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引言
建筑玻璃（詞條“建筑玻璃”由行業(yè)大百科提供）是建筑圍護結構的重要組成部分，普通玻璃由于自身的絕熱性能差，由建筑玻璃門（詞條“玻璃門”由行業(yè)大百科提供）窗造成的建筑能耗占建筑總能耗的50%以上，顯著影響了建筑室內熱環(huán)境（詞條“室內熱環(huán)境”由行業(yè)大百科提供）和舒適性：在冬季供暖條件下，由于普通玻璃較高的傳熱系數(shù)造成室內熱量損失，增加供熱負荷;夏季則因太陽輻射熱的透過，造成室內太陽輻射得熱而消耗空調的制冷量，增加制冷負荷。因此建筑玻璃的節(jié)能成為建筑節(jié)能的關鍵所在。
目前市場上主要的節(jié)能玻璃包括：熱反射玻璃、吸熱玻璃、低輻射玻璃、中空玻璃等。納米隔熱涂膜玻璃是近幾年出現(xiàn)的新型節(jié)能玻璃，以其良好的可見光透過率和紅外線阻隔率，實現(xiàn)了高透和遮陽（詞條“遮陽”由行業(yè)大百科提供）兩者的兼顧，已經成為既有建筑及新建建筑玻璃幕墻節(jié)能改造的重要手段。此外，隨著國家對建筑節(jié)能要求的日益提高，部分北方地區(qū)及夏熱冬冷地區(qū)已經率先實施建筑節(jié)能65%標準，提高圍護結構熱工性能的節(jié)能效果是實現(xiàn)節(jié)能65%的重要途徑，納米隔熱涂膜玻璃的應用為外圍護結構中建筑玻璃門窗的節(jié)能性能提升提供了一種新方法。本文即從納米隔熱涂膜玻璃的節(jié)能原理、性能優(yōu)勢及特點方面進行分析，以期為建筑節(jié)能玻璃的選材提供指導。
1 納米隔熱涂膜玻璃的節(jié)能原理
太陽輻射的主要能量集中在0.2~2 μm 的波長范圍內，其中各波段能量占太陽總輻射能的比重見表1。
由表1 可知，可見光與紅外光波段能量約占整個太陽輻射能量的90%以上，因此，減少近紅外區(qū)段和可見光區(qū)段的太陽輻射能量進入室內是夏季建筑節(jié)能的重要手段。與此同時，建筑玻璃本身的透明性決定了玻璃除應具有較好的節(jié)能效果以外，還應具備增強室內自然采光的功能，因此，在阻隔紅外線進入室內的同時必須保證必要的可見光透過，才不至于因采光損失造成室內照明能耗的增加。因此，最理想的夏季節(jié)能方式應為高透遮陽。
能量的傳遞方式有輻射、傳導和對流（詞條“對流”由行業(yè)大百科提供）3種，在建筑圍護結構中，熱量通過玻璃的進出同樣也包括以上三種方式。納米隔熱涂膜玻璃節(jié)能機理主要是利用涂膜中均勻分布的納米半導體合金粉體對太陽光譜的選擇透過性，即反射、吸收太陽光譜中的紅外線而不阻擋可見光透過。因此保證室內可見光充分透過的同時，減少太陽輻射熱量進入室內。納米隔熱涂膜玻璃與普通玻璃相比，對太陽光譜選擇透過性如圖1。在波長0.76~2.5μm 的范圍內，納米隔熱涂膜玻璃具有較強的紅外阻隔作用;而在可見光波長范圍內，透過率高達80%，與普通玻璃相差不大，從而保證了可見光的透過。
2 幾種節(jié)能玻璃熱工性能模擬計算
本文采用美國勞倫斯伯克利國家實驗室(LBNL)開發(fā)的windows6.3 和optics5 軟件，選取中國玻璃數(shù)據(jù)庫中典型節(jié)能玻璃與納米隔熱涂膜玻璃進行光學熱工性能對比分析。首先按照JGJ/T151-2008《建筑門窗玻璃幕墻熱工計算規(guī)程》的規(guī)定設定模擬計算的邊界條件。
2.1 冬季計算標準條件
室內空氣溫度Tin=20℃，室外空氣溫度Tout=0℃;
室內對流換熱系數(shù)hc,in=3.6W/(m2·K)，室外對流換熱系數(shù)hc,out=20W/(m2·K);
室內平均輻射溫度Trm,in=Tin，室外平均輻射溫度Trm,out=Tout;
太陽輻射照度Is=300W/m2。
2.2 夏季計算標準條件
室內空氣溫度Tin=25℃，室外空氣溫度Tout=30℃;
室內對流換熱系數(shù)hc,in=2.5W/(m2·K)，室外對流傳熱系數(shù)hc,out=16W/(m2·K);
室內平均輻射溫度Trm,in=Tin，室外平均輻射溫度Trm,out=Tout;
太陽輻射照度Is=500W/m2。
計算傳熱系數(shù)時應采用冬季標準計算條件，同時取Is=0W/m2。計算遮陽系數(shù)、太陽能總透射比應采用夏季標準計算條件。
分別計算不同種類單片玻璃的光學熱工性能，所選樣品規(guī)格依次為：①5 mm 普通玻璃;②5 mm 納米隔熱涂膜玻璃II 型(記作TMII);③5 mm 熱反射玻璃（詞條“反射玻璃”由行業(yè)大百科提供）即陽光控制玻璃;④5 mm 吸熱玻璃;⑤5 mmLow-E 玻璃，模擬計算其可見光透射比、太陽能總透射比、傳熱系數(shù)、遮陽系數(shù)，從而對比分析不同節(jié)能玻璃的光學性能(見表2)。
由表2 可以看出：①各種節(jié)能玻璃的可見光透射比與遮陽系數(shù)的變化趨勢一致，即隨著遮陽系數(shù)的降低，其可見光透射比值也降低。②對于熱反射玻璃和吸熱玻璃，兩者的遮陽系數(shù)均在0.6 左右，與納米隔熱涂膜玻璃遮陽效果相較并無太大優(yōu)勢，但前兩者的可見光透射比值分別為涂膜玻璃的68.5%和34.2%，說明這兩類玻璃不能實現(xiàn)遮陽與高透的兼顧，在阻擋熱量進入的同時增加了室內照明負荷，綜合節(jié)能效果顯著降低。③涂膜玻璃與普通玻璃進行比較可知，涂膜玻璃遮陽系數(shù)是普通白玻的68%，可見光的損耗相當于在普通玻璃基礎上降低22%。因此涂膜玻璃作為單片玻璃使用時，具有透明和節(jié)能兼顧的作用。④針對納米隔熱涂膜玻璃高透遮陽的特點，特別適合在有遮陽要求的廣大南方地區(qū)進行推廣和使用。
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