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【科普】低輻射玻璃的“輻射”到底幾個意思?

2017-11-14 12:40

1 什麽是低輻射玻璃?
 
低輻射玻璃,全稱為低輻射鍍膜玻璃,也可以稱為Low-E玻璃(Low Emissivity Coated Glass的簡寫),因其所鍍膜層具有極低的表麵輻射率而得名。
 
低輻射玻璃對波長範圍為380~780nm的可見光具有較高的透射比,有利於室內采光;對波長780~2500nm的太陽近紅外輻射具有較高的反射比,對於中遠紅外輻射也有較高反射比。通俗的講,低輻射玻璃在保證較高可見光透射比的前提下,既能反射大部分來自太陽的紅外輻射,也能降低室內外熱輻射能量的傳遞,具有優異的隔熱、保溫性能。
 
2 低輻射玻璃到底有沒有“輻射”?
 
如果您理解的“輻射”是類似手機、電腦發出的電磁輻射,答案是沒有,低輻射節能玻璃隻有對人體無害的紅外熱輻射。
 
當然嚴格科學意義上的紅外熱輻射也屬於電磁波,隻是與草莓视频app日常所說影響健康的“電磁輻射”是不同的波長而已。事實上,一切溫度高於絕對零度的物體都產生紅外熱輻射。無論是太陽星辰,還是山川海洋,都在無時無刻地產生熱輻射。人類、飛禽走獸、建築物,甚至一杯水,都是熱輻射源。顯然,低輻射節能玻璃是有熱輻射的。
 
低輻射玻璃的“低輻射”是指同樣的溫度條件下低輻射膜麵比普通玻璃麵向外輻射的熱量更低。其實和草莓视频app一般概念的電磁輻射是沒有關係的。
 
3 輻射率是什麽?
 
評價低輻射玻璃的性能時,草莓视频app常常提到膜麵輻射率,這到底是什麽東西呢?
 
國家標準GB/T 18915.2《鍍膜玻璃 第2部分:低輻射鍍膜玻璃》將輻射率定義為熱輻射體的輻射出射度與處在相同溫度的普朗克輻射體的輻射出射度之比。
 
聽起來似乎有點拗口,下麵草莓视频app來慢慢解釋。
 
在物理學中,用發射率這一物理量來表征實際物體的輻射接近於黑體輻射的程度。所謂發射率,也就是草莓视频app常說的輻射率(以下統一稱為“輻射率”),是指該物體在指定溫度時的輻射量與同溫度黑體的相應輻射量的比值。
 
低輻射玻璃的膜麵輻射率用來表征低輻射膜對紅外波段的發射性能。由維恩位移定律可知,建築玻璃表麵在可達到的溫度範圍內輻射出的峰值波長範圍屬於中遠紅外,所以低輻射玻璃的膜麵輻射率指的是中遠紅外波段的輻射率。
 
根據基爾霍夫定律——物體的輻射出射度=物體的吸收比×物體上的輻射照度,可知物體吸收輻射的本領越大,發射輻射的本領也越大,即物體的吸收比越高,輻射率也就越高。對一般物體來說,反射比+透射比+吸收比=1。所以低輻射玻璃的膜麵輻射率越低,說明對紅外波段的吸收比越低,反射比越高,節能效果越好。
 
低輻射玻璃的膜麵輻射率遠遠低於普通玻璃,普通玻璃的表麵輻射率高達0.84,而低輻射玻璃的膜麵輻射率通常不超過0.15,其中三銀低輻射玻璃的輻射率可低至0.02左右。打個比方,兩塊材質完全相同的玻璃,一塊鍍有低輻射膜,另一塊沒有鍍膜,放置在相同環境中,在表麵溫度相同的情況下,根據斯特藩-玻爾茲曼定律可知未鍍膜玻璃輻射出的能量約為低輻射鍍膜玻璃輻射出能量的5倍以上。
 
4 低輻射鍍膜中空玻璃是怎樣節能的?
 
低輻射鍍膜中空玻璃是指采用至少一片低輻射玻璃構成的中空玻璃。
 
眾所周知,紅外線具有熱效應。為了達到節能的目的,夏季應盡量減少紅外輻射進入室內,冬季應盡可能減少室內向室外的熱輻射。低輻射鍍膜中空玻璃既能反射太陽輻射中的大部分紅外輻射,也能降低室內外熱輻射能量的傳播。
 
下麵簡單分析一下低輻射膜在中空玻璃第二麵時,安裝普通白玻中空玻璃和低輻射鍍膜中空玻璃的建築在不同季節的室內溫度變化情況(不考慮玻璃表麵對太陽輻射的反射)。
 
1)夏季
 
普通白玻中空玻璃:太陽輻射照射在第一片玻璃的第一麵上,一部分透射到室內;一部分被第一片玻璃吸收並通過兩個表麵輻射中遠紅外,其中一部分中遠紅外輻射經第二片玻璃吸收並向室內輻射,使大量熱量進入室內。
 
低輻射鍍膜中空玻璃:太陽輻射照射在第一片玻璃的第一麵上,太陽輻射中少部分可見光和大部分近紅外輻射被反射回室外,大部分可見光和小部分近紅外透射到室內;一部分太陽輻射經第一片玻璃吸收並通過兩個表麵輻射中遠紅外,由於第一麵為玻璃表麵,輻射率高,第二麵為低輻射膜,輻射率低,中遠紅外大部分由第一麵向室外輻射,隻有很少一部分熱量傳遞給第二片玻璃,再由第二片玻璃室內傳導和輻射。
 
2)冬季
 
普通白玻中空玻璃:第二片玻璃吸收室內熱輻射和傳導產生的熱量,以傳導和熱輻射的形式將熱量傳遞給第一片玻璃,再經第一片玻璃傳向室外,導致室內熱量流失;
 
低輻射鍍膜中空玻璃:第二片玻璃吸收室內熱輻射和傳導產生的熱量,被第一片的第二麵低輻射膜反射回來,小部分被膜層吸收並向外輻射,經第一片玻璃吸收並輻射向室外。由於向室外傳播的熱輻射總量很低,室內熱量損失很少。
 
當然冬季低輻射玻璃的陽光得熱也明顯降低,但冬季日照時間短黑夜漫長,還是高性能的保溫更重要。
 
不難看出,使用低輻射鍍膜中空玻璃能有效避免夏季室溫增加,冬季室內熱量流失,從而在很大程度上降低空調、暖氣的能耗。
 
據相關計算,以山東省一戶120平方米的住宅建築為例,其門窗麵積為30平方米,將現有門窗換成低輻射鍍膜中空玻璃後,每年采暖可節約497千克標準煤,節能70%,製冷可節約423度電,節能31%,可減少二氧化碳排放1364千克,相當於種樹13棵。可見低輻射玻璃對節能減排具有巨大的潛力和意義。

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------ 責任編輯:中空玻璃材料專家
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