1、建筑门窗玻璃的现状和展望王华东（天津城市建设学院。天津，300384）摘要普通单层玻璃，传热系数高达6.4w/m2k左右，是砖墙的3到4倍。是我国目前常见的第一代门窗玻璃。中空玻璃，具有一定的隔声、隔热、防结露、降低冷辐射及增强玻璃的安全性等功能，传热系数减低至3.2w/m2k左右，是我国方兴未艾的第二代门窗玻璃。低辐射平板真空玻璃具有更优越的隔热、隔音、保温、抗风等性能，传热系数降至1.5w/m2k以下，是极力推荐的第三代门窗玻璃。此外，内置百叶中空玻璃窗，太阳能电池玻璃窗等也是应用实践。关键词玻璃 真空玻璃 太阳能 建筑节能 发展 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 王华东 10土木工程系测绘2班现代建筑越来越多的使用玻璃这种通透、轻盈的材料，以使建筑变得更加通透、开放。玻璃的大量使用在带来强烈现代感的同时，也给室内带进了大量的太阳辐射热，造成了能耗增大的问题。据一般统计，玻璃窗的散热损失是墙体散热损失的5 6倍，约占建筑总散热的1 /3 以上。夏季通过玻璃窗的入射所得热负荷占制冷机最大负荷的20% 30% ;冬季通过玻璃窗的热损失占供热负荷的30% 50%。随着节能减排的兴起，具有特殊功能的智能窗迅速成
6、为了研究热点。内置百叶中空玻璃窗、电致变色玻璃窗、可逆转的太阳能双层窗等，都有适应不同外界气候即时调节玻璃遮阳系数的功能，通过改变玻璃窗的传热系数，达到节省能耗的效果，并为室内提供了一个较为舒适的环境。1、 门窗玻璃使用现状。普通单层玻璃，传热系数高达6.4w/m2k左右，是砖墙的3到4倍。是我国目前常见的第一代门窗玻璃。中空玻璃，具有一定的隔声、隔热、防结露、降低冷辐射及增强玻璃的安全性等功能，传热系数减低至3.2w/m2k左右，是我国方兴未艾的二代门窗玻璃。低辐射平板真空玻璃具有更优越的隔热、隔音、保温、抗风等性能，传热系数降至1.5w/m2k以下，是极力推荐的第三代门窗玻璃。此外，内置百
7、叶中空玻璃窗，太阳能电池玻璃窗等也是应用实践。2、 门窗玻璃发展历经的过程门窗玻璃朝着更隔音、隔热、节能的方向发展。有单层玻璃，变为双层的中空玻璃，性能有了很大的进步。而真空玻璃节能性和环境舒适度比前者要高出50%，更是以往广泛使用的单片玻璃的6倍。中国的建筑能耗比日本高9倍，中国比欧美高23倍。中国现在有近500亿平方米的高能耗既有建筑，在建建筑中95%以上仍属高能耗建筑。如果延续目前的建筑能耗状况，建筑能耗将从当前占全国总能耗的28%左右增加到2020年的35%左右。再加上建材生产能耗占全国总能耗的17%左右，到时将近全国总能耗的一半将用于建筑、建材。所以当大量的研究转向节能的方向。内置百
8、叶中空玻璃窗，太阳能电池玻璃窗等应运而生。3、玻璃性能的比较中空玻璃风对热辐射的反射和屏蔽，能阻隔大部分的辐射传热。中空玻璃内的空腔达到20 毫米厚，加上百叶窗帘的作用阻挡了玻璃内气流的传热，因此遮阳隔热的效率很高。几种常用玻璃的热工性能对比。1. 隔音性室外高分贝的噪音经过有双层玻璃和中空20毫米真空层过滤后使室内噪音大幅度降低至35 分贝以下，隔音效果优良。2.有利于防火：传统的窗帘都是易燃品，一旦发生火灾，由布纱、化纤等物料制成的窗帘易着燃烧并释放大量的有毒浓烟，造成严重灾害，内置百叶中空玻璃窗是非燃烧品，有效的减少火灾的发生机率，万一场地起火也不会产生有毒烟气，因此对防火及减少灾害非常
9、有利。3.有利于清洁卫生：普通的布艺或塑料窗帘，很易吸收灰尘、油烟等脏物，导致细菌、病毒和螨虫等孳生，并且清洁困难，容易传染疾病。内置百叶中空玻璃窗不需使用布艺或塑料窗帘，清洁容易，有利于室内清洁卫生。对于办公室、学校、医院、歌舞厅、体育场馆等人流密等的公共场所，有利于避免人群交叉感染造成的传染病蔓延。在家庭中应用除干净卫生外还可减轻清洁工作的劳动强度及减少劳动时间。4、 新型玻璃的介绍4.1镀膜玻璃镀膜玻璃是在玻璃表面镀一层或多层金属、合金或金属化合物，以改变玻璃的性能。按特性不同可分为热反射玻璃和低辐射玻璃。热反射（阳光控制）玻璃，一般是在玻璃表面镀一层或多层铬、钛或不锈钢等金属或其化合物
10、组成的薄膜，使产品呈丰富颜色，对可见光有适当的透射率，对近红外线有较高的反射率，对紫外线有很低的透过率，因此，也称为阳光控制玻璃。与普通玻璃比较，降低了遮阳系数，即提高了遮阳性能，但对传热系数改变不大。低辐射（LOW- E）玻璃，是在玻璃表面镀多层银、铜或锡等金属或其他化合物组成的薄膜，产品对可见光有较高的透射率，对红外线有很高的反射率，具有良好的隔热性能，由于膜层强度较差，一般都制成中空玻璃而不单独使用。4.2太阳能贴膜玻璃英国莱斯特大学与1 家挪威公司合作研发的新型太阳能电池， 能像玻璃贴膜一样使用， 既透光又发电。这项革命性技术可在5 年内投入使用， 有望把每1 扇窗子都变成1台太阳能发
11、电机。以往的薄膜太阳能电池， 可与建筑完美结合， 又可作为1 种新型建筑材料， 但光电转换效率和光致衰退率的不足， 让其发展似乎遭受一定的瓶颈。新型的“贴膜” 太阳能电池由挪威EnSolAS 公司设计， 原材料来自莱斯特大学研究人员合成的1 种金属纳米粒子。这些直径10nm 左右的金属粒子， 被嵌入排列在透明化合物的矩阵中。尽管为了发电必须有一部分的光被吸收， 但该材料的特点是在此时还透过一部分光，其“贴” 在玻璃门窗、透明屋顶及外墙的表面后，会让使用者感觉像装了浅淡的有色玻璃。4.3内置可调遮阳膜中空玻璃窗的构造形式新型内置可调遮阳膜中空玻璃窗的构造，它是由2 片5 mm 白玻构成的中空玻璃
12、窗，2片白玻中间的30 mm 空隙中带有2 层遮阳系数不同的膜，一种是遮阳膜，一种是透明膜。中空玻璃窗顶端有2 个主动卷轴，底端为一个被动卷轴。中空玻璃窗外侧设有太阳辐射照度表，可随时测出室外太阳辐射照度值。中空玻璃窗顶端在窗框位置安装有控制电路板，连接电动机与顶端的2 个主动卷轴。自动控制系统可以根据室外太阳辐射照度的检测值，即时进行自动升降遮阳膜，改变窗户的遮阳系数，从而满足室内热舒适的需要。这种新型内置可调遮阳膜中空玻璃窗的工作原理是:窗户外侧的太阳辐射照度表可以测出窗附近的即时太阳辐射照度值，而后该测试值与电动智能控制系统设定值可进行对比，以判定高于或低于系统设定值，而后连接电动智能控
13、制装置，自动进行双层玻璃之间膜的收起和展开操作。根据不同的室外环境，匹配相适应的膜组合形式，改变窗的遮阳系数和传热系数，控制太阳辐射透过玻璃窗进入室内的多少，为室内提供舒适的热环境。这种新型内置可调遮阳膜中空玻璃窗有自动控制和手动控制2 种方式，可以根据气候和个人需要进行调整。自动控制有4 种控制模式:夏季遮阳模式冬季保温模式冬季得热模式和夏季散热模式内置可调遮阳膜中空玻璃窗的控制模式在夏季高温季节，为了保证室内环境的舒适、减少空调能耗，希望减少通过玻璃进入室内的太阳辐射热。当室外太阳辐射照度高于系统设定临界值时，控制电路自动选择夏季遮阳模式，电动机正转使遮阳膜展开来阻挡太阳辐射进入室内。当膜
14、展开至全玻璃窗的范围时，自动感应装置发出信号，电动机停止转动。这时，窗的遮阳系数变小、传热系数变小，可以抵挡部分太阳辐射进入室内，大幅度降低室内温度，起到了良好的隔热效果。当室外太阳辐射照度低于系统设定临界值时，控制电路自动选择夏季散热模式，电动机反转使透明膜展开，这时窗的遮阳系数较大、传热系数较大，可使室内空气更好地向室外散热。在冬季寒冷季节，为了保证室内环境的舒适、减少建筑能耗，希望通过玻璃进入室内的太阳辐射热增加。当室外太阳辐射照度高于系统设定临界值时，控制电路自动选择冬季得热模式，电动机反转使透明膜展开来吸收更多的太阳辐射。当膜展开至全玻璃窗的范围时，自动感应装置发出信号，电动机停止转
15、动。这时，窗的遮阳系数变大、传热系数变大，可以让更多的太阳辐射进入室内，充分吸收热能。当室外太阳辐射照度低于系统设置临界值时，控制电路自动选择冬季保温模式，电动机正转使遮阳膜展开，阻挡室空气向外散热，30 mm 厚的中空层能防止室内空气热能的散失，使室内保温性能大大提高，满足了人们的需要。在过渡季，控制模式可以根据不同的气候状况和用户需要进行选择。若白天室外温度较高，需要阻挡太阳辐射进入室内，可选择夏季遮阳模式;夜晚室外温度较低，需要更多的太阳辐射进入室内，可选择冬季得热模式。当室外气候复杂多变时，系统亦可关闭自动控制装置，进行手动操作，根据用户的需求选择合适的控制模式，实现对室内环境舒适的调
16、节。5、门窗玻璃的总结与展望。门窗玻璃由单层发展至中空玻璃，再至真空玻璃。然后玻璃中放置百叶窗，玻璃表面贴膜等手段，不断提高玻璃的性能。向着更加节能、隔音、隔热的方向发展。不久将可实现门窗玻璃的太阳能发电。可以预见随着门窗玻璃的发展，将会变得多样化，节能化。个人关于门窗玻璃的设想，将不同种类的玻璃集成化，贴膜，内置百叶窗。并且内置一个薄层，充入稀有气体，通过太阳能而产生霓虹灯的效果。调节室内环境。参考文献（1）、低辐射平板真空玻璃（2）、国际第三代节能门窗玻璃_低辐射平板真空玻璃（3）、高效节能窗_内置百叶中空玻璃窗（4）、内置可调遮阳膜的中空玻璃窗热工性能（5）、新技术让玻璃窗变身太阳能电池
17、（6）双层相变玻璃窗动态热调节过程研究、（7）、双层玻璃窗保温系数最优解（8）、公共建筑玻璃窗的节能及应用实例（9）、浅谈内置百叶中空玻璃窗的节能效果（10）、单_双层玻璃窗对空调负荷的影响及其经济性分析（11）、电致变色玻璃窗（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趋势
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