在氣候炎熱地區(qū)，Low-E玻璃可以減少太陽熱量的吸收，有助于控制眩光；在溫帶地區(qū)，它可以限制室內(nèi)熱量的散發(fā)，保持室內(nèi)溫度。Low-E玻璃也可以為任何日照熱量過量的建筑如幕墻、玻璃走廊和暖房等解決熱量平衡問題。
1 當(dāng)前建筑領(lǐng)域節(jié)能減排現(xiàn)狀及目標(biāo)
二氧化碳非必要排放的主要原因之一是居民建筑以及商用建筑為了保持室內(nèi)舒適溫度而對能源的過度使用。在如今的大型建筑中，空調(diào)系統(tǒng)必不可少，而且未來的需求也會繼續(xù)增加。這不僅僅是由于在大型建筑（寫字樓、政府機(jī)構(gòu)等）中工作的人越來越多，也是因為全球變暖導(dǎo)致外部環(huán)境溫度增加，人們對室內(nèi)舒適度提出了更高的要求。對于居住環(huán)境來說，越來越多的人選擇使用空調(diào)來保持室內(nèi)的舒適溫度，特別是在大城市，通過開窗來調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度會給室內(nèi)帶來很多噪聲和灰塵，所以大部分人選擇關(guān)閉窗戶使用空調(diào)來調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度。空調(diào)系統(tǒng)改善了人們的居住和工作環(huán)境，對工業(yè)的發(fā)展和經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步也起到了積極的作用，但同時也帶來了更多的二氧化碳排放和能源消耗。所以要平衡二者的關(guān)系，關(guān)鍵是減少不必要的能源消耗，使其消耗最小化。要達(dá)到這一目的，可以通過提高空調(diào)系統(tǒng)的效率來實現(xiàn)，但另外一個行之有效的方法是減少空調(diào)的浪費性消耗，例如空調(diào)需要調(diào)節(jié)由于自然光照射產(chǎn)生的溫度增加。
我國是一個能源相對匱乏的國家，能源的人均占有量很低，而建筑能耗已占到全國總能耗的27.5%左右。數(shù)據(jù)顯示，我國每建成1 m 的房屋，約釋放出0.8 t CO 。房地產(chǎn)業(yè)、建筑業(yè)在碳排放占的比重達(dá)到了50%~60%，顯然已成為減排二氧化碳的“重災(zāi)區(qū)” 。減排二氧化碳，綠色建筑已成為國際建筑界主流發(fā)展方向。國家《“十二五”建筑節(jié)能專項規(guī)劃》提出：“試點夏熱冬冷地區(qū)節(jié)能改造。以建筑門窗、遮陽、自然通風(fēng)等為重點，在夏熱冬冷地區(qū)進(jìn)行居住建筑節(jié)能改造試點，探索該地區(qū)適宜的改造模式和技術(shù)路線。”2013年國務(wù)院《關(guān)于加快發(fā)展節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)的意見》也提出開展綠色建筑行動，而節(jié)能建筑門窗正是綠色建筑的重要組成部分。在建筑能耗中，通過玻璃門窗損失的能耗占到全部建筑能耗的40%~50%，而Low-E玻璃因能夠有效降低輻射傳熱達(dá)到節(jié)能65%的要求。目前，我國 Low-E中空玻璃的使用僅占整個建筑玻璃的15%左右，與歐美等發(fā)達(dá)國家75%~80%的比例差距很大。
2 Low-E玻璃的性能特點
Low-E（Low-Emissivity）玻璃，又稱低輻射玻璃，是相對熱反射玻璃而言的，是一種節(jié)能玻璃。Low-E玻璃的可見光透射率理論上最高可達(dá)95%，室外反射率為10%~30% ，圖1對Low-E玻璃的透射率和反射率作了簡要描述。因太陽輻射能量的97%集中在300~2 500 nm的波長范圍內(nèi)，故在這一波長范圍內(nèi)描述。
由圖1可以看出，Low-E玻璃對波長范圍380 ~780 nm的可見光具有良好的透射率和較低的反射率，而對具有熱效應(yīng)的紅外波段透射率幾乎為0，在保證充足自然光照明的情況下最大程度地隔絕了攜帶太陽光大部分熱量的紅外線，故Low-E玻璃對室外太陽光具有很好的傳光和隔熱性能。需要注意的是，對于不同氣候條件，可制作多種透過率的Low-E玻璃，使其滿足各種氣候條件下的需要。而對于玻璃的內(nèi)表面，相關(guān)研究表明，玻璃內(nèi)表面的傳熱以輻射為主，占58%，這表明減少熱能損失的最有效方法是抑制玻璃內(nèi)表面的熱輻射。普通浮法玻璃的輻射率高達(dá)84%，而Low-E玻璃的輻射率低至15%以下。因此，Low-E玻璃可大幅降低因輻射造成的室內(nèi)溫度向室外的傳遞。
3 建筑領(lǐng)域?qū)ΣＡ阅苄枨蟮姆治?/strong>
在當(dāng)前大力推進(jìn)節(jié)能減排的形勢下，對建筑物外門窗玻璃的選用提出了更高的要求，既要保證可見光的充分投射以達(dá)到采光的需求，又要盡量減少熱能的損失。下面對建筑門窗玻璃的具體需求作簡要分析。
上文已經(jīng)提到，太陽光輻射能量的97%來自300 ~2 500 nm的波長范圍內(nèi)，這是室外熱量的主要來源。而任何溫度高于絕對零度的物體都會以輻射紅外線的方式向外界輻射熱量，現(xiàn)代物理學(xué)稱之為熱散射，這部分熱量輻射集中在2 500 nm以上的長波段，這是室內(nèi)熱量的主要來源。以外門窗玻璃作為室內(nèi)外的分界線，在冬季或高緯度地區(qū)，建筑要求室外的輻射能量可以進(jìn)入室內(nèi)，而室內(nèi)的輻射能量盡量少地外泄。普通中空玻璃對太陽輻射能具有84%的透過率，白天室外輻射大部分可以傳輸?shù)绞覂?nèi)，而在夜晚或者陰雨天，室內(nèi)的物體熱輻射的80%被其吸收，玻璃溫度升高，繼而通過室內(nèi)外輻射和對流交換將熱量散發(fā)到室外，無法起到保持室內(nèi)溫度的效果。
若采用Low-E中空玻璃，在白天，太陽光短波照射在室內(nèi)物體上，這些物體被加熱后，將以長波的方式再次輻射，這些長波被Low-E玻璃反射回室內(nèi)；在夜晚和陰雨天氣，室內(nèi)物體的熱輻射有50%以上被其反射回室內(nèi)，僅有不到15%的熱輻射被其吸收后通過熱輻射和對流交換散發(fā)到室外。
在夏季或低緯度地區(qū)，建筑要求盡可能減少來自室外的熱量輻射，同時保證室內(nèi)通過空調(diào)系統(tǒng)維持的舒適溫度與室外有盡可能少的熱交換，即良好的絕熱性能。由于普通玻璃對太陽光具有很大的透射率，太陽光中攜帶的熱量大部分被帶到室內(nèi)，使室內(nèi)溫度升高，而空調(diào)系統(tǒng)維持的溫度由通過玻璃與室外進(jìn)行大量的熱交換，造成了極大的能源浪費。若采用Low-E玻璃，它的良好的光學(xué)性能保證了可見光可以大部分投射到室內(nèi)，而攜帶大量熱量的紅外線被反射到室外，隔絕了大部分來自室外的熱量。同時因為它具有良好的絕熱性能（絕熱性能反映了由與玻璃熱傳導(dǎo)和室內(nèi)外的溫差所形成的空氣到空氣的傳熱量，它與玻璃的輻射率直接相關(guān)），室內(nèi)由空調(diào)系統(tǒng)調(diào)節(jié)的溫度與外界的熱交換被盡可能地降低，也就最大程度上減少了能源的浪費性消耗。
綜上所述，Low-E玻璃在各種氣候條件下都有良好的表現(xiàn)，而針對不同的氣候條件，可以用具有不同透射率和反射率的Low-E玻璃來最大化地減少能源消耗。表1對各種不同玻璃、不同結(jié)構(gòu)玻璃的節(jié)能效果做出簡單對比。
4 歐洲對Low-E玻璃應(yīng)用的分析
來自荷蘭的TNO科學(xué)實驗室之前受托對Low-E玻璃在歐洲應(yīng)用產(chǎn)生的節(jié)能減排效果進(jìn)行了詳盡分析，這對于我國的節(jié)能建筑發(fā)展具有很好的借 鑒 意 義 。 歐 盟 制 定 的 節(jié) 能 減 排 目 標(biāo) 指 出 到2020年之前每年需要在建筑領(lǐng)域減少3億t左右的二氧化碳排放，TNO的研究報告表明，在建筑領(lǐng)域采用Low-E玻璃可以幫助完成5%~25%的節(jié)能減排目標(biāo) 。
這一報告分4種情況討論了采用Low-E玻璃帶來的節(jié)能效果。情況1：在所有安裝空調(diào)系統(tǒng)的新建建筑中使用Low-E玻璃；情況2：在除歐洲南部的所有新建建筑中使用Low-E玻璃用以代替空調(diào)系統(tǒng)；情況3：在所有安裝空調(diào)系統(tǒng)的新建建筑中使用Low-E玻璃，并且將安裝了空調(diào)系統(tǒng)的老舊建筑的玻璃更換為Low-E玻璃；情況4：采用與情況3相同的方法，但假設(shè)歐洲的空調(diào)使用率達(dá)到美國的水平（除南部地區(qū)外），65%的居民建筑和80%的非居民建筑使用空調(diào)，在南部地區(qū)65%的居民建筑和100%的非居民建筑使用空調(diào)。表2給出了這4種情況下使用Low-E玻璃所能帶來的節(jié)能減排效果。
報告指出，至2020年最可能出現(xiàn)的情況介于情況3和情況4之間。這表明不論建筑中是否采用空調(diào)系統(tǒng)，堅持使用Low-E玻璃可以完成5%~25%的歐盟建筑節(jié)能減排目標(biāo)。同時Low-E玻璃的使用在某些地區(qū)可以完全取代空調(diào)。
5 結(jié)語
隨著經(jīng)濟(jì)的快速增長，人們對居住、工作環(huán)境的要求越來越高。玻璃已經(jīng)由單純的采光材料向著裝飾性強(qiáng)、節(jié)約能源、控制光線、減小噪聲及改善環(huán)境等多種功能發(fā)展。美國在上世紀(jì)80年代末期，Low-E玻璃窗已占整個雙層玻璃窗市場的1/4以上，歐洲每年用量在5 000萬m 以上，全世界年用量已超過1.2億m 。德國政府1996年立法規(guī)定，所有建筑物都必須采用Low-E玻璃。考慮到我國Low-E玻璃使用量僅占所有建筑玻璃的15%左右，在建筑領(lǐng)域使用Low-E玻璃可以帶來更大的節(jié)能減排效果，且使用Low-E玻璃帶來的成本在長期來看遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于使用普通玻璃，對改善生活、工作環(huán)境，保護(hù)環(huán)境有著十分重要的意義。
