对于夏热冬冷及寒冷的北方地区,可以通过纳米涂膜中空玻璃的形式来弥补其在传热系数上的不足。选取下列中空玻璃配置进行模拟计算:(1)5TMI+9A+5;(2)5TMII+9A+5;(3)5TMIII+9A+5;(4)5+9A+5;(5)5Low-E+9A+5;(6)5TMI+9A+5+9A+5;(7)5TMII+9A+5+9A+5;(8)5TMIII+9A+5+9A+5(TM表示纳米隔热涂膜玻璃,I、II、III 分别为涂膜型号)。分别模拟计算各种配置的可见光透射比、太阳能总透射比、传热系数、遮阳系数,从而对比各种中空玻璃的光学热工性能,结果见表3。
由表3 可知,①比较可见光透射比及太阳能总透射比的值,3 种型号的涂膜中空双玻甚至三玻普遍高于Low-E中空双玻,因而有利于冬季太阳辐射热能的进入。②通过采用涂膜三玻配置可有效降低窗玻璃的传热系数,使得在保温(词条“保温”由行业大百科提供)效果上不逊色于Low-e 中空玻璃。③纳米隔热涂膜玻璃通过合理配置,可适用于夏热冬冷地区及寒冷的北方地区。
3 纳米隔热涂膜玻璃节能效果测试
以太阳为光源测试纳米隔热涂膜玻璃与普通玻璃的实际隔热效果,测试装置如图2 所示。
测试时间为2013 年9 月7 日12:00-16:00,在室外采用太阳作为测试光源,分别用3mm 纳米隔热涂膜玻璃与普通玻璃进行温度变化对比测试,温度自记仪每5min 记录1 次。
测试结果:如图2 所示,在同等条件下,覆盖纳米隔热涂膜玻璃的箱体温度升高明显较普通玻璃一侧缓慢,充分证明纳米隔热涂膜玻璃对太阳辐射热能具有明显的阻隔作用,在室内温度达到平衡时,纳米隔热涂膜玻璃室内腔体的温度比普通玻璃一侧低8℃左右。
4 纳米隔热涂膜玻璃节能量计算
以北京某政府建筑窗玻璃应用纳米隔热涂膜中空玻璃为例,该工程应用玻璃面积1429m2。通过使用纳米隔热涂膜中空玻璃,窗玻璃的遮阳系数从0.88 降至0.54,考虑到由于纳米隔热涂膜玻璃的使用导致冬季太阳辐照能量的吸收有损失,对夏季节能效果和冬季的能量损失分别进行计算。
(1)冬季计算条件:冬季采暖期为11 月至次年2 月共125 d,采暖季日照时间为8 h/d,共计1000 h;冬季逐时太阳辐照强度在东、南、西三向的平均值为79.3W/m2(依照北京居住建筑节能设计规范规定)。
(2)夏季计算条件:空调季5~8 月共122d,每天10h共1220h,夏季太阳逐时辐照强度在东、南、西三面的平均值为421.73W/m2(依据中国气象年鉴数据计算得)。基于上述条件计算得到该工程应用纳米隔热涂膜玻璃后的综合节能量,结果见表4。
由表可知,即便考虑到冬季太阳辐照能量吸收的损失,夏季节能量仍远远大于冬季热量损失量,全年理论节能量为2.05×105kW·h,综合节能效果显著。
5 结论
(1) 纳米隔热涂膜玻璃具有良好的可见光透过率和红外线阻隔率,是一种优异的遮阳型节能玻璃。与其他种类的节能玻璃相比,在夏季遮阳方面具有明显的优势,适合在南方地区进行推广使用。
(2) 纳米隔热涂膜玻璃与普通玻璃相比,遮阳系数可降低至普通玻璃的68%以下,在实验室条件下进行模拟对比测试,温度达到平衡时两者腔体内温差可以达到8℃,具有明显的隔热效果。
(3) 对于有遮阳需求和保温需求的北方地区,建议采用纳米隔热涂膜中空双玻或者三玻配置,玻璃自身传热系数可降低至2.0W/(m2·K),既可满足对夏季遮阳的要求,又能弥补冬季热工性能的不足。【完】