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1、建筑門窗玻璃的現狀和展望王華東（天津城市建設學院。天津，300384）摘要普通單層玻璃，傳熱系數高達6.4w/m2k左右，是磚墻的3到4倍。是我國目前常見的第一代門窗玻璃。中空玻璃，具有一定的隔聲、隔熱、防結露、降低冷輻射及增強玻璃的安全性等功能，傳熱系數減低至3.2w/m2k左右，是我國方興未艾的第二代門窗玻璃。低輻射平板真空玻璃具有更優越的隔熱、隔音、保溫、抗風等性能，傳熱系數降至1.5w/m2k以下，是極力推薦的第三代門窗玻璃。此外，內置百葉中空玻璃窗，太陽能電池玻璃窗等也是應用實踐。關鍵詞玻璃 真空玻璃 太陽能 建筑節能 發展 Status and Prospect of buildi2、ng windowsWANG Hua-dong(Tianjin Institute of Urban Construction. Tianjin, 300384)Abstract ordinary single-glazed, heat transfer coefficient up to 6.4w/m2k about a brick wall 3 to 4 times. China is currently the first generation of common glass doors and windows. Insulating glass, has some sound insu3、lation, heat insulation, condensation prevention, reduction and enhancement of cold radiation safety features such as glass, heat transfer coefficient is reduced to 3.2w/m2k so, is the emerging second generation of glass doors and windows. Low-E glass has better plate vacuum heat insulation, sound i4、nsulation, thermal insulation, wind resistance and other properties, heat transfer coefficient dropped to 1.5w/m2k the following is highly recommended third-generation glass doors and windows. In addition, the built-in blinds hollow glass, solar cell windows, etc. are also applied practice. Key word5、s glass, vacuum glass, solar energy, energy saving, development 引言：410270208 王華東 10土木工程系測繪2班現代建筑越來越多的使用玻璃這種通透、輕盈的材料，以使建筑變得更加通透、開放。玻璃的大量使用在帶來強烈現代感的同時，也給室內帶進了大量的太陽輻射熱，造成了能耗增大的問題。據一般統計，玻璃窗的散熱損失是墻體散熱損失的5 6倍，約占建筑總散熱的1 /3 以上。夏季通過玻璃窗的入射所得熱負荷占制冷機最大負荷的20% 30% ;冬季通過玻璃窗的熱損失占供熱負荷的30% 50%。隨著節能減排的興起，具有特殊功能的智能窗迅速成6、為了研究熱點。內置百葉中空玻璃窗、電致變色玻璃窗、可逆轉的太陽能雙層窗等，都有適應不同外界氣候即時調節玻璃遮陽系數的功能，通過改變玻璃窗的傳熱系數，達到節省能耗的效果，并為室內提供了一個較為舒適的環境。1、 門窗玻璃使用現狀。普通單層玻璃，傳熱系數高達6.4w/m2k左右，是磚墻的3到4倍。是我國目前常見的第一代門窗玻璃。中空玻璃，具有一定的隔聲、隔熱、防結露、降低冷輻射及增強玻璃的安全性等功能，傳熱系數減低至3.2w/m2k左右，是我國方興未艾的二代門窗玻璃。低輻射平板真空玻璃具有更優越的隔熱、隔音、保溫、抗風等性能，傳熱系數降至1.5w/m2k以下，是極力推薦的第三代門窗玻璃。此外，內置百7、葉中空玻璃窗，太陽能電池玻璃窗等也是應用實踐。2、 門窗玻璃發展歷經的過程門窗玻璃朝著更隔音、隔熱、節能的方向發展。有單層玻璃，變為雙層的中空玻璃，性能有了很大的進步。而真空玻璃節能性和環境舒適度比前者要高出50%，更是以往廣泛使用的單片玻璃的6倍。中國的建筑能耗比日本高9倍，中國比歐美高23倍。中國現在有近500億平方米的高能耗既有建筑，在建建筑中95%以上仍屬高能耗建筑。如果延續目前的建筑能耗狀況，建筑能耗將從當前占全國總能耗的28%左右增加到2020年的35%左右。再加上建材生產能耗占全國總能耗的17%左右，到時將近全國總能耗的一半將用于建筑、建材。所以當大量的研究轉向節能的方向。內置百8、葉中空玻璃窗，太陽能電池玻璃窗等應運而生。3、玻璃性能的比較中空玻璃風對熱輻射的反射和屏蔽，能阻隔大部分的輻射傳熱。中空玻璃內的空腔達到20 毫米厚，加上百葉窗簾的作用阻擋了玻璃內氣流的傳熱，因此遮陽隔熱的效率很高。幾種常用玻璃的熱工性能對比。1. 隔音性室外高分貝的噪音經過有雙層玻璃和中空20毫米真空層過濾后使室內噪音大幅度降低至35 分貝以下，隔音效果優良。2.有利于防火：傳統的窗簾都是易燃品，一旦發生火災，由布紗、化纖等物料制成的窗簾易著燃燒并釋放大量的有毒濃煙，造成嚴重災害，內置百葉中空玻璃窗是非燃燒品，有效的減少火災的發生機率，萬一場地起火也不會產生有毒煙氣，因此對防火及減少災害非常9、有利。3.有利于清潔衛生：普通的布藝或塑料窗簾，很易吸收灰塵、油煙等臟物，導致細菌、病毒和螨蟲等孳生，并且清潔困難，容易傳染疾病。內置百葉中空玻璃窗不需使用布藝或塑料窗簾，清潔容易，有利于室內清潔衛生。對于辦公室、學校、醫院、歌舞廳、體育場館等人流密等的公共場所，有利于避免人群交叉感染造成的傳染病蔓延。在家庭中應用除干凈衛生外還可減輕清潔工作的勞動強度及減少勞動時間。4、 新型玻璃的介紹4.1鍍膜玻璃鍍膜玻璃是在玻璃表面鍍一層或多層金屬、合金或金屬化合物，以改變玻璃的性能。按特性不同可分為熱反射玻璃和低輻射玻璃。熱反射（陽光控制）玻璃，一般是在玻璃表面鍍一層或多層鉻、鈦或不銹鋼等金屬或其化合物10、組成的薄膜，使產品呈豐富顏色，對可見光有適當的透射率，對近紅外線有較高的反射率，對紫外線有很低的透過率，因此，也稱為陽光控制玻璃。與普通玻璃比較，降低了遮陽系數，即提高了遮陽性能，但對傳熱系數改變不大。低輻射（LOW- E）玻璃，是在玻璃表面鍍多層銀、銅或錫等金屬或其他化合物組成的薄膜，產品對可見光有較高的透射率，對紅外線有很高的反射率，具有良好的隔熱性能，由于膜層強度較差，一般都制成中空玻璃而不單獨使用。4.2太陽能貼膜玻璃英國萊斯特大學與1 家挪威公司合作研發的新型太陽能電池， 能像玻璃貼膜一樣使用， 既透光又發電。這項革命性技術可在5 年內投入使用， 有望把每1 扇窗子都變成1臺太陽能發11、電機。以往的薄膜太陽能電池， 可與建筑完美結合， 又可作為1 種新型建筑材料， 但光電轉換效率和光致衰退率的不足， 讓其發展似乎遭受一定的瓶頸。新型的“貼膜” 太陽能電池由挪威EnSolAS 公司設計， 原材料來自萊斯特大學研究人員合成的1 種金屬納米粒子。這些直徑10nm 左右的金屬粒子， 被嵌入排列在透明化合物的矩陣中。盡管為了發電必須有一部分的光被吸收， 但該材料的特點是在此時還透過一部分光，其“貼” 在玻璃門窗、透明屋頂及外墻的表面后，會讓使用者感覺像裝了淺淡的有色玻璃。4.3內置可調遮陽膜中空玻璃窗的構造形式新型內置可調遮陽膜中空玻璃窗的構造，它是由2 片5 mm 白玻構成的中空玻璃12、窗，2片白玻中間的30 mm 空隙中帶有2 層遮陽系數不同的膜，一種是遮陽膜，一種是透明膜。中空玻璃窗頂端有2 個主動卷軸，底端為一個被動卷軸。中空玻璃窗外側設有太陽輻射照度表，可隨時測出室外太陽輻射照度值。中空玻璃窗頂端在窗框位置安裝有控制電路板，連接電動機與頂端的2 個主動卷軸。自動控制系統可以根據室外太陽輻射照度的檢測值，即時進行自動升降遮陽膜，改變窗戶的遮陽系數，從而滿足室內熱舒適的需要。這種新型內置可調遮陽膜中空玻璃窗的工作原理是:窗戶外側的太陽輻射照度表可以測出窗附近的即時太陽輻射照度值，而后該測試值與電動智能控制系統設定值可進行對比，以判定高于或低于系統設定值，而后連接電動智能控13、制裝置，自動進行雙層玻璃之間膜的收起和展開操作。根據不同的室外環境，匹配相適應的膜組合形式，改變窗的遮陽系數和傳熱系數，控制太陽輻射透過玻璃窗進入室內的多少，為室內提供舒適的熱環境。這種新型內置可調遮陽膜中空玻璃窗有自動控制和手動控制2 種方式，可以根據氣候和個人需要進行調整。自動控制有4 種控制模式:夏季遮陽模式冬季保溫模式冬季得熱模式和夏季散熱模式內置可調遮陽膜中空玻璃窗的控制模式在夏季高溫季節，為了保證室內環境的舒適、減少空調能耗，希望減少通過玻璃進入室內的太陽輻射熱。當室外太陽輻射照度高于系統設定臨界值時，控制電路自動選擇夏季遮陽模式，電動機正轉使遮陽膜展開來阻擋太陽輻射進入室內。當膜14、展開至全玻璃窗的范圍時，自動感應裝置發出信號，電動機停止轉動。這時，窗的遮陽系數變小、傳熱系數變小，可以抵擋部分太陽輻射進入室內，大幅度降低室內溫度，起到了良好的隔熱效果。當室外太陽輻射照度低于系統設定臨界值時，控制電路自動選擇夏季散熱模式，電動機反轉使透明膜展開，這時窗的遮陽系數較大、傳熱系數較大，可使室內空氣更好地向室外散熱。在冬季寒冷季節，為了保證室內環境的舒適、減少建筑能耗，希望通過玻璃進入室內的太陽輻射熱增加。當室外太陽輻射照度高于系統設定臨界值時，控制電路自動選擇冬季得熱模式，電動機反轉使透明膜展開來吸收更多的太陽輻射。當膜展開至全玻璃窗的范圍時，自動感應裝置發出信號，電動機停止轉15、動。這時，窗的遮陽系數變大、傳熱系數變大，可以讓更多的太陽輻射進入室內，充分吸收熱能。當室外太陽輻射照度低于系統設置臨界值時，控制電路自動選擇冬季保溫模式，電動機正轉使遮陽膜展開，阻擋室空氣向外散熱，30 mm 厚的中空層能防止室內空氣熱能的散失，使室內保溫性能大大提高，滿足了人們的需要。在過渡季，控制模式可以根據不同的氣候狀況和用戶需要進行選擇。若白天室外溫度較高，需要阻擋太陽輻射進入室內，可選擇夏季遮陽模式;夜晚室外溫度較低，需要更多的太陽輻射進入室內，可選擇冬季得熱模式。當室外氣候復雜多變時，系統亦可關閉自動控制裝置，進行手動操作，根據用戶的需求選擇合適的控制模式，實現對室內環境舒適的調16、節。5、門窗玻璃的總結與展望。門窗玻璃由單層發展至中空玻璃，再至真空玻璃。然后玻璃中放置百葉窗，玻璃表面貼膜等手段，不斷提高玻璃的性能。向著更加節能、隔音、隔熱的方向發展。不久將可實現門窗玻璃的太陽能發電。可以預見隨著門窗玻璃的發展，將會變得多樣化，節能化。個人關于門窗玻璃的設想，將不同種類的玻璃集成化，貼膜，內置百葉窗。并且內置一個薄層，充入稀有氣體，通過太陽能而產生霓虹燈的效果。調節室內環境。參考文獻（1）、低輻射平板真空玻璃（2）、國際第三代節能門窗玻璃_低輻射平板真空玻璃（3）、高效節能窗_內置百葉中空玻璃窗（4）、內置可調遮陽膜的中空玻璃窗熱工性能（5）、新技術讓玻璃窗變身太陽能電池17、（6）雙層相變玻璃窗動態熱調節過程研究、（7）、雙層玻璃窗保溫系數最優解（8）、公共建筑玻璃窗的節能及應用實例（9）、淺談內置百葉中空玻璃窗的節能效果（10）、單_雙層玻璃窗對空調負荷的影響及其經濟性分析（11）、電致變色玻璃窗（12）、service life of vacuum glazing（13）、Thermal and optical evolution of gas in vacuum glazing（14）、Heat conduction through the support pillars in vacuum glazing（15）、Current status of the science and technology of vacuum glazing（16）、Advances in Glazing Materials for Windows（17）、真空玻璃取代中空玻璃是必然趨勢