一、前言
中空low-e玻璃以其優(yōu)良的光、熱性能被廣泛地應(yīng)用于建筑門(mén)窗和玻璃幕墻工程。通常所用的Low-e玻璃都是離線工藝生產(chǎn)的，即將玻璃板表面清洗干凈，采用真空磁控濺射設(shè)備，在玻璃板表面鍍一層銀膜及多層功能膜，對(duì)玻璃光、熱性能起主要作用的是這層銀膜。鍍一層銀膜的稱(chēng)為單銀Low-e，鍍兩層銀膜的稱(chēng)為雙銀Low-e，鍍?nèi)龑鱼y膜的稱(chēng)為三銀Low-e。由于是采用真空磁控濺射工藝和設(shè)備在玻璃板上鍍Low-e膜，膜層與玻璃板表面之間是分子鍵，膜層與玻璃表面之間的牢固度較低，膜層本身較“軟”，易劃傷、磨傷，銀膜長(zhǎng)時(shí)間暴露在空氣中還易氧化、變性，因此離線Low-e玻璃膜也俗稱(chēng)“軟膜”。通常要將Low-e玻璃制作成中空玻璃，且Low-e膜位于中空玻璃空氣腔中，以保護(hù)Low-e膜不被劃傷、磨傷和氧化，即離線Low-e玻璃不能裸用。
在線Low-e玻璃是在浮法玻璃生產(chǎn)線上，在生產(chǎn)浮法玻璃的過(guò)程中，采用化學(xué)氣相沉積方法，在玻璃板表面鍍一層半導(dǎo)體氧化物膜，該膜層與離線Low-e膜具有相似的優(yōu)良光、熱性能，稱(chēng)為在線Low-e玻璃。在線low-e膜層與玻璃板表面之間是化學(xué)鍵，膜層與玻璃表面之間的牢固度較高，膜層本身非常“硬”，不易劃傷、磨傷，膜層長(zhǎng)時(shí)間暴露在空氣中也沒(méi)有氧化、變性問(wèn)題，因此在線Low-e玻璃膜也俗稱(chēng)“硬膜”。在線Low-e玻璃可單獨(dú)使用，即在線Low-e玻璃能裸用。
二、Low-e玻璃節(jié)能機(jī)理
Low-e是英文Low emission 的縮寫(xiě)，其中文意思為低輻射，Low-e 玻璃即為低輻射玻璃。任何物體，在絕對(duì)溫度0K以上，均向外輻射電磁波，也吸收電磁波，波段范圍通常為5—50 
，即通常所說(shuō)的環(huán)境熱量。一般情況下，物體的輻射能力等于吸收能力。物體輻射服從斯蒂芬—波爾茲曼定律：
式中：E——物體的輻射能流密度;T—物體的絕對(duì)溫度;C—物體的輻射系數(shù)，也等于吸收系數(shù)。
黑體的吸收系數(shù)Cb最大，即輻射系數(shù)Cb最大，Cb為5.68，其他物體稱(chēng)為灰體，其輻射系數(shù)C均小于Cb。物體的輻射系數(shù)C與黑體輻射系數(shù)Cb的比值稱(chēng)為該物體的輻射率 ，顯然物體的輻射率是小于1的常熟。輻射率較小的材料稱(chēng)為低輻射材料。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，離線Low-e玻璃膜的輻射率
應(yīng)不大于0.15;在線Low-e玻璃膜的輻射率
應(yīng)不大于0.25，即離線Low-e玻璃對(duì)環(huán)境熱量的輻射能力更低。
太陽(yáng)光譜和環(huán)境熱量波譜見(jiàn)圖1。在太陽(yáng)光譜中，能量主要集中在0.30—2.5
區(qū)間，其中0.30—0.384是紫外線，0.38—0.78
是可見(jiàn)光（詞條“可見(jiàn)光”由行業(yè)大百科提供），0.78—2.5
是近紅外線。環(huán)境熱量分布在2.5—40
之間，在太陽(yáng)光譜中，沒(méi)有遠(yuǎn)紅外線，即沒(méi)有環(huán)境熱量。
圖1 太陽(yáng)光譜和環(huán)境熱量波譜
平板玻璃的光譜見(jiàn)圖2。由圖2可見(jiàn)，在太陽(yáng)光譜范圍內(nèi)，平板玻璃透射率非常高，即對(duì)于太陽(yáng)光，平板玻璃幾乎是完全透明的，因此平板玻璃的遮陽(yáng)系數(shù)很大，遮陽(yáng)性能較差。在環(huán)境熱量波譜范圍內(nèi)，平板玻璃是完全不透明的，即透射率是零，所以平板玻璃具有保溫性能，可以作為建筑外維護(hù)材料使用。但平板玻璃的保溫性能較差，傳熱系數(shù)較大，其原因是在環(huán)境熱量波譜范圍內(nèi)，平板玻璃的吸收率非常高，反射率較低，當(dāng)平板玻璃兩側(cè)存在溫差時(shí)，平板玻璃吸收高溫一側(cè)的熱量而自身溫度提高，并將熱量傳遞的低溫一側(cè)，這就是平板玻璃保溫性能差的機(jī)理。
圖2 平板玻璃的光譜
Low-e玻璃的光譜見(jiàn)圖3。由圖3可見(jiàn)，Low-e玻璃在可見(jiàn)光范圍內(nèi)透射率仍然較高，但比平板玻璃已有所降低。在太陽(yáng)光譜中的近紅外線范圍內(nèi)，Low-e玻璃的透射率下降較多，即Low-e玻璃的遮陽(yáng)性能較好，遮陽(yáng)系數(shù)較低。在環(huán)境熱量范圍內(nèi)，Low-e玻璃的吸收率較低，反射率較高，當(dāng)Low-e玻璃兩側(cè)存在溫差時(shí)，Low-e玻璃將高溫一側(cè)的熱量反射回高溫一側(cè)，只將較少一部分熱量傳遞到低溫一側(cè)，這就是Low-e玻璃保溫性能好的機(jī)理。
圖3 Low-e玻璃光譜
三、單片在線Low-e玻璃應(yīng)用
既然在線Low-e玻璃膜層較“硬”，即可以單片使用。使用中應(yīng)將Low-e膜面設(shè)置在室內(nèi)側(cè)，見(jiàn)圖4。這樣做不僅保留了在線Low-e玻璃較好的遮陽(yáng)性能，也使其保溫性能達(dá)到最佳，即傳熱系數(shù)較低。降低在線Low-e玻璃傳熱系數(shù)的機(jī)理是：玻璃內(nèi)換熱系數(shù)為：
圖4 單片在線Low-e玻璃
式中：
——室內(nèi)表面換熱系數(shù); 
——室內(nèi)表面對(duì)流換熱系數(shù)，通常取3.6;
——室內(nèi)表面輻射換熱（詞條“輻射換熱”由行業(yè)大百科提供）系數(shù); 
——室內(nèi)表面輻射率。
對(duì)于普通玻璃，其表面輻射率為0.837，計(jì)算得普通玻璃內(nèi)表面換熱系數(shù)為8
。如果玻璃內(nèi)側(cè)有在線Low-e膜，例如取其輻射率
為0.1，則玻璃室內(nèi)表面換熱系數(shù)降至4.1
，普通單片玻璃傳熱系數(shù)一般為5.6——6.0
，單片在線Low-e玻璃的傳熱系數(shù)可降至3.4——3.7
，節(jié)能效果極為明顯。
夏熱冬暖地區(qū)建筑節(jié)能主要著眼點(diǎn)是玻璃的遮陽(yáng)系數(shù)，對(duì)玻璃的傳熱系數(shù)要求不高，在許多情況下傳熱系數(shù)要求在3.5—4.7
，采用單片在線low-e玻璃即可滿足對(duì)玻璃遮陽(yáng)系數(shù)和傳熱系數(shù)的要求。
夾層在線low-e玻璃應(yīng)用的技術(shù)與單片在線low-e玻璃相同，low-e膜也應(yīng)設(shè)置在室內(nèi)側(cè)，這樣設(shè)置玻璃的熱工性能表現(xiàn)最佳。如果low-e膜設(shè)置于夾膠層中，low-e膜對(duì)玻璃傳熱系數(shù)的貢獻(xiàn)降低至零，同時(shí)還可能產(chǎn)生PVB膠片與low-e膜不相容問(wèn)題，造成夾層在線low-e玻璃在使用中PVB膠片開(kāi)裂、失效。
四、中空在線low-e玻璃
中空玻璃周邊密封性能至關(guān)重要，如果密封性能不好，環(huán)境空氣就會(huì)進(jìn)入中空玻璃空腔，空氣中的水蒸氣也隨之進(jìn)入中空玻璃空腔中。當(dāng)空腔中水蒸氣濃度達(dá)到一定程度，中空玻璃就會(huì)出現(xiàn)內(nèi)結(jié)露現(xiàn)象，中空玻璃隨之失效。環(huán)境空氣進(jìn)入中空玻璃空腔的同時(shí)，空氣中的氧氣也隨之進(jìn)入空腔，當(dāng)空腔中氧氣濃度達(dá)到一定程度，離線low-e膜將發(fā)生氧化、變性，中空離線low-e玻璃失效。相對(duì)比較，中空離線low-e玻璃low-e膜氧化比內(nèi)結(jié)露更敏感，更易發(fā)生，且low-e膜氧化不可逆轉(zhuǎn)。中空玻璃周邊密封是相對(duì)的，氣體有滲透是絕對(duì)的。當(dāng)空氣滲透（詞條“空氣滲透”由行業(yè)大百科提供）量較少，中空玻璃尚未達(dá)到內(nèi)結(jié)露，但可能造成離線low-e膜的氧化。如果采用在線low-e玻璃構(gòu)成中空l(shuí)ow-e玻璃，由于在線low-e膜沒(méi)有氧化問(wèn)題，因此采用在線low-e玻璃構(gòu)成中空玻璃，可彌補(bǔ)中空玻璃密封性能欠佳的問(wèn)題。對(duì)于尚未達(dá)到內(nèi)結(jié)露，但有少量空氣滲透，采用離線low-e玻璃low-e膜可能會(huì)氧化、失效，但采用在線low-e玻璃則可保持該中空玻璃仍能正常使用。
五、超級(jí)節(jié)能中空玻璃
國(guó)家對(duì)建筑節(jié)能要求越來(lái)越高，對(duì)材料熱工性能要求越來(lái)越嚴(yán)，如北京地區(qū)自2014年起，居住建筑外窗的傳熱系數(shù)限值為1.5—2.0 
。由于窗框的傳熱系數(shù)普遍大于或遠(yuǎn)大于2.0
，因此要求玻璃的傳熱系數(shù)應(yīng)盡可能的低，以保證整窗傳熱系數(shù)達(dá)到2.0
以下。
常用的6+12A+6low-e(離線)中空玻璃的傳熱系數(shù)大約為1.8
，無(wú)法滿足整窗傳熱系數(shù)達(dá)到2.0
以下要求。如果組成中空玻璃的兩片玻璃都采用離線low-e玻璃。其傳熱系數(shù)僅降低0.1
，即為1.7 
，其原因是離線low-e膜只能位于中空玻璃空腔中，兩片low-e膜作用重復(fù)，作用沒(méi)有充分發(fā)揮。如果組成中空玻璃的外片采用離線low-e玻璃，內(nèi)片采用在線low-e玻璃，內(nèi)片玻璃的low-e膜設(shè)置于室內(nèi)側(cè)，見(jiàn)圖5。
圖5 超級(jí)節(jié)能中空玻璃
該中空玻璃兩片low-e膜各自充分發(fā)揮作用，則6low-e(離線)+12A+6low-e(在線)中空玻璃的傳熱系數(shù)可低至1.4 
，其優(yōu)良的熱工性能在許多對(duì)玻璃幕墻和建筑外窗要求高的建筑都可滿足要求，避免采用三玻兩腔中空l(shuí)ow-e玻璃，因?yàn)槿汕恢锌誰(shuí)ow-e玻璃產(chǎn)品成本高，且自重大，應(yīng)用成本也高。鑒于由一片離線low-e玻璃和一片在線low-e玻璃組成的中空玻璃熱工性能特別優(yōu)異，因此將其命名為超級(jí)節(jié)能中空玻璃，以有別于一般中空l(shuí)ow-e玻璃。我們相信，隨著超級(jí)節(jié)能中空玻璃認(rèn)知度的不斷提高，其市場(chǎng)應(yīng)用量會(huì)越來(lái)越大，其社會(huì)效益也會(huì)越來(lái)越受到行業(yè)褒獎(jiǎng)。
六、結(jié)束語(yǔ)
政策和法規(guī)是市場(chǎng)需求的風(fēng)向標(biāo)，市場(chǎng)需求是技術(shù)創(chuàng)新的原動(dòng)力，隨著國(guó)家不斷提高建筑節(jié)能的要求，超級(jí)節(jié)能玻璃及其系列產(chǎn)品將會(huì)得到不斷的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。
