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1 引言
我国是世界上年新建建筑量最大的国家，每年约有20亿m2 新建筑竣工，消耗的标准煤约6亿t，建筑能耗占国家总能耗的30%左右。建筑在CO2排放总量中，几乎占了50%。目前，国内大多数建筑还都属于高能耗建筑，民用建筑和公共建筑单位能耗水平是欧洲的4 倍、美国的3 倍。中国既有400 多亿平方米的建筑中，90%以上用的是不节能的玻璃。另外，数十亿平方米的公共建筑和数以千万平方米的玻璃幕墙，绝大多数用的也是非节能单片玻璃或普通的双层玻璃。
在世界能源越来越紧张的今天，建筑节能日益受到各国的重视，建筑节能在满足建筑环境要求的基础上降低运行能耗，已经成为建筑可持续发展的重要课题。低辐射(Low-E)中空玻璃由于具有优异的节能和环保特性，在众多的节能玻璃中脱颖而出，是目前最具潜力的建筑节能玻璃。
2 Low- E 中空玻璃的节能原理
窗玻璃的热量传递方式有3 种，即对流传热、热传导和辐射传热。Low-E 中空玻璃的传热过程见图1。其传热过程主要包括以下几个方面：(1)室外环境与构件外表面的辐射与对流;(2)各层玻璃板内部的热传导;(3)中空腔内气体的导热和对流;(4)中空腔玻璃板之间的辐射;(5)构件内表面与室内环境的辐射与对流。
与普通单片玻璃相比，一方面，由于中空玻璃具有导热系数较低的充气层，可以增加玻璃传热阻抗，减小总的热传导，降低传热系数(U);另一方面，由于中空玻璃其内部气体处于一个封闭的空间，气体不产生对流，而且气体的导热系数很低，因而对流和传导在中空玻璃的能量传递中占的比例较小，而辐射传热则是影响中空玻璃节能的重要因素。与普通玻璃0.84的辐射率相比，Low- E 玻璃的辐射率只有0.15 或更低，使用Low- E 膜玻璃替代普通中空玻璃，可以极大地降低玻璃的辐射传热，进而降低中空玻璃的传热系数。
另外，采用Low- E 玻璃还可以获得适当的遮阳系数(Sc)，优化阳光得热率与可见光透过率，最大限度地利用阳光资源。
3 Low- E 中空玻璃的节能性分析
3.1 玻璃的遮阳系数和传热系数
在玻璃的节能特性指标中，最主要的就是遮阳系数(Sc)和传热系数(U)这两项性能参数。Sc 直接反映玻璃对太阳的遮蔽效果，它体现的是玻璃的隔热性能。Sc 值高意味着透过玻璃进入室内的太阳辐射多，玻璃的隔热性能差。U是反映玻璃的温差传热特性，它体现的是玻璃的保温性能。在相同的室内外温差下，U 值低意味着玻璃因温差传热而传递的热能少，玻璃保温性能好。以6 mm单片白玻、6 mm中空白玻、6 mm单银Low- E中空白玻和6 mm双银Low- E中空白玻为例, 其Sc 和U 值见表1。
3.2 玻璃的节能效果比较
夏季，白天通过玻璃传入室内的热量计算公式为：
Q夏=U夏×△T夏+Io×Sc
式中，Q 夏为夏季传入室内的热量;U 夏为玻璃夏季的传热系数;△T 夏为夏季的室内外的温差; Io为太阳辐照度(取630W/m2);Sc为玻璃遮阳系数。冬季，夜间通过玻璃传入室内的热量计算公式为：
Q冬=U冬×△T冬
式中，Q 冬为冬季传入室内的热量;U 冬为玻璃冬季的传热系数;△T 冬为冬季的室内外的温差。假定上海某建筑使用的玻璃为10 000 m2;夏季使用空调制冷100d，空调制冷温度设定为26 ℃，夏季室内外温差取10 K;冬季使用空调制热120d，空调制热温度设定为18 ℃，冬季室内外温差取20 K;每天空调运行10 h。通过上述公式，计算6 mm单片白玻、6 mm中空白玻、6 mm 单银Low- E 中空白玻和6 mm双银Low- E 中空白玻的节能效果，见图2。
从图2 中的计算数据可知，采用双银Low- E 中空玻璃的节能效果最佳，与采用单片玻璃和普通中空玻璃相比，每年分别可节约电能约55%和43%。
4 Low- E 中空玻璃的环保性分析
通过上述的分析和数据显示，Low- E 中空玻璃有着非常显著的经济效益和建筑节能效果。从环保性分析，假定单位发电量所需消耗的标准煤以0.41kg/kW·h计算，按图2 的计算结果显示，与单片玻璃相比，采用双银Low-E 中空玻璃每年可节约用电43153kW·h，相当于减少约17692 t 标准煤的燃烧。众所周知，煤的燃烧会造成环境的严重污染，每燃烧1 t 标准煤，就会向大气中排放CO2 2.29 t，NOx0.007 6 t，SO2 0.015 t，烟尘0.0087 t。由此可以算出，采用Low- E 中空玻璃之后，可减少向大气排放有害物质的数量，计算结果见表2。
从以上计算数据可以看出，通过使用Low-E 中空玻璃，可以减少煤炭的消耗，从而减少CO2、SO2、NOx、烟尘等污染物的排放，对改善环境质量具有十分积极的作用。
5 结语
目前，我国建筑门窗的能耗占建筑围护部件总能耗的40%~50%。2008 年4 月1 日，新《节约能源法》全面实施，新的节能法在法律层面将节约资源确定为我国的基本国策。国家“十二五”规划提出，建筑业要推广绿色建筑、绿色施工，着力采用先进建筑材料、信息技术优化结构和服务模式。到“十二五”期末，我国建筑产品施工过程的单位增加值能耗要下降10%，新建工程要100%符合国家节能标准。为了实现我国“十二五”期间建筑节能的艰巨目标，使用Low- E 中空节能玻璃降低建筑物能耗势在必行。
