建筑玻璃:需要考虑的 6 种玻璃技术



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玻璃在建筑应用中可以采用多种形式,包括幕墙、可操作的窗户、店面、天窗和建筑玻璃。

虽然玻璃窗具有从建筑使用者、业主或建筑角度考虑的无数特性,但在能源法规和标准中特别提到的特性是 u 值(通常也称为 u 因子)和太阳能热增益系数 (SHGC)。

基本的玻璃因素

U 值表示热传递率,或通过单位面积的材料或结构组件和边界空气膜的热传递,由每侧环境之间的单位温差引起,以 Btu/hr-sq ft-°F 为单位测量。

SHGC 是通过开窗区域进入空间的太阳热量增益与入射太阳辐射的比率。太阳热增益包括直接传输的太阳热量和吸收的太阳辐射,然后再辐射、传导或对流进入太空。

开窗面积(至少就 ASHRAE 90.1 而言)是指使用粗糙开口测量的总面积,包括玻璃、窗框和框架。因此,当标准要求装配最大值时,我们需要考虑的不仅仅是玻璃中心值。

玻璃和冷负荷

通常,有关建筑玻璃窗的决策可以贡献建筑所需冷负荷的 20% 以上。在能源效率至关重要的建筑中,日益严格的能源法规要求和绿色建筑评级系统迫使高性能围护结构组件的规范变得越来越重要。

因此,特定的窗户性能信息(如 u 系数和遮阳系数/太阳能热增益系数)正成为项目施工文件中越来越重要的方面。目前市场上有几种高性能窗户设计策略,可在保持视觉特性的同时最大限度地提高效率。从本质上讲,窗户的能源效率取决于其框架、玻璃和操作。

框架可以传导热量,并且由于它们通常是金属,因此热量可能很大,因此铝框架应始终具有隔热功能(框架内外和窗框之间的绝缘塑料条)以减少热量损失和框架 u -因素。也可以选择复合材料、木材、玻璃纤维和乙烯基材料(但通常仅限于住宅用途)。它们在成本、维护和寿命方面都有优点和缺点(更多信息请访问 http://www.energysavers.gov/your_home/windows_doors_skylights/index.cfm/...)。

操作是商业建筑中通常有争议的另一个方面,因为玻璃窗大多是固定的(意味着它不会打开)。一些操作(遮阳篷、平开窗和漏斗)的漏风率比其他操作低,双悬或滑动),应考虑可操作的窗户。

最后,最大的变量是玻璃类型……对于每种应用,都没有“一刀切”的玻璃。同一建筑物的最终选择甚至可能因墙组件中的方向或位置而异。方向、气候和建筑设计等因素在这里都发挥着作用。由于可以结合使用玻璃技术,因此有多种类型可供选择。主要技术可分为六大类,如下所述:

六种需要考虑的玻璃技术

气体填充:在具有多个窗格的玻璃组件中,添加气体填充有助于提高组件的热性能,通过提供额外的热流阻力来降低窗户的 u 值。使用的气体是惰性气体(不容易与其他元素反应),通常是氩气和氪气。氩气较便宜,但氪气具有更好的热性能。

吸热色调:这种色调会改变玻璃的颜色以吸收大部分传入的太阳辐射,从而降低 SHGC、可见光透射率和眩光。然而,一些热量仍然可以通过传导和辐射传递,这意味着色调不会降低窗户的 u 值。

中空玻璃:中空玻璃是指具有两块或多块玻璃(如双层玻璃或三层玻璃)的窗户。绝缘是通过将玻璃板隔开并将它们密封以形成一个带有气隙的单个单元来实现的,这有助于阻止热流。这会降低 u 值和 SHGC。

低辐射 (Low-E) 涂层:此类涂层控制通过带有隔热玻璃的窗户的热传递。

显微薄的金属或金属氧化物层直接沉积在玻璃板的表面上。这些涂层减少了从一块玻璃到另一块玻璃的红外辐射,降低了窗户的 u 值(但也会降低可见光透射率)。Low-e 涂层可用于高、中或低太阳能增益。

低辐射涂层应涂在外玻璃板上以防止热量进入,并涂在玻璃内板上以保持房屋内的热量。与非涂层窗户相比,使用这些涂层生产的窗户通常成本高出 10-15%,但可减少多达 30-50% 的能量损失。

反射涂层:反射涂层通常由薄的金属层组成,例如银、金或青铜。这些涂层减少了太阳辐射的传输,同时阻挡了比热量更多的光。因此,可见光透射率和眩光显着降低,SHGC 降低较少。

光谱选择性涂层:这些涂层是一种特殊类型的低辐射涂层,可过滤掉通常通过绝缘玻璃传输的 40-70% 的热量,同时允许全部光传输。

这种涂层反射特定波长(如红外线),但对其他波长(如可见光)保持透明。这导致低 u 值和低 SHGC 以及高可见光透射率。

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