同，因此同一片玻璃的K和U的數(shù)值是有差別的。K或U值也用于表征Low-E節(jié)能玻璃的保溫隔熱性能，傳熱系數(shù)越小，室內(nèi)傳遞至室外的熱量越少，說(shuō)明玻璃越節(jié)能，降低玻璃的傳熱系數(shù)，可有效降低建筑能耗。
  
  2玻璃傳熱系數(shù)檢測(cè)方法及特點(diǎn)
  
  傳熱系數(shù)從檢測(cè)原理上有兩種檢測(cè)方法：光譜測(cè)量計(jì)算法和熱箱法。光譜測(cè)量計(jì)算法是通過(guò)光譜儀測(cè)量單片玻璃的太陽(yáng)能透射光譜、玻璃兩個(gè)表面的太陽(yáng)能反射光譜、玻璃的表面輻射率等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，再根據(jù)玻璃的組合結(jié)構(gòu)由專業(yè)的玻璃熱工計(jì)算軟件計(jì)算出其傳熱系數(shù)。這種方法的優(yōu)點(diǎn)：測(cè)試樣片的尺寸小(100mmx100mm)，只需測(cè)試單片玻璃，可計(jì)算出不同玻璃組合結(jié)構(gòu)的參數(shù)。目前國(guó)際上普遍采用此法。熱箱法由熱室與冷室組成，被測(cè)玻璃置于兩室之間，設(shè)定諸參數(shù)后測(cè)量計(jì)算出熱流量，再計(jì)算出玻璃傳熱系數(shù)。這種方法的優(yōu)點(diǎn)在于：測(cè)試結(jié)果是整個(gè)試件的參數(shù)，測(cè)試模擬真實(shí)環(huán)境。其缺點(diǎn)是測(cè)試樣片尺寸大、測(cè)試時(shí)間長(zhǎng)。光譜測(cè)量計(jì)算法，適用于玻璃生產(chǎn)企業(yè)研發(fā)新產(chǎn)品，待產(chǎn)品基本定型后采用熱箱法對(duì)比檢測(cè);對(duì)于建筑工程而言，節(jié)能外窗種類不宜多，1~2種玻璃類型為好，這時(shí)采用熱箱法檢測(cè)玻璃的傳熱系數(shù)顯有優(yōu)勢(shì)，直觀、獲得數(shù)據(jù)快捷。本文主要介紹實(shí)驗(yàn)室熱箱法檢測(cè)Low~E節(jié)能玻璃傳熱系數(shù)的檢測(cè)方法。
  
  3標(biāo)定熱箱法檢測(cè)Low-E節(jié)能玻璃傳熱系數(shù)
  
  3.1檢測(cè)原理
  
  基于穩(wěn)態(tài)傳熱原理，采用標(biāo)定熱箱法檢測(cè)建筑外門窗傳熱系數(shù)。試件一-側(cè)為熱箱，模擬供暖建筑冬季室內(nèi)氣溫條件;另--側(cè)為冷箱，模擬冬季室外氣溫和氣流速度。在對(duì)試件縫隙進(jìn)行密封處理，試件兩側(cè)各自保持穩(wěn)定的空氣溫度、氣流速度和熱輻射條件下，測(cè)量熱箱中加熱裝置單位時(shí)間內(nèi)的發(fā)熱量，減去通過(guò)熱箱壁、試件框、填充板、試件和填充板邊緣的熱損失，除以試件面積與兩側(cè)空氣溫差的乘積，即可得到試件的傳熱系數(shù)K值。
  
  3.2檢測(cè)裝置
  
  檢測(cè)裝置主要由熱箱、冷箱、試件框、填充板和環(huán)境空間五部分組成，如圖1所示。
  

  
  3.3試件要求
  
  試件的具體要求為：
  
  (1)試件宜為800mmx1270mm的玻璃板塊。(2)試件構(gòu)造應(yīng)符合產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制作要求，不應(yīng)附加任何多余配件或采取特殊組裝工藝。(3)試件應(yīng)完好：無(wú)裂紋，無(wú)缺角，無(wú)明顯變形，周邊密封無(wú)破損等現(xiàn)象。
  
  3.4試件安裝
  
  (1)安裝試件的洞口尺寸不應(yīng)小于820mmx1270mmm。當(dāng)洞口尺寸大于820mmx1270mm時(shí)，其余部分應(yīng)采用熱導(dǎo)值已知的填充板填堵。(2)試件與填充板間的縫隙可用聚苯乙烯泡沫塑料條填塞，縫隙較小不易填塞時(shí)可用聚氨酯發(fā)泡填充，并用透明膠帶將接縫處雙面密封。(3)熱箱及冷箱兩側(cè)分別安裝可調(diào)節(jié)支架，支架上共設(shè)置三個(gè)可調(diào)支撐觸點(diǎn)，如圖2所示。支撐觸點(diǎn)應(yīng)采用低導(dǎo)熱系數(shù)材料制作且應(yīng)可拆卸，觸點(diǎn)與玻璃試件的接觸面應(yīng)平整。
  

  
  3.5檢測(cè)步驟
  
  (1)啟動(dòng)檢測(cè)裝置，設(shè)定冷、熱箱和環(huán)境空間空氣溫度手(2)當(dāng)冷、熱箱和環(huán)境空間空氣溫度達(dá)到設(shè)定值，且測(cè)得的熱箱和冷箱的空氣平均溫度每小時(shí)變化的絕對(duì)值分別不大于0.1K和0.3K,熱箱內(nèi)外表面面積加權(quán)平均溫度差值和試件框冷熱側(cè)表面面積加權(quán)平均溫度差值每小時(shí)變化的絕對(duì)值分別不大于0.1K和0.3K，且不是單向變化時(shí)，傳熱過(guò)程已達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài);熱箱內(nèi)外表面、試件框冷熱側(cè)表面面積加權(quán)平均溫度計(jì)算詳見(jiàn)GB/T8484。(3)傳熱過(guò)程達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后，每隔30min測(cè)量一次參數(shù)，共測(cè)六次。(4)測(cè)量結(jié)束后記錄試件熱側(cè)表面結(jié)露或結(jié)霜狀況。
  
  3.6數(shù)據(jù)處理
  
  試件的傳熱系數(shù)計(jì)算步驟如下：(1)各參數(shù)取六次測(cè)量的平均值。(2)試件傳熱系數(shù)K值按式(1)計(jì)算，式中各參數(shù)的含義詳見(jiàn)GB/T8484;(3)試件傳熱系數(shù)K值取兩位有效數(shù)字。
  
  4影響Low-E中空玻璃傳熱系數(shù)K值的因素
  
  Low-E玻璃--般被制成中空玻璃、真空玻璃等結(jié)構(gòu)使用，稱之為L(zhǎng)ow-E節(jié)能玻璃。建筑上常用Low-E中空玻璃外窗，Low-E中空玻璃由兩片或多片玻璃，玻璃之間由灌裝干燥劑的間隔條支撐邊部，端部注密封膠黏結(jié)構(gòu)成。《建筑門窗玻璃幕墻熱工計(jì)算規(guī)程》(JGJ/T151)或《建筑玻璃應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》(JGJ113)給出了中空玻璃傳熱系數(shù)的計(jì)算公式，根據(jù)傳熱系數(shù)K值計(jì)算公式中涉及的變量可以確定影響K值因素有氣體間隔層(氣體腔)數(shù)、各氣體層的厚度、各氣體腔內(nèi)氣體的熱阻、各片玻璃內(nèi)表面的輻射率、各片玻璃厚度之和。其中玻璃厚度的影響微弱，研究其他4個(gè)因素對(duì)K值的影響趨勢(shì)和程度可為制造更節(jié)能的中空玻璃指明方向。
  
  4.1Low-E中空玻璃空氣層厚度的影響
  
  以常用的單腔Low-E中空玻璃為例，通過(guò)檢測(cè)空氣層不同厚度時(shí)Low-E中空玻璃的K值，可以得出K隨空氣層厚度變化的關(guān)系曲線，如圖3所示。由圖可見(jiàn)，空氣層為6mm時(shí)K最高，為9mm時(shí)K降低了約0.4W/(m2.K)，為12mm時(shí)K達(dá)到最低值，因此12mm應(yīng)是佳的空氣層厚度。當(dāng)空氣層厚度再增加時(shí)K反而逐漸升高了，檢測(cè)結(jié)果顯示空氣層并不是越厚越好，而是有一個(gè)最佳厚度12mm。
  

  
  4.2Low-E中空玻璃充惰性氣體的影響
  
  中空玻璃充惰性氣體的目的是降低傳熱系數(shù)K并提高隔聲性能，為此需選擇分子量大、熱阻值高于空氣、自然界含量豐富且易于制備的惰性氣體，氬氣無(wú)疑是好的選擇。為了對(duì)比方便，仍采用與上一問(wèn)題中相同的Low-E中空玻璃，充85%的氬氣后檢測(cè)得出K值，如圖4所示。對(duì)比圖3與圖4可以得出兩個(gè)結(jié)論：首先充氬氣后無(wú)論氣體層厚度如何，K都降低了，氣體層薄(12mm以下)降低的幅度大[約0.3W/(m2.K)],氣體層厚(12mm以。上)降低的幅度小[約0.2W/m^.K)],這說(shuō)明惰性氣體限制分子碰撞換熱非常有效;其次充，氬氣后K隨厚度變化的趨勢(shì)與空氣相同，即氣體層厚度值也落在12mm。
  

  
  4.3Low-E玻璃輻射率的影響
  
  通過(guò)鍍Low-E膜降低玻璃表面輻射率，從而大幅度降低中空玻璃的K值，是提升中空玻璃節(jié)能性能有效的技術(shù)手段，目前尚無(wú)新的技術(shù)可以替代它。進(jìn)一步降低Low-E膜的輻射率肯定會(huì)降低中空玻璃的K,但降低的幅度有限，圖5是6Low-E+12A+6結(jié)構(gòu)的Low-E中空玻璃，K隨Low-E玻璃輻射率變化的關(guān)系曲線。
  

  
  從圖中可以看出即便輻射率降至0.01的超低水平，K也不過(guò)從1.8W/(m2.K)降至1.6W/(m2.K)左右，與充氬氣獲得的效果相當(dāng)，但制造難度和成本卻非常大，因此不值得專門為此花費(fèi)代價(jià)。
  
  4.4Low-E中空玻璃多腔的影響
  
  由4.1可知，單腔中空玻璃的氣體層厚度超過(guò)12mm后，因氣體定向環(huán)流傳熱量增多而導(dǎo)致K值升高，如果插入一片玻璃分割氣體層，就會(huì)限制氣體環(huán)流傳熱，疊加后氣體層的總厚度可以很大，既能增大氣體總熱阻又降低環(huán)流傳熱量，這就是多腔中空玻璃的優(yōu)勢(shì)。
  
  5整窗傳熱系數(shù)K
  
  整窗傳熱系數(shù)K既與玻璃的K有關(guān)，也與窗框的K有關(guān)，計(jì)算公式如(2)所示。
  

    
  其中： K玻-玻璃的傳熱系數(shù); S玻一玻璃透明 部分的面積(m2) ; K框一窗框的傳熱系數(shù); S框一窗框投影面積(m2)
  
  常用玻璃與窗框配合后整窗傳熱系數(shù)K值如表1所示。

  6結(jié)語(yǔ)
  
  Low-E節(jié)能玻璃是--種具有很好節(jié)能效果的加工玻璃產(chǎn)品，使用Low-E節(jié)能玻璃做成的外窗，不僅可以很好地提高居住舒適度，而且有助于實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和的大目標(biāo)。通過(guò)對(duì)Low~E節(jié)能玻璃傳熱系數(shù)的檢測(cè)，找出影響Low-E中空玻璃傳熱系數(shù)K值的因素，生產(chǎn)企業(yè)可以根據(jù)這些因素?fù)駜?yōu)制作Low-E節(jié)能玻璃，還可以依據(jù)常用玻璃與窗框配合后整窗傳熱系數(shù)K值，適配窗框與Low-E節(jié)能玻璃，制成滿足建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)要求的外窗。寒冷地區(qū)節(jié)能65%、75%的綠色建筑外窗采用6Low-E+12A+6斷橋鋁框或四腔塑鋼框?yàn)橐?，?jīng)濟(jì)適用;超低能耗綠色建筑外窗采用6雙銀大12Ar+6雙銀+12Ar+6無(wú)銀四腔塑鋼框或木塑復(fù)合框，滿足外窗低傳熱量要求。