建筑玻璃在公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中的選擇(一)

　　1. 前言

　　我國(guó)的能源消耗非常巨大，而建筑耗能占全國(guó)總能耗的1/4~1/3，為實(shí)現(xiàn)國(guó)家節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境的戰(zhàn)略，實(shí)施建筑節(jié)能勢(shì)在必行。我國(guó)的公共建筑數(shù)量多，建筑規(guī)模大，耗能十分巨大，浪費(fèi)也很?chē)?yán)重。在公共建筑的全年能耗中，大約50%~60%消耗于空調(diào)制冷與采暖系統(tǒng)，而在這部分能耗中，大約20%~50%是由外圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱所消耗，其中嚴(yán)寒地區(qū)約為50%，寒冷地區(qū)約為40%，夏熱冬冷地區(qū)約為35%，夏熱冬暖地區(qū)約為20%。在整個(gè)圍護(hù)結(jié)構(gòu)中，通過(guò)玻璃傳遞的熱量遠(yuǎn)高于其他圍護(hù)結(jié)構(gòu)。在現(xiàn)代化公共建筑中，大面積采用玻璃已成為趨勢(shì)，在玻璃幕墻和門(mén)窗中，玻璃面積與框材比較占控制地位，是玻璃幕墻和門(mén)窗傳熱的主要部位，因此如何正確地選擇設(shè)計(jì)玻璃，使得通過(guò)玻璃損失的能耗達(dá)到最小，滿(mǎn)足《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB50189的規(guī)定，符合國(guó)家節(jié)能設(shè)計(jì)要求，是公共建筑設(shè)計(jì)必須解決的重要問(wèn)題之一。本文就玻璃在公共建筑上的正確應(yīng)用與選擇進(jìn)行探討，以推動(dòng)玻璃在公共建筑上的應(yīng)用。

　　2．自然界的熱量形式

　　對(duì)于建筑物來(lái)說(shuō)，自然界中有兩種熱量形式，其一是太陽(yáng)輻射，能量主要集中在0.3~2.5μm波段之間，其中可見(jiàn)光占46%，近紅外線(xiàn)占44%，其他為紫外線(xiàn)和遠(yuǎn)紅外線(xiàn)，各占7%和3%。其二是環(huán)境熱量，其熱能形式為遠(yuǎn)紅外線(xiàn)，能量主要集中在5~50μm波段之間，在室內(nèi)，這部分能量主要是被陽(yáng)光照射后的物體吸收太陽(yáng)能量后以遠(yuǎn)紅外線(xiàn)形式發(fā)出的能量及家用電器、采暖系統(tǒng)和人體等以遠(yuǎn)紅外形式發(fā)出的能量。在室外，這部分能量主要是被陽(yáng)光照射后的物體吸收太陽(yáng)能量后以遠(yuǎn)紅外線(xiàn)形式發(fā)出的能量。太陽(yáng)輻射光譜曲線(xiàn)和熱輻射光譜曲線(xiàn)見(jiàn)圖1。

　　圖1 太陽(yáng)輻射光譜曲線(xiàn)和熱輻射光譜曲線(xiàn)

　　3．玻璃傳熱機(jī)理

　　普通浮法玻璃是透明材料，其透明的光譜范圍是0.3—4μm，即可見(jiàn)光和近紅外線(xiàn)，剛好覆蓋太陽(yáng)光譜，因此普通浮法玻璃可透過(guò)太陽(yáng)光能量的80%左右。

　　對(duì)于環(huán)境熱量，即5—50μm波段的遠(yuǎn)紅外線(xiàn)，普通浮法玻璃是不透明的，其透過(guò)率為0，其反射率也非常低，但其吸收率非常高，可達(dá)83.7%。玻璃吸收遠(yuǎn)紅外線(xiàn)后再以遠(yuǎn)紅外線(xiàn)的形式向室內(nèi)外二次輻射，由于玻璃的室外表面換熱系數(shù)是室內(nèi)表面換熱系數(shù)的三倍左右，玻璃吸收的環(huán)境熱量75%左右傳到室外，25%左右傳到室內(nèi)。在冬季，室內(nèi)環(huán)境熱量就是通過(guò)玻璃先吸收后輻射的形式，將室內(nèi)的熱量傳到室外。普通浮法玻璃的光譜曲線(xiàn)見(jiàn)圖2