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镀膜玻璃的选用及国产与进口镀膜玻璃性能比较

时间:2022-04-29 来源网站:杭州化工机械网

镀膜玻璃的选用及国产与进口镀膜玻璃性能比较

摘 要:系统探讨了镀膜玻璃选用中应注意的主要问题,并提出原则性看法,对国产与进口镀膜玻璃的性能特点作了比较,分析了国产镀膜玻璃替代进口镀膜玻璃的可行性,对近几年镀膜玻璃出现的新品种作了概要介绍.关键词:镀膜玻璃;性能;选用;比较中图分类号:TQ171.72+4 文献标识码:ATHE SELECTION OF COATED GLASS AND THEIRCOMPARISON THAT OF MAKING IN CHINAWITH THAT OF importATIonZHANG Zong-quan(Department of Physics, Shananxi Normal University, Xi′an 710062,China) Abstract:The chief problem in using and selecting coated glass are discus sed, the property and the characteristic of them made in China is compared with that of importation. The possibility using that of making in China substitute for that of importation is analysed and the new kinds of coated glas srecently are introduced.Key words:coated glass; selection;property comparison1 引言

针对镀膜玻璃种类繁多,档次不一,性能指标直观性差给工程选用带来困难的问题,文〔1〕对目前常见镀膜玻璃的分类和各种镀膜玻璃的性能特点作了较系统的介绍.本文在文〔1〕的基础上,就实际工程选用时应考虑的主要问题及如何选择镀膜玻璃的光学、热学性能参数进行了讨论,并提出原则性看法,以期对外装修设计人员和建设单位的质量把关有所借鉴.针对目前普遍认为进口镀膜玻璃比国产镀膜玻璃好得多的现象,对国产和进口玻璃的性能从玻璃原片和设备性能等方面作了比较,认为国产优质镀膜玻璃本身代表了国际先进水平,因此国产镀膜玻璃替代进口镀膜玻璃是完全可行的.

镀膜玻璃是现代薄膜技术与传统建材结合的产物.薄膜技术是现代材料科学的重要分支,由于磁控溅射镀膜技术的出现,给薄膜工艺带来了革命性变化,而且使功能性薄膜产品的工业化生产成为可能.薄膜技术在建材领域的应用,使得新的有特定功能的镀膜玻璃不断涌现,本文就近年来出现的智能型镀膜玻璃作了概要介绍.2 镀膜玻璃的选用

镀膜玻璃虽然不是纯粹的外装饰材料,而一般又用在建筑物最显眼的地方.随着现代建筑愈来愈高,窗户、幕墙面积愈来愈大,对镀膜玻璃的节能性(作用)要求愈来愈突出.因此对于给定的建筑物,面对种类和档次繁多,且性能直观性差的镀膜玻璃,如何使选用达到装饰与节能兼得的效果,是建筑设计人员最先碰到的问题.2.1 镀膜玻璃选用中需考虑的主要问题

镀膜玻璃的选用,实际是综合选择过程.通常在膜层的理化性能(文〔1〕已介绍)符合要求后,考虑的主要问题是色彩、力学性能及光学与热学性能.2.1.1 镀膜玻璃的色彩选择

色彩的选择也就是装饰效果的选择.这是建筑美学涉及的问题,一般由建筑美学专家根据建筑物的功能、造型、外墙材料、周围环境及所在地域等综合择决.比如:政府、文化和卫生单位的建筑物,大多以中性色和冷色为基调,而商业场所、宾馆饭店等则以“张扬”色彩为基调,大多选用色彩鲜艳的金黄、玫瑰红、孔雀兰等.当然这并不是原则,往往因人的喜好和环境而异.但不宜一窝蜂,流行什么色,就选择什么色彩.往往愈流行,愈易过时.因此,选择时应考虑建筑物的“个性”表现,这方面应征求建筑美学专家的意见.2.1.2 镀膜玻璃力学性能的考虑

城市地价暴涨,高层建筑如雨后春笋般迅速拔起,人们为了追求舒适感,窗户面积越选越大.因此,从玻璃的抗风压能力等安全角度考虑对其力学性能的要求,不但是必要的,而且是必须的.

就玻璃本身讲,影响其抗风压能力的参数主要有两个,即单块玻璃面积和所使用玻璃的厚度.显然,在厚度相同的情况下,单块使用玻璃面积愈小,或长宽比愈大,可承受风压就愈大,反之则愈小.在实际工程中,对幕墙往往是根据当地风压,选择符合要求的分格大小或玻璃厚度;对窗户则更多的是根据面积及窗框分格方式确定、选择厚度.

由此可知,厚度选择的主要依据是当地所要求的抗压强度.这与本地区的最大风速、建筑物的高度及单块使用玻璃面积大小直接相关.简单的讲,当地风速愈大,建筑物愈高,单块使用玻璃面积愈大,则相应需选用的玻璃厚度就要增大.其中一个因素改变,玻璃厚度就要相应变化,即就是因地而异,因建筑物而异.

有关的建材手册及大的镀膜玻璃生产企业的产品说明书均给出了建筑高度、玻璃面积与厚度之间的关系图表,可供用户直接查取有关数据,但这都是以当地风压为依据.风压的计算,一般以当地气象部门提供的本地区最大风速,根据经验公式〔2〕作出估算.式中:P为风压(kg/m2),V为风速(m/s),C为风压系数,一般取C=0.8.

随着高层建筑不断发展,单以增加玻璃厚度已不能满足其抗风压强度的要求.这除与普通玻璃在高空破裂后形成的尖锐利角产生的不安全感有关外,玻璃厚度增加其成本剧增,相应的铝合金等配套材料的费用也大幅度增加.因此,对高层建筑,不论从安全角度,还是从经济角度都应选用安全玻璃,即钢化玻璃和夹层玻璃.钢化玻璃的抗风压强度是同种规格普通玻璃的4~5倍,而且破碎时,碎片呈蜂窝状钝角小颗粒,不易伤人.由于镀有金属膜的玻璃,对阳光中的红外线以吸收为主,故使用中玻璃温度明显比普遍玻璃高.因此,当整块玻璃受热不匀时,很易由于热应力而破裂.钢化玻璃热稳定性好,可承受温差达250~320℃,约为普通玻璃的4倍.

夹层镀镆玻璃是由普通镀膜玻璃与一般透明玻璃采用特殊工艺结合而成的.普通民用玻璃一般为二、三层,特殊用途可根据需要制作.夹层镀膜玻璃除具有普通镀膜玻璃的特性外,与同规格的钢化镀膜玻璃相比,虽然其抗风压能力要差一些,但其抗穿透性能是钢化玻璃的数十倍.由于中间胶片的作用,破裂后的玻璃亦不会掉落,故其安全性比钢化玻璃更优,特别适用于机要和金融部门.目前的超高层建筑更多的采用了夹层镀膜玻璃.2.1.3 镀膜玻璃的光学、热学性能参数及其选择

光学与热学性能反映的是玻璃的采光与节能特性,它是镀膜玻璃的首要性能指标.假若镀膜玻璃没有或达不到人们要求设定的对太阳光中的紫外线、可见光、红外线光谱特定的透射、反射和吸收特性,那么镀膜玻璃就与普通玻璃无异了.也正因为镀膜玻璃可以很容易地实现人们在不同玻璃、不同对象上对采光节能方面的不同要求,才使镀膜玻璃成了现代建筑的“时装”.

本文所述的镀膜玻璃仍然主要指热反射玻璃,即以反射、吸收太阳辐射能,减少空调费用为主要目的,故有必要了解太阳辐射能通过窗玻璃的传输情况及相关概念.

太阳光谱的能量分布见文〔1〕中图1,当太阳光照射到玻璃表面时,实际上光被分成了三部分,如图1所示:一部分光被玻璃反射,一部分直接穿透玻璃进入室内,另一部分则被玻璃吸收,转变成热能,使玻璃温度升高,再通过玻璃表面向室内外传递,即二次传递.二次传递是以辐射和对流的方式进行的.影响向室内外传递热量的多少,除了与玻璃两表面的热辐射系数有关外,更主要的是与室内外空气对流强弱程度有关.一般玻璃吸热后室外二次传递热量是向室内传递热量的3倍.

图1 太阳辐射通过玻璃的传输

众所周知:阳光反射、透射和吸收总和Ts+γs+αs=100%通常有色玻璃主要是以增大αs(吸收率),来减少透射率,从而达到节能目的,故又称为吸热玻璃.而镀膜玻璃则是以增大玻璃的γs(反射率)和αs来减小透射率(即阳光进入室内的量).由于镀膜玻璃的光反射较普通玻璃大幅度提高,一般可达到2~5倍,故称其为热反射玻璃.上述的对阳光反射、透射和吸收既是一种光学概念,同时又与玻璃的热性能直接相关.2.1.3.1 镀膜玻璃的光学性能

一般所说的光学性能,主要指镀膜玻璃对可见光(只占太阳辐能中的一部分,即:380~780nm范围)的传输特性.对于镀膜玻璃对可见光的传输,往往希望透射率尽可能高,既可以满足房间的采光要求,同时能减弱光污染.但至今还没有制造出一种全反射(吸收)红外、紫外线而百分之百透过可见光的镀膜玻璃,往往是膜层对各种光线都同时存在反射、透射和吸收作用,只有通过膜系的优化设计,来实现使某一方面的性能更突出罢了.从实际使用的角度考虑,大多数企业的镀膜玻璃说明书或样品上都标有玻璃的型号,标明了其主要的光学性能:,型号中前三项A、B、C一般为英文字母,用不同的字母组合说明该镀膜玻璃所采用的膜系.膜系既反映了膜层的组合,又代表着玻璃色彩,但不同企业字母代表的意思有所差异,故需要参阅相关说明书〔2〕.第四项N为数字,表示玻璃可见光的透射率,数字越大,说明镀膜玻璃透射率越高.需要说明的是,玻璃透射率在可见光范围内并不是恒定的数,它往往对不同波长(色度)的光有不同的透射率,型号表明的透射率只是平均值而已,但对实际应用已足够了.

玻璃可见光的透射率,间接反映了其它光学参数,透射率愈高,反射率就愈小,而吸收率则决定于膜系及玻璃本身的色泽.

镀膜玻璃的透射率是其选择中所涉及的主要参数之一,它是采光设计的依据.对于幕墙,由于采光面大,故从光通量方面考虑,选用透射率较高的镀膜玻璃为佳,一般以透射率为8%、10%的玻璃为主.窗户面积较小,相应选择透射率较高的玻璃,一般选择T≥14%的镀膜玻璃.2.1.3.2 镀膜玻璃的热学性能参数

热学性能表现了镀膜玻璃作为节能材料的特征.普通玻璃的导热系数虽然只有0.96W/m.K〔3〕,但其在太阳辐射区段热透射率达到90%以上,因此它的传热系数很大.据有关资料,单层玻璃(4~6mm)的传热系数为5.8W/m2.K〔3〕,镀膜玻璃的目的就在于减小玻璃的传热系数,即增大太阳辐射能进入室内的热阻.

(1)太阳辐射能的透射

由文〔1〕中图1可知,太阳光谱分布在280~2500nm范围,可见光只是其中的一部分,由于玻璃对不同波长的热传输特性,使得可见光与紫外、红外光的传输途径有所不同.由图1知,可见光的透射集中于直接透射中,而对红外光的透射大部分是通过吸收后的二次传递进入室内的,即太阳辐射能向室内的传输是由直接透射与间接透射组成的,因此降低内表面的传热系数是减小太

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