一、建筑玻璃节能理论

建筑玻璃节能的目标就是满足室内采光要求、冬季最大限度利用太阳的热能并抑制室内热量散失、夏季减少太阳热量进入室内，从而减少照明、供暖、制冷的能量消耗。

根据电磁波辐射原理，不同波段的电磁波到达玻璃表面将被分三部分，各部分相对与入射总能量的大小分别为透过率（T），反射率（R）和吸收率（A），并且T+R+A=1，其中被吸收的能量转化为物体的热能并以电磁辐射的形式向外传播，根据基尔霍夫辐射定律（Kirchhoff）吸收率A等于物体的辐射率E（Emittance），对于玻璃材料远红外波段可以认为透射率T＝0，吸收率A＝1，因此在此条件下辐射率高，能量散失的就多，能但如果通过镀膜等处理使玻璃表面对远红外反射率增加，吸收率就会降低，向外界辐射率就越小，相同时间内能量散失的就越少，按物理学定义将辐射率E低于0.15的玻璃称为低辐射（Low Emittance）玻璃即Low-E玻璃，因此理想条件下Low-E玻璃针对不同的要求在各波段应追求达到以下结果：

Low-E玻璃：

可见光至近红外波段0.38～3μm   T＝1，R＝0，A＝0，E＝0

远红外3～50μm     T＝0，R＝1，A＝0，E＝0

阳光控制型Low-E玻璃：

可见光波段0.38～0.78μm   T＝1，R＝0，A＝0，E＝0

红外波段0.78～50μm     T＝0，R＝1，A＝0，E＝0

普通浮法玻璃E＝0.84，为减少室内能量散失，降低辐射率E值，通过在玻璃表面镀制金属及金属氧化物薄膜，实现在保证一定可见光透过率的条件下，在最大程度上反射红外波段电磁辐射，达到对各波段电磁波选择性的透过和反射，目前市场Low-E玻璃产品E值控制大多在0.15～0.1，虽然尚未将不会达到以上理想结果，但已经具有良好的节能效果。

二、Low-E玻璃技术指标

Low-E玻璃的性能及节能效果主要体现在对太阳能波长300nm～2500nm范围选择性透过、反射和对热辐射4.5μm～50μm范围的反射性能，主要性能参数包括可见光透过和反射比、太阳能直接透过比、太阳能总透过比、遮蔽系数、辐射率、传热系数，以下说明各参数的使用特点：

l       可见光透过、反射比：在可见光光谱（380nm～780nm）范围内，透过、反射光强度百分比，并可通过透过和反射光谱获得玻璃的透过颜色和反射颜色性能；

l       太阳能直接透射比：在太阳光谱（300nm～2500nm）范围内，透过玻璃的紫外光、可见光和近红外光总能量百分比；

l       太阳能总透射比：在有些地方被称为太阳辐射得热系数（solar heat gain coefficient, SHGC），它包括太阳能直接透过部分（太阳能直接透过比）和被玻璃吸收的太阳能再向室内传递的热量，所以其值大于太阳能直接透过比；

l       遮蔽系数（shading coefficient，SC）：在相同条件下，透过玻璃的总太阳能与透过3mm透明玻璃玻璃的总太阳能之比，遮阳系数越小，阻挡阳光辐射的性能越好；

l       辐射率（E value，E值）：玻璃表面的热辐射率，反应玻璃表面对热辐射线的吸收及本身辐射热辐射的能力，是单片Low-E玻璃的主要性能参数，其大小与薄膜电性能成线性关系；

l       传热系数（U value，U值）：主要用于衡量中空玻璃节能性能，包含了传导、对流、辐射三种热量传递指标，有些测试标准和国家称为K值，并且采用不同的测试标准对同样的产品会有不同的结果，因此比较玻璃性能时需要采用相同的标准。

三、Low-E玻璃产品种类

Low-E玻璃产品从生产工艺技术角度分为在线和离线Low-E玻璃两大类。在线Low-E玻璃是在浮法玻璃冷却过程中完成，由含金属的溶胶直接喷射到热玻璃表面上，随着玻璃的冷却，形成半导体金属氧化物膜层，由于生产工艺的限制，利用该方法生产的玻璃产品品种单一，颜色仅有青色和无色两种，其中无色产品常因材质原因及膜层厚度而呈现微暗黄色，并且产品的可见光段、红外线段反射率一般玻璃加工企业无法控制，由于半导体金属氧化物薄膜本身材料性质的限制，在线Low-E玻璃E值标称为0.25，实际上更高，因此从物理定义来说已经不能称为低辐射玻璃。

离线Low-E玻璃生产方法是采用磁控溅射镀膜工艺，在洁净玻璃表面镀制多层复合膜，膜层中主要功能膜层一般为银（Ag）膜，其它膜层为辅助膜，达到提高膜层附着力、调节光学性能、提高膜层机械性能等作用。一般离线Low-E玻璃的辐射率低于0.15，大部分都在0.1左右，并且离线Low-E玻璃可见光段、红外线段反射率均受控可调，为业主和建筑设计师提供了更多更广的选择余地，因此离线Low-E玻璃已经成为了节能建筑玻璃的主要发展方向，同时目前也是市场的主流产品，一般情况下低辐射玻璃指的就是离线镀膜Low-E玻璃。

对于离线Low-E玻璃依据Ag膜的层数，在市场上主要存在单银和双银Low-E玻璃，其中单银Low-E玻璃占有市场75％～80％的份额，而所谓的三银Low-E玻璃玻璃产品，目前仍是刚刚引入的概念和仅有1～2家企业可以生产，市场份额几乎为零。从Low-E膜层的加工角度分为不可钢化和可钢化（可异地加工）产品，由于可钢产品增加了生产和后期加工的灵活性，因此“可钢”已经成为离线Low-E玻璃镀膜的一个必然性能要求。图2为单银、双银产品的光谱特征，表1为对应的产品性能数据。

表1 单银、双银Low-E产品性能对比

从以上数据可以看出双银产品E值相对较低，但单片Low-E玻璃不能正常使用，均需加工成中空玻璃后使用，形成中空玻璃后U值差距不大，即传热性能差距不大。但可以看出单银、双银产品更主要体现在对阳光的选择性上，双银产品在较高的可见光透过比条件下，有更低的遮阳系数，能够减少太阳的近红外热量进入室内，有着更好的选择性。

四、Low-E玻璃产品节能效果

我国气候多样，从节能的角度分析需要考虑对太阳能的应用，选择不同性能的产品。以下将结合北京、广州气候条件说明单银、双银Low-E产品的使用效果。

实验选择房子模型建筑面积为60m²，墙体面积为180m²，采用高绝热性材料，窗户面积86m²占总墙体面积的48%，每个面12%，计算采用NFRC2001标准，冬季室内温度为21℃，夏季室内温度为24℃。 表1为北京地区实验结果：Flo为单片6mm浮法玻璃，“+”号表示中空，Sc表示热反射玻璃，Le表示单银玻璃，Sle表示遮阳型单银玻璃，Dle表示双银玻璃，Ar表示充氩气。

北京地区

 北京属于典型的温带大陆性季风气候，年平均气温11.7℃。冬季寒冷漫长，冬季长达5个月，平均气温0℃以下有3个月（12月~2月）极端最低气温平原为-27.4℃。夏季月平均气温都在24℃以上。极端最高温多出现在 6月份，7月是全年最热月份，平均气温接近26℃，高温持久稳定，全年日照比较充足，也比较平均。

表2 北京地区节能玻璃产品使用效果