采用高效透光技术的玻璃，提高能源效率
在现代建筑领域，玻璃不再仅仅被视为窗户或立面的辅助材料。材料技术的进步已将玻璃转变为影响空间舒适度、居住者健康以及最重要的建筑能耗的关键要素。随着人们对节能环保建筑的需求日益增长，各种采用高效透光技术的玻璃创新产品应运而生。这些技术能够最大限度地引入自然光，同时减少多余的热量以及制冷和供暖负荷。本文将从节能的角度探讨玻璃的概念、技术类型、优势和应用。
为什么光传输很重要？
透光率是指可见光能够穿过玻璃的量。透光率越高，室内空间就越明亮，白天就无需依赖照明。然而，问题在于阳光不仅携带可见光，还携带热能（红外线辐射）和紫外线辐射。如果玻璃只是普通的“透明”玻璃，没有其他技术加持，光线虽然可以穿过，但热量也会散失，导致室内温度升高，空调需要更频繁地运转。而现代玻璃技术正是为了解决这个问题：在保持高透光率的同时，抑制有害的热传递和辐射。
在设计节能建筑时，理想情况下，玻璃应在以下两方面取得平衡：
– 高可见光透射率 (VLT)，实现最大程度的自然采光。
– 低太阳能热增益系数（SHGC）值，从而减少进入的太阳热量。
– 低U值，从而阻碍热量从外部传递到内部（或反之亦然）。
– 紫外线防护，保护室内材料和人体健康。
高效玻璃技术类型
1. 低辐射（Low-E）玻璃
低辐射玻璃是节能建筑领域最受欢迎的创新技术之一。它表面镀有一层薄薄的、几乎肉眼不可见的金属或金属氧化物涂层。这种涂层的工作原理是反射红外辐射：它能反射室外热量，防止夏季热量进入室内，并在天气较冷时保持室内温度。
低辐射镀膜的优势：
– 仍然能让可见光良好地进入。
– 通过热量控制降低空调/供暖负荷。
有助于保持更稳定的室温。
在印度尼西亚等热带地区，人们经常选择低辐射玻璃，因为它可以在不使室内过于昏暗的情况下抑制太阳热量。
2. 太阳能控制玻璃
太阳能控制玻璃专门用于减少入射太阳辐射。这项技术可以采用反射或吸收涂层的形式。与侧重于隔热的低辐射玻璃不同，太阳能控制玻璃倾向于从一开始就抑制太阳能。
主要优势：
– 减少眩光和热量。
– 适用于办公楼的宽阔外墙。
– 有助于提高日照强度高的建筑物的能源效率。
然而，某些类型的太阳能控制玻璃会降低透光率。因此，产品选择应考虑自然采光需求，以避免增加照明用电量。
3. 双层玻璃和三层玻璃（带空腔的多层玻璃）
这项技术采用两层或三层玻璃，玻璃层之间由空气或惰性气体（例如氩气）隔开。该空腔可有效阻隔热传递，显著提高隔热性能。
优点：
– 降低U值，使热量难以穿透。
– 改善热舒适性和声舒适性。
– 减少玻璃表面的冷凝。
对于热带气候，双层玻璃通常与低辐射玻璃或太阳能控制装置结合使用，以提高隔热性能。虽然初始投资较高，但长期的节能效益可以抵消成本。
4. 带特殊中间层的夹层玻璃
夹层玻璃由两层玻璃中间夹有一层薄膜（例如PVB）粘合而成。除了安全性（防碎防裂）之外，该夹层还具有阻挡紫外线、减少热量和眩光的功能。
好处：
– 具有高紫外线防护能力，减少家具和地板褪色。
可以提高视觉舒适度。
– 加强公共区域和高层建筑的安保。
5. 电致变色玻璃（智能玻璃）
电致变色玻璃是一种“智能玻璃”技术，通电后会改变其颜色深浅。用户可以根据需要调节透光率和透热率。
优点：
减少了对百叶窗/窗帘的需求。
– 更精准的眩光控制。
– 大面积采用玻璃幕墙的建筑具有巨大的节能潜力。
其局限性包括初始成本较高以及需要控制系统。然而，这项技术在高端建筑和绿色办公楼中正变得越来越受欢迎。
6. 光致变色玻璃和热致变色玻璃
除了电致变色玻璃外，还有一种玻璃可以根据光照强度（光致变色玻璃）或温度（热致变色玻璃）自动改变颜色。它的优点是无需电力即可实现颜色调节。这项技术有助于保持室内舒适度并降低温度，但其调节灵活性不如电致变色玻璃。
对能源效率的直接影响
透光性好的玻璃可以通过以下三种主要途径实现节能：
1. 白天减少使用灯光
高透光率和合理的开口设计，使自然采光能够满足大部分工作时间的照明需求。在办公楼中，照明节能效果显著。
2. 降低冷却负荷
在炎热气候下，最大的能源负荷通常来自空调。低太阳能热增益系数（SHGC）且隔热性能良好的玻璃可以减少太阳辐射热量的吸收，从而减轻空调负荷并降低能耗。
3. 提高舒适度和生产力
虽然并非总是直接以千瓦时 (kWh) 来衡量，但热舒适度和视觉舒适度会影响空间的品质。过热或刺眼的空间会促使居住者拉上窗帘、打开灯，最终增加能源消耗。
选择节能玻璃的重要参数
为了选择合适的玻璃，需要考虑几个技术参数：
– VLT（可见光透射率）：越高，越亮。
– SHGC值越低，进入的太阳热量就越少。
U值越低，隔热性能越好。
– 反射率：反射玻璃可以减少热量，但必须考虑其对环境的美观影响和眩光。
– 紫外线透射：对室内防护很重要。
没有一种玻璃类型是适用于所有情况的“最佳”选择。建筑朝向（东西朝向更热）、房间功能以及被动式设计策略（遮阳、悬挑、通风）必须综合考虑。
建筑实施：有效策略
玻璃技术与设计策略相结合会更加优化，例如：
– 使用遮阳篷、百叶窗或遮阳设施来减少直接照射。
– 调整窗户与墙壁的比例，使其不要过大。
– 最大限度地利用来自更稳定方向（例如南北方向）的光线，并控制东西方向的开口。
– 集成日光传感器和自动照明系统，使人工照明能够根据自然光的强度进行调节。
采用这种方法，高科技玻璃不仅“昂贵且复杂”，而且实际上可以产生可衡量的节能效果。
结论
采用高效透光技术的玻璃是打造节能建筑的关键因素。现代玻璃结合了高可见光透射率、太阳热控制和卓越的隔热性能，能够降低照明和制冷的电力消耗，同时提升室内空间的舒适度。低辐射玻璃、太阳能控制玻璃、双层玻璃、特种夹层玻璃和智能玻璃等创新技术，可根据设计和气候需求提供量身定制的选择。通过合理选择参数并与被动式建筑策略相结合，玻璃不再仅仅是美观的装饰元素，而是对能源效率和可持续发展的长期投资。
