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LOW-E玻璃宣传中的几个问题（一）

发布时间：2010-03-13

【作 者】: 唐健正 李楠

【摘 要】:本文依据LOW-E玻璃的物理性能分析有关宣传中出现的不足之处，以利于正确宣传和推广LOW-E玻璃。

【关键字】:低辐射（LOW-E），红外反射，传热系数（K值）

    “中国玻璃”两次发表王耶的文章[1]，讨论了有关LOW-E玻璃宣传中的一些问题。这种讨论对于科学地宣传和推广LOW-E玻璃是有利的。本文将对这些问题作进一步的论述。
    正如[1]中指出的，在一些宣传文章和广告中片面渲染了LOW-E膜对热辐射的高反射所引起的节能作用，典型的说法如：“夏天LOW-E膜把室外远红外辐射反射回去，保持室内凉爽，冬天把室内的远红外辐射反射回去，保持室内温暖……。”类似的宣传使人误以为只要装上一片LOW-E玻璃就可达到很好的保温效果了。更有的广告称只要在玻璃上贴上该厂商生产的“LOW-E贴膜”，传热系数就可以降到1左右，比普通玻璃的保温性能提高六倍。这类宣传使一些读者误认为有了LOW-E玻璃或LOW-E贴膜就不必再用中空玻璃和真空玻璃了。另外有些宣传只强调LOW-E玻璃的保温作用，而不宣传LOW-E玻璃不仅有“高透型”，还有“遮阳型”，也有很好的遮阳隔热作用，使人误以为LOW-E玻璃只适用于北方地区。应该说不正确的宣传会产生明显的误导作用。
    下面先从单片LOW-E玻璃的保温性能入手来分析这类宣传的问题所在。
    1、单片LOW-E玻璃的保温性能如何？
    窗玻璃两侧即室内外的热交换可用示意图1说明，图中假设为冬季夜间，无太阳辐射，热量从室内传向室外。

    图1中空气导热是指气体分子无规则运动时互相“碰撞”而传递热能。空气对流传热是指各部分气体因温差而产生自然对流而传递热能。辐射传热的机理则与前二者有本质不同，是物体之间通过电磁波辐射、反射、吸收，透射等物理过程交换热量，其结果是将热量由表面温度高的物体传向温度低的物体，在图1情况下则是室内的墙壁、家具、人体等与窗玻璃进行辐射热交换。

    在室内外温差较大的情况下，图1所示上述三种传热中起主导作用的是对流传热。对流传热远大于空气导热，整个空气传热（对流加导热）又远大于辐射传热，图1中LOW-E膜在室内侧，可以减少室内侧的辐射传热量，对降低传热量有一定作用，对室外辐射传热则无影响，对两侧占主导地位的气体传热基本无影响，所以不能说有了LOW-E膜反射红外热辐射就可“保持室内温暖”。

    那么有了LOW-E膜对玻璃保温性能到底有多大改善呢？为了科学地定量地表示窗的保温性能，引入窗户的传热系数（简称K值，美国称U值）的概念，其定义为：当室内外空气温差为1度（1℃或1K）时，通过单位面积窗玻璃室内空气和室外空气之间传递的热功率，我国法定单位为Wm-2K-1。当然K值越小保温性能越好。传热系数的定义也适用于整窗、墙壁及屋顶等建筑围护结构。

    如图1中窗玻璃为5mm普通玻璃，按中国国家标准可算出K值约为6 Wm-2K-1[2]。那么如果换成LOW-E玻璃后K值能降低多少呢？

    图2给出美国伯克利—洛仑兹实验室M.Rubin教授等所作的玻璃K值模拟计算结果[3]，图中给出单片玻璃，空气层厚度为12.7mm的中空玻璃和双中空玻璃的“K值——辐射率ε”关系图。模拟的室外温度为-18℃，风速24kmh-1。图中用阿拉伯数字标明LOW-E膜所在位置，数字1表明LOW-E膜在从外数第1表面，依次类推。本文作者在M.Rubin的原图上加上了LOW-E真空玻璃的曲线。

    由图2上端的两条曲线可见，如果用膜辐射率为10%的单片LOW-E玻璃，当LOW-E膜在室内侧（图中第2表面），K值约为4.7 Wm-2K-1，比用普通玻璃（ε=84%）降低20%。当LOW-E膜在室外侧时，K值约为5.8 Wm-2K-1，与普通玻璃相比差别不大，主要是因为室外气体对流传热更大，使降低辐射传热的影响甚微。但即使K值达到4.7也远远不能满足节能窗的要求。建筑围护结构中墙体的K值远小于此值，正逐渐淘汰的三七砖墙K值约为1.8，各种新型墙体的K值已达到0.4-1.0之间，窗的K值起码也应达到三七墙的水平，而且由于窗框的K值大多在2.0以上，所以窗玻璃的K值必须作得更低才能“拉”低整窗的K值。

    总之，单片使用LOW-E玻璃的K值高，保温性能差。

    2、单片使用LOW-E玻璃K值高、保温性差的原因何在？
    图3给出传热系数（K值）构成图

    单片玻璃的热阻可根据玻璃的导热系数及其厚度算出，图1中5mm厚玻璃的热阻很低，只有0.007Wm-2K-1，所以根据（1）式算出的K值约等于6。

    对LOW-E玻璃可根据膜的辐射率对R内作些许修正，但正如M.Rubin教授的计算表明，修正后R内也增加不了太多。要降低K值，只有设法增加玻璃本身的热阻R玻，LOW-E中空玻璃和真空玻璃就是据此研发出来的节能玻璃产品[4]。

                         【下一页】
 

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