1、建筑門窗玻璃的現(xiàn)狀和展望王華東（天津城市建設(shè)學(xué)院。天津，300384）摘要普通單層玻璃，傳熱系數(shù)高達(dá)6.4w/m2k左右，是磚墻的3到4倍。是我國(guó)目前常見(jiàn)的第一代門窗玻璃。中空玻璃，具有一定的隔聲、隔熱、防結(jié)露、降低冷輻射及增強(qiáng)玻璃的安全性等功能，傳熱系數(shù)減低至3.2w/m2k左右，是我國(guó)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(yōu)越的隔熱、隔音、保溫、抗風(fēng)等性能，傳熱系數(shù)降至1.5w/m2k以下，是極力推薦的第三代門窗玻璃。此外，內(nèi)置百葉中空玻璃窗，太陽(yáng)能電池玻璃窗等也是應(yīng)用實(shí)踐。關(guān)鍵詞玻璃 真空玻璃 太陽(yáng)能 建筑節(jié)能 發(fā)展 Status and Prospect of buildi

2、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 insu

3、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 i

4、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 word

5、s glass, vacuum glass, solar energy, energy saving, development 引言：410270208 王華東 10土木工程系測(cè)繪2班現(xiàn)代建筑越來(lái)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(kāi)放。玻璃的大量使用在帶來(lái)強(qiáng)烈現(xiàn)代感的同時(shí)，也給室內(nèi)帶進(jìn)了大量的太陽(yáng)輻射熱，造成了能耗增大的問(wèn)題。據(jù)一般統(tǒng)計(jì)，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(guò)玻璃窗的入射所得熱負(fù)荷占制冷機(jī)最大負(fù)荷的20% 30% ;冬季通過(guò)玻璃窗的熱損失占供熱負(fù)荷的30% 50%。隨著節(jié)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(diǎn)。內(nèi)置百葉中空玻璃窗、電致變色玻璃窗、可逆轉(zhuǎn)的太陽(yáng)能雙層窗等，都有適應(yīng)不同外界氣候即時(shí)調(diào)節(jié)玻璃遮陽(yáng)系數(shù)的功能，通過(guò)改變玻璃窗的傳熱系數(shù)，達(dá)到節(jié)省能耗的效果，并為室內(nèi)提供了一個(gè)較為舒適的環(huán)境。1、 門窗玻璃使用現(xiàn)狀。普通單層玻璃，傳熱系數(shù)高達(dá)6.4w/m2k左右，是磚墻的3到4倍。是我國(guó)目前常見(jiàn)的第一代門窗玻璃。中空玻璃，具有一定的隔聲、隔熱、防結(jié)露、降低冷輻射及增強(qiáng)玻璃的安全性等功能，傳熱系數(shù)減低至3.2w/m2k左右，是我國(guó)方興未艾的二代門窗玻璃。低輻射平板真空玻璃具有更優(yōu)越的隔熱、隔音、保溫、抗風(fēng)等性能，傳熱系數(shù)降至1.5w/m2k以下，是極力推薦的第三代門窗玻璃。此外，內(nèi)置百

7、葉中空玻璃窗，太陽(yáng)能電池玻璃窗等也是應(yīng)用實(shí)踐。2、 門窗玻璃發(fā)展歷經(jīng)的過(guò)程門窗玻璃朝著更隔音、隔熱、節(jié)能的方向發(fā)展。有單層玻璃，變?yōu)殡p層的中空玻璃，性能有了很大的進(jìn)步。而真空玻璃節(jié)能性和環(huán)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(guó)的建筑能耗比日本高9倍，中國(guó)比歐美高23倍。中國(guó)現(xiàn)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(xù)目前的建筑能耗狀況，建筑能耗將從當(dāng)前占全國(guó)總能耗的28%左右增加到2020年的35%左右。再加上建材生產(chǎn)能耗占全國(guó)總能耗的17%左右，到時(shí)將近全國(guó)總能耗的一半將用于建筑、建材。所以當(dāng)大量的研究轉(zhuǎn)向節(jié)能的方向。內(nèi)置百

8、葉中空玻璃窗，太陽(yáng)能電池玻璃窗等應(yīng)運(yùn)而生。3、玻璃性能的比較中空玻璃風(fēng)對(duì)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(nèi)的空腔達(dá)到20 毫米厚，加上百葉窗簾的作用阻擋了玻璃內(nèi)氣流的傳熱，因此遮陽(yáng)隔熱的效率很高。幾種常用玻璃的熱工性能對(duì)比。1. 隔音性室外高分貝的噪音經(jīng)過(guò)有雙層玻璃和中空20毫米真空層過(guò)濾后使室內(nèi)噪音大幅度降低至35 分貝以下，隔音效果優(yōu)良。2.有利于防火：傳統(tǒng)的窗簾都是易燃品，一旦發(fā)生火災(zāi)，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(yán)重災(zāi)害，內(nèi)置百葉中空玻璃窗是非燃燒品，有效的減少火災(zāi)的發(fā)生機(jī)率，萬(wàn)一場(chǎng)地起火也不會(huì)產(chǎn)生有毒煙氣，因此對(duì)防火及減少災(zāi)害非常

9、有利。3.有利于清潔衛(wèi)生：普通的布藝或塑料窗簾，很易吸收灰塵、油煙等臟物，導(dǎo)致細(xì)菌、病毒和螨蟲(chóng)等孳生，并且清潔困難，容易傳染疾病。內(nèi)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(nèi)清潔衛(wèi)生。對(duì)于辦公室、學(xué)校、醫(yī)院、歌舞廳、體育場(chǎng)館等人流密等的公共場(chǎng)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(yīng)用除干凈衛(wèi)生外還可減輕清潔工作的勞動(dòng)強(qiáng)度及減少勞動(dòng)時(shí)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(yáng)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(chǎn)品呈豐富顏色，對(duì)可見(jiàn)光有適當(dāng)?shù)耐干渎剩瑢?duì)近紅外線有較高的反射率，對(duì)紫外線有很低的透過(guò)率，因此，也稱為陽(yáng)光控制玻璃。與普通玻璃比較，降低了遮陽(yáng)系數(shù)，即提高了遮陽(yáng)性能，但對(duì)傳熱系數(shù)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(chǎn)品對(duì)可見(jiàn)光有較高的透射率，對(duì)紅外線有很高的反射率，具有良好的隔熱性能，由于膜層強(qiáng)度較差，一般都制成中空玻璃而不單獨(dú)使用。4.2太陽(yáng)能貼膜玻璃英國(guó)萊斯特大學(xué)與1 家挪威公司合作研發(fā)的新型太陽(yáng)能電池， 能像玻璃貼膜一樣使用， 既透光又發(fā)電。這項(xiàng)革命性技術(shù)可在5 年內(nèi)投入使用， 有望把每1 扇窗子都變成1臺(tái)太陽(yáng)能發(fā)

11、電機(jī)。以往的薄膜太陽(yáng)能電池， 可與建筑完美結(jié)合， 又可作為1 種新型建筑材料， 但光電轉(zhuǎn)換效率和光致衰退率的不足， 讓其發(fā)展似乎遭受一定的瓶頸。新型的“貼膜” 太陽(yáng)能電池由挪威EnSolAS 公司設(shè)計(jì)， 原材料來(lái)自萊斯特大學(xué)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(fā)電必須有一部分的光被吸收， 但該材料的特點(diǎn)是在此時(shí)還透過(guò)一部分光，其“貼” 在玻璃門窗、透明屋頂及外墻的表面后，會(huì)讓使用者感覺(jué)像裝了淺淡的有色玻璃。4.3內(nèi)置可調(diào)遮陽(yáng)膜中空玻璃窗的構(gòu)造形式新型內(nèi)置可調(diào)遮陽(yáng)膜中空玻璃窗的構(gòu)造，它是由2 片5 mm 白玻構(gòu)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(yáng)系數(shù)不同的膜，一種是遮陽(yáng)膜，一種是透明膜。中空玻璃窗頂端有2 個(gè)主動(dòng)卷軸，底端為一個(gè)被動(dòng)卷軸。中空玻璃窗外側(cè)設(shè)有太陽(yáng)輻射照度表，可隨時(shí)測(cè)出室外太陽(yáng)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(dòng)機(jī)與頂端的2 個(gè)主動(dòng)卷軸。自動(dòng)控制系統(tǒng)可以根據(jù)室外太陽(yáng)輻射照度的檢測(cè)值，即時(shí)進(jìn)行自動(dòng)升降遮陽(yáng)膜，改變窗戶的遮陽(yáng)系數(shù)，從而滿足室內(nèi)熱舒適的需要。這種新型內(nèi)置可調(diào)遮陽(yáng)膜中空玻璃窗的工作原理是:窗戶外側(cè)的太陽(yáng)輻射照度表可以測(cè)出窗附近的即時(shí)太陽(yáng)輻射照度值，而后該測(cè)試值與電動(dòng)智能控制系統(tǒng)設(shè)定值可進(jìn)行對(duì)比，以判定高于或低于系統(tǒng)設(shè)定值，而后連接電動(dòng)智能控

13、制裝置，自動(dòng)進(jìn)行雙層玻璃之間膜的收起和展開(kāi)操作。根據(jù)不同的室外環(huán)境，匹配相適應(yīng)的膜組合形式，改變窗的遮陽(yáng)系數(shù)和傳熱系數(shù)，控制太陽(yáng)輻射透過(guò)玻璃窗進(jìn)入室內(nèi)的多少，為室內(nèi)提供舒適的熱環(huán)境。這種新型內(nèi)置可調(diào)遮陽(yáng)膜中空玻璃窗有自動(dòng)控制和手動(dòng)控制2 種方式，可以根據(jù)氣候和個(gè)人需要進(jìn)行調(diào)整。自動(dòng)控制有4 種控制模式:夏季遮陽(yáng)模式冬季保溫模式冬季得熱模式和夏季散熱模式內(nèi)置可調(diào)遮陽(yáng)膜中空玻璃窗的控制模式在夏季高溫季節(jié)，為了保證室內(nèi)環(huán)境的舒適、減少空調(diào)能耗，希望減少通過(guò)玻璃進(jìn)入室內(nèi)的太陽(yáng)輻射熱。當(dāng)室外太陽(yáng)輻射照度高于系統(tǒng)設(shè)定臨界值時(shí)，控制電路自動(dòng)選擇夏季遮陽(yáng)模式，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)使遮陽(yáng)膜展開(kāi)來(lái)阻擋太陽(yáng)輻射進(jìn)入室內(nèi)。當(dāng)膜

14、展開(kāi)至全玻璃窗的范圍時(shí)，自動(dòng)感應(yīng)裝置發(fā)出信號(hào)，電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。這時(shí)，窗的遮陽(yáng)系數(shù)變小、傳熱系數(shù)變小，可以抵擋部分太陽(yáng)輻射進(jìn)入室內(nèi)，大幅度降低室內(nèi)溫度，起到了良好的隔熱效果。當(dāng)室外太陽(yáng)輻射照度低于系統(tǒng)設(shè)定臨界值時(shí)，控制電路自動(dòng)選擇夏季散熱模式，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)使透明膜展開(kāi)，這時(shí)窗的遮陽(yáng)系數(shù)較大、傳熱系數(shù)較大，可使室內(nèi)空氣更好地向室外散熱。在冬季寒冷季節(jié)，為了保證室內(nèi)環(huán)境的舒適、減少建筑能耗，希望通過(guò)玻璃進(jìn)入室內(nèi)的太陽(yáng)輻射熱增加。當(dāng)室外太陽(yáng)輻射照度高于系統(tǒng)設(shè)定臨界值時(shí)，控制電路自動(dòng)選擇冬季得熱模式，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)使透明膜展開(kāi)來(lái)吸收更多的太陽(yáng)輻射。當(dāng)膜展開(kāi)至全玻璃窗的范圍時(shí)，自動(dòng)感應(yīng)裝置發(fā)出信號(hào)，電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)

15、動(dòng)。這時(shí)，窗的遮陽(yáng)系數(shù)變大、傳熱系數(shù)變大，可以讓更多的太陽(yáng)輻射進(jìn)入室內(nèi)，充分吸收熱能。當(dāng)室外太陽(yáng)輻射照度低于系統(tǒng)設(shè)置臨界值時(shí)，控制電路自動(dòng)選擇冬季保溫模式，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)使遮陽(yáng)膜展開(kāi)，阻擋室空氣向外散熱，30 mm 厚的中空層能防止室內(nèi)空氣熱能的散失，使室內(nèi)保溫性能大大提高，滿足了人們的需要。在過(guò)渡季，控制模式可以根據(jù)不同的氣候狀況和用戶需要進(jìn)行選擇。若白天室外溫度較高，需要阻擋太陽(yáng)輻射進(jìn)入室內(nèi)，可選擇夏季遮陽(yáng)模式;夜晚室外溫度較低，需要更多的太陽(yáng)輻射進(jìn)入室內(nèi)，可選擇冬季得熱模式。當(dāng)室外氣候復(fù)雜多變時(shí)，系統(tǒng)亦可關(guān)閉自動(dòng)控制裝置，進(jìn)行手動(dòng)操作，根據(jù)用戶的需求選擇合適的控制模式，實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)環(huán)境舒適的調(diào)

16、節(jié)。5、門窗玻璃的總結(jié)與展望。門窗玻璃由單層發(fā)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(jié)能、隔音、隔熱的方向發(fā)展。不久將可實(shí)現(xiàn)門窗玻璃的太陽(yáng)能發(fā)電。可以預(yù)見(jiàn)隨著門窗玻璃的發(fā)展，將會(huì)變得多樣化，節(jié)能化。個(gè)人關(guān)于門窗玻璃的設(shè)想，將不同種類的玻璃集成化，貼膜，內(nèi)置百葉窗。并且內(nèi)置一個(gè)薄層，充入稀有氣體，通過(guò)太陽(yáng)能而產(chǎn)生霓虹燈的效果。調(diào)節(jié)室內(nèi)環(huán)境。參考文獻(xiàn)（1）、低輻射平板真空玻璃（2）、國(guó)際第三代節(jié)能門窗玻璃_低輻射平板真空玻璃（3）、高效節(jié)能窗_內(nèi)置百葉中空玻璃窗（4）、內(nèi)置可調(diào)遮陽(yáng)膜的中空玻璃窗熱工性能（5）、新技術(shù)讓玻璃窗變身太陽(yáng)能電池

17、（6）雙層相變玻璃窗動(dòng)態(tài)熱調(diào)節(jié)過(guò)程研究、（7）、雙層玻璃窗保溫系數(shù)最優(yōu)解（8）、公共建筑玻璃窗的節(jié)能及應(yīng)用實(shí)例（9）、淺談內(nèi)置百葉中空玻璃窗的節(jié)能效果（10）、單_雙層玻璃窗對(duì)空調(diào)負(fù)荷的影響及其經(jīng)濟(jì)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(shì)