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节能玻璃的研究进展

日期:2026-06-10 浏览: 

  

节能玻璃的研究进展(图1)

  节能玻璃包括吸热玻璃,镀膜玻璃,中空玻璃和真空玻璃。其中镀膜玻璃又分为热反射玻璃和低辐射玻璃。目前最有效的节能方式就是多种形式的节能玻璃相互组合形成的中空玻璃或真空玻璃。

  普通的中空玻璃和真空玻璃:基本就是两块普通的玻璃,中间隔一层气体或者抽成一定真空,甚至中间填充二氧化硅气凝胶。

  可以有效阻止热量的传导与对流,起到一定的节能保温作用,但是由于采用的普通玻璃的热辐射效率高,对热辐射的阻止效果不好,保温性还不够理想。

  热反射玻璃:在普通玻璃表面镀上金属或者金属氧化物膜,降低玻璃的遮阳系数,限制太阳辐射直接通过,反射更多的太阳辐射,以达到遮阳的效果。

  由于热反射玻璃同着色玻璃一样,不具备光谱选择性,在降低太阳辐射的同时也降低了可见光透过。而且在近红外部分透过有上升趋势,反射率过高会导致光污染,过低又达不到节能的效果。

  低辐射玻璃:低辐射玻璃膜的表面辐射率低,远红外(4.5μm~25μm)反射率高,对可见光透过率适中。低辐射玻璃同反射玻璃最大区别是具有光谱选择性,它能够在降低太阳辐射透过的同时,保持很高的可见光透过率。所以低辐射玻璃的发展应用前景巨大,是节能玻璃应用的首选方向。

  材料大致分为:1、加有增透膜的金属膜,如TiO2/Ag/TiO2,ZnS/Ag/ZnS。2、掺杂的半导体薄膜,如Sn-In2O3。3、金属以及合金薄膜,如Au,Cu及Ni-Cu合金。

  吸热玻璃:在玻璃中添加一些金属离子或某些物质,使玻璃出现一些颜色,加强对光线的吸收,也降低阳光直接辐射,起到一定的节能效果。

  (1)着色玻璃对阳光范围内没有选择性,在降低阳光的透过的同时也降低可见光透过。

  (2)玻璃表面跟普通玻璃一样,没有任何低辐射,吸收的热量没有任何遮拦地散到室内,遮阳效果大打折扣。

  (3)在夏天由于大量吸热玻璃本身温度会升高发烫,温度可高达50℃,本身辐射率高,会引起人的不适感。

  中国镀膜玻璃生产工艺有离线法镀膜和在线法镀膜两种。其中离线镀膜法主要有真空阴极磁控溅射法和溶胶—凝胶浸镀法两种;在线镀膜法主要有固体粉末喷涂法、化学气相沉积法(CVD法)和雾化热分解沉积镀膜三种。

  辐射率e值:玻璃表面的热辐射率,决定玻璃表面对热辐射线的吸收以及本身热辐射的能力,一般离线的低辐射玻璃辐射率低于0.15,在线。

  热绝缘系数R:玻璃系数隔阻因温度差引起的热流量的能力,包括玻璃系统本身的热阻以及不同物质之间的界面的热绝缘系数。

  遮阳系数SC值:指波长为250nm到2500nm的太阳光直接透过玻璃与总辐射量的对比。

  可见光透过率:玻璃系统在波长380nm到780nm之间的直接透过与人眼明视觉光谱光视效率加权积分与直接辐射与人眼明视觉光谱光视效率加权积分比值。

  在国内,一般更注重视线遮蔽效果。使玻璃整体上看上去一致,不能因透过率过高而被外部看到室内情况导致大楼整体效果破坏,所以不宜单纯追求过高的透过率。

  指玻璃系统在波长为380nm到波长为780nm之间的反射与人眼明视觉光谱光视效率加权积分与直接辐射与人眼明视觉光谱光视效率加权积分比值。

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  就是人眼对玻璃制品感觉的颜色,用10℃IE65标准光源,色温6500K,对颜色量化,表示为L*,a*,b*,其中L*表示灰度,值越大表示越白,a*表示为红绿,值越大颜色越红,b*表示黄蓝,值越大颜色越黄。色差ΔE*ab单位为NBS

  100℃以下的物体辐射能量主要集中在2.5~50μm波长范围内,为远红外线。作为玻璃的镀膜,也应该保证对可见光具有很高的透过率。所以高红外反射率和高可见光透过率是低辐射镀膜玻璃的首要考虑的因素。

  自然界中热量的传递方式有三种:传导、对流和辐射。对于一块透明玻璃而言,其能量传递如图2所示。

  所谓的热增量总量为太阳能透过玻璃而进入室内的热量与室外传导到室内热量之和,其计算公式为:

  由于氮化钛具有高的红外光反射率,作为低辐射玻璃镀膜,可以有效降低玻璃的传热流量系数和遮阳系数。制备氮化钛薄膜采用物理气相沉积和化学气相沉积两种方法,常用的是化学气相沉积。制备的薄膜在可见光区的透射率达到60%,反射率小于10%,中红外反射率为71.5%。反应方程式为:

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  SnO2:F导电薄膜由于其可见光透过高,红外光反射高的特点,使其具有节能功效。采用超声雾化沉积方法制备SnO2:F导电薄膜,结果表明当F含量为6.7%的混合液制备的样品的可见光透过率为85%,红外截至波长为1800nm。

  由于采用溶胶-凝胶方法制备的SnO2薄膜具有高的电阻率,导致中红外发射率很低。通过掺Sb能大幅度提高SnO2薄膜电导率,并且具有较好的热稳定性能。

  所谓单银膜体系结构是指介质层/金属层(银膜)/介质层,如图1所示。介质层具有保护银城,避免氧化和与基层良好的结合性能。介质层一般是金属氧化物膜或者是类似的绝缘膜,一般采用TiO2。双银膜体系结构就是两个单银膜体系叠合在一起组成的。

  In2O3和SnO2按照一定的比例进行混合后采用热等静压工艺或者真空熔铸工艺进行加工成型,一般SnO2含量为7%~25%。该薄膜具有很高的可见光透射比和良好的电性能。

  ZAO薄膜在可见光区的高透射性和对红外光的高反射性,使能量保持在一封闭的空间里以起到热屏蔽的作用,可以大量节约能源,是节能玻璃镀膜的理想材料选择之一。

  低辐射玻璃因为具有高的红外反射率和适中的可见光透过率,同时降低了遮阳系数和热绝缘系数,从而是目前节能玻璃房展的主要方向。可以结合低辐射玻璃和中空玻璃组合成高效的节能玻璃体系,是目前节能应用的最佳选择方法。