玻璃的遮阳系数与建筑节能

全社会建筑节能意识的不断提高,建筑节能政策和标准得到了坚定不移地实施。这些都促使建筑界对玻璃提出了更全面、更严格的节能特性指标要求,也随之诞生了各式各样的新型节能玻璃。

    在现代建筑中,越来越多地开始使用玻璃幕墙铝。从居住建筑中流行的大面积落地窗到商用建筑中具有强烈视觉效果的全玻璃外壳,玻璃在外墙上所占的比例越来越大。同时全社会建筑节能意识的不断提高,建筑节能政策和标准得到了坚定不移地实施。这些都促使建筑界对玻璃提出了更全面、更严格的节能特性指标要求,也随之诞生了各式各样的新型节能玻璃。

    在玻璃的节能特性指标中,最主要的是遮阳系数和传热系数这两项性能参数。早期的建筑节能设计标准中,公规定了玻璃的传热系数,在随后的修订过程中,增加了对遮阳系数的简单限定。最近几年,新制定的标准中都增加了玻璃遮阳系数的详细限制指标。在建筑玻璃指标,因此无论是生产企业还是建筑设计人员都必须全面准确地理解遮阳系数的内容和应用知识。

    玻璃遮阳系数的定义

    建筑上使用三种类型的遮阳系数:玻璃(单片、中空等)的遮阳系数、包含框材在内的门窗遮阳系数、包括外遮阳装置或百叶影响的综合遮阳系数。其中玻璃的遮阳系数是基础,本文以此为主要内容进行分析和介绍。

    1.遮阳系数所检测的是太阳辐射的全光谱能量。包括300nm~2500nm波段的紫外光、可见光和近红外光,这些光射进入室内后都能间生热量。遮阳系数越小,进入室内的太阳光越少,能够产生的热量越小。遮阳系数低并不直接意味着可见光透过率也仰低,因为在保持可见光透过率不变时,降低近红外透过率也可以降低遮阳系数。

    2.遮阳系数不公包括太阳光直接穿透玻璃进入室内的部分,还包括玻璃二次热传递的能量。玻璃本体会吸收一部分太阳光的能量,自身温度升高,此时玻璃会通过辐射和对流的方式向室内进行第二次热传递。例如某种类型的茶玻太阳光直接透射比为50%,而它的太阳能总透射比为63%,多出来的13%能就是茶玻吸收热量后向室内二次传递的部分,越是着色深易吸收热量的玻璃,二次传递的热量越多。

    3.遮阳系数公是一个与3nm透明玻璃的比例值,不等于样品玻璃的太阳光总透射比。例如当玻璃的遮阳系数为0.5时,不能认为此块玻璃能让50%的太阳辐射热量进入室内,应理解为此玻璃能透过的太阳热量是标准3nm白玻透过热量的50%。当玻璃的遮阳系数为1时,表示此样品的太阳光总航向比等于标准3nm白玻的太阳光总航向比。遮阳系数为0时,表示样品既不能直接透过太阳光,又不能吸收后二次传递太阳光能量。

    4.遮阳系数控制的热量与传热系数控制的热量不是同一种热量。后者是指由温度差引起的热量传递(但存盘U值了太阳辐射的影响),前者主要针对的是太阳辐射。

    遮阳系数的检测与计算

    最常使用的检测玻璃遮阳系数的方法是通过实验室测量光谱数据进行计算得出。我国目前依据的标准是GB/T268,标准是ISO15099和ISO9050。这种方法也是最准确的,但很难测量门窗遮阳系数和综合遮阳系数,还是要通过计算得出。现在已经出现了式的利用自然太阳光进行户外或现场测试的大型装,能直接测量门窗和综合遮阳系数,但必须在晴天使用,测试周期长。

    在使用GB/T2680标准确定玻璃遮阳系数时,必须注意几个问题：

    1.作为基准使用的3nm透明玻璃太阳能总航向比取值为0.889,而国际上一般采用0.87。这意味着同样一块玻璃国外提供的数据会和国内不一样,例如一块太阳能总航向比为0.82的玻璃,按国外标准计算遮阳系数为0.94,按国内标准计算为0.92。因此在精确使用遮阳系数数据时,要清楚采用的是哪一个标准。

    2.此标准中需要测量的光谱范围是从350nm~1800nm,而国际上采用的是300nm~2500nm,后者是公认的太阳标准范围。造成此差别的原因是早期国内的分光光度计覆盖波长范围窄,而使用这两种波长范围计算出的遮阳系数会有轻微的差异。

    3.GB/T260中使用的表述词语是"遮蔽系数",缩写为Se,而不是遮阳系数,缩写为SC。二者在实际使用时简单看作是相同的,现在人们更习惯使用遮阳系数一诩。如果特别标出是"遮蔽系数"时,应仅限于使用GB/T2680中的标准玻璃基数0.889和350nm~1800nm光谱范围得出的数值。

      玻璃遮阳系数对建筑节能的影响

    现在建筑界越来越深刻地认识到了玻璃遮阳系数的重要性,也进行了大量的实验研究来分析对建筑节能的影响。在建筑节能上确定合适的遮阳系数时,需要考虑的影响因素比确定传热系数时考虑的因素要复杂。在北方严寒地区,冬季漫长,环境气温低,人们希望有更多的太阳辐射热量照射进入室内,提高室内的温度,降低对采暖能耗的需求,此时就需要高遮阳系数的玻璃。在南方炎热地区,日照强度大,人们希望太阳辐射尽可能少地进入到室内,热量进入的少自然就会降低空调摧负荷,因此低遮阳系数的颜色玻璃和镀膜玻璃就可以很好地发挥节能作用。在中部地区,如果窗玻璃的面积很大,就应该像炎热地区一样先用小的遮阳系数,反之应考虑较大的遮阳系数。

    在建筑上还要根据窗玻璃的朝向、是否有其他的遮阳措施、各方向的窗墙面积比等因素来综合考虑确定适合的玻璃遮阳系数。实际中必经对建筑物复杂的能耗计算,并结合节能设计标准才能最终选出科学的玻璃遮阳系数限制值。同时,也要考虑可见光透过率的限制要求,因为玻璃的遮阳系数降低时,大部分玻璃的可见光透过率也会相应降低,室内光强过弱会增大照明能耗,不利于于整体节能。