关于Low-E玻璃的论文.doc

玻璃玻璃玻璃是重要的建筑材料随着对建筑物装饰性要求的不断提高玻璃在建筑行业中的使用量也不断增大然而当今人们在选择建筑物的玻璃门窗时除了考虑其美学和外观特征外更注重其热量控制制冷成本和内部阳光投射舒适平衡等问题这就使得镀膜玻璃家族中的新贵玻璃脱颖而出成为人们关注的焦点玻璃又称低辐射玻璃是在玻璃表面镀上多层金属或其他化合物组成的膜系产品其镀膜层具有对可见光高透过及对中远红外线高反射的特性使其与普通玻璃及传统的建筑用镀膜玻璃相比具有以下明显优势优异的热性能外门窗玻璃的热损失是建筑物能耗的主要部分占建筑物能耗的以上有关研究资料表明玻璃内表面的传热以辐射为主占这意味着要从改变玻璃的性能来减少热能的损失最有效的方法是抑制其内表面的辐射普通浮法玻璃的辐射率高达当镀上一层以银为基础的低辐射薄膜后其辐射率可降至以下因此用玻璃制造建筑物门窗可大大降低因辐射而造成的室内热能向室外的传递达到理想的节能效果室内热量损失的降低所带来的另一个显著效益是环保寒冷季节因建筑物采暖所造成的等有害气体的排放是重要的污染源如果使用玻璃由于热损失的降低可大幅减少因采暖所消耗的燃料从而减少有害气体的排放良好的光学性能玻璃对太阳光中可见光有高的透射比可达以上而反射比则很低这使其与传统的镀膜玻璃相比光学性能大为改观从室外观看外观更透明清晰即保证了建筑物良好的采光又避免了以往大面积玻璃幕墙中空玻璃门窗光反射所造成的光污染现象营造出更为柔和舒适的光环境玻璃的上述特性使得其在发达国家获得了日益广泛的应用我国是一个能源相对匮乏的国度能源的人均占有量很低而建筑能耗已经占全国总能耗的左右因此大力开发玻璃的生产技术并推广其应用领域必将带来显著的社会效益和经济效益玻璃的应用与发展在美国及欧洲低辐射译称娄义镀膜玻璃由于其优越的性能得到了极大的关注特别是德国的法规使玻璃有迅猛的发展欧洲的制造商是在年代末开始实验室研究的年美国的英特佩成功地将玻璃应用到建筑物上的优越性是无可质疑的从年开始的用量在美国以年的速度递增将来是否成为窗玻璃的主导地位还不得知但是业主和门窗公司都非常重视节能型的门窗而且今年的建筑物绝大多数是用它的节能效果来评定优劣的目前的两种玻璃生产方法在线高温热解沉积法在线高温热解沉积法玻璃在美国有多家公司的产品如公司的福特公司的这些产品是在浮法玻璃冷却工艺过程中完成的液体金属或金属粉沫直接喷射到热玻璃表面上随着玻璃的冷却金属膜层成为玻璃的一部分固此该膜层坚硬耐用这种方法生产的玻璃具有许多优点它可以热弯钢化不必在中空状态下使用可以长期储存它的缺点是热学性能比较差除非膜层非常厚否则其值只是溅射法镀膜玻璃的一半如果想通过增加膜厚来改善其热学性能那么其透明性就非常差离线真空溅射法离线法生产玻璃是目前国际上普遍采用真空磁控溅射镀膜技术用溅射法可以生产玻璃的厂家及产品有北美的英特佩公司的公司的福特公司的等和高温热解沉积法不同溅射法是离线的且据玻璃传输位置的不同有水平及垂直之分溅射法工艺生产玻璃需一层纯银薄膜作为功能膜纯银膜在二层金属氧化物膜之间金属氧化物膜对纯银膜提供保护且作为膜层之间的中间层增加颜色的纯度及光透射度垂直式生产工艺中玻璃垂直放置在架子上送入帕数量级的真空环境中通入适量的工艺气体惰性气体或反应气体并保持真空度稳定将靶材等嵌入阴极并在与阴极垂直的水平方向置入磁场从而构成磁控靶以磁控靶为阴极加上直流或交流电源在高电压的作用下工艺气体发生电离形成等离子体其中电子在电场和磁场的共同作用下进行高速螺旋运动碰撞气体分子产生更多的正离子和电子正离子在电场的作用下达到一定的能量后撞击阴极靶材被溅射出的靶材沉积在玻璃基片上形成薄膜为了形成均匀一致的膜层阴极靶靠近玻璃表面来回移动为了取得多层膜必须使用多个阴极每一个阴极均是在玻璃表面来回移动形成一定的膜厚水平法在很大程度上是和垂直法相似的主要区别在玻璃的放置玻璃由水平排列的轮子传输通过阴极玻璃通过一系列销定阀门之后真空度也随之变化当玻璃到达主要溅射室时镀膜压力达到金属阴极靶固定玻璃移动在玻璃通过阴极过程中膜层形成目前国产和绝大部分进口磁控溅射镀膜生产线的目标产品均是以镀制单质膜和金属膜为主的阳光控制膜玻璃这类产品工艺相对简单对设备的要求较低因此这些生产线不能满足镀制玻璃的要求溅射法生产玻璃具有如下特点由于有多种金属靶材选择及多种金属靶材组合因此溅射法生产玻璃可有多种配置在颜色及纯度方面溅射镀也优于热喷镀而且由于是离线法在新产品开发方面也较灵活最主要的优点还在于溅射生产的中空玻璃其值优于热解法产品的值但是它的缺点是氧化银膜层非常脆弱所以它不可能象普通玻璃一样使用它必须要做成中空玻璃且在未做成中空产品以前也不适宜长途运输玻璃的特点及功能太阳辐射能量的集中在波长为范围内这部分能量来自室外以下物体的辐射能量集中在以上的长波段这部分能量主要来自室内若以室窗为界的话冬季或在高纬度地区我们希望室外的辐射能量进来而室内的辐射能量不要外泄若以辐射的波长为界的话室内室外辐射能的分界点就在这个波长处因此选择具有一定功能的室窗就成为关键厚的普通透明玻璃对太阳辐射能具有的透过率白天来自室外的辐射能量可大部分透过但夜晚或阴雨天气来自室内物体热辐射能量的被其吸收使玻璃温度升高然后再通过向室内外辐射和对流交换散发其热量故无法有效地阻挡室内热量泄向室外中空玻璃对的太阳能辐射具有以上的透过率白天来自室外辐射能量可大部分透过但夜晚和阴雨天气来自室内物体的热辐射约有以上被其反射回室内仅有少于的热辐射被其吸收后通过再辐射和对流交换散失故可有效地阻止室内的热量泄向室外玻璃的这一特性使其具有控制热能单向流向室内的作用太阳光短波透过窗玻璃后照射到室内的物品上这些物品被加热后将以长波的形式再次辐射这些长波被窗玻璃阻挡返回到室内事实上通过窗玻璃再次辐射被减少到极大地改善了窗玻璃绝热性能窗玻璃的绝热性能一般是用值来表示的而值和玻璃的辐射率有直接的关系值的定义为标准条件下由于玻璃热传导和室内外的温差所形成的空气到空气的传热量其英制单位为英热量单位每小时每平方英尺每华氏温度公制单位为瓦每平方米每摄氏温度值越低通过玻璃的传热量也越低窗玻璃的绝热性能越好辐射率是某物体的单位面积辐射的热量同单位面积黑体在相同温度相同条件下辐射热量之比辐射率定义是某物体吸收或反射热量的能力理论上完全黑体对所有波长具有的吸收即反射率为零因此黑体辐射率为通常浮法白玻璃的辐射率为而大多数在线热聚合镀膜玻璃的辐射率在到之间磁控真空溅射镀膜玻璃的辐射率在到之间值得注意的是低的辐射率直接对应着低的值玻璃的辐射率越接近于零其绝热性能就越好一个节能采光系统的优越性必须体现在尽可能高的太阳总能量的透过而同时具有最低的值通过同时考虑能量的获得和热的损失建立了能量平衡方程式最好的能量平衡特性的采光系统是真空磁控溅射镀膜中空玻璃尽管单层玻璃其太阳能的透射为最大但它的值及值却最差因此不能满足好的能量平衡的需求单纯高的太阳能透射能有效地保持这些能量就不能认为它是节能材料镀膜中空玻璃是一种较好的节能采光材料它具有较高的太阳能透射非常低的值并且由于镀膜的效果玻璃反射的热量回到室内使得窗玻璃附近的温度较高人在窗玻璃附近也不会感到太大的不适而应用窗玻璃的建筑其室内温度相对较高因此在冬季可以保持相对高的室内温度而不结霜这样在室内的人也会倍感舒适玻璃也能够阻挡大量的紫外线透射防止室内的物品退色