遮阳遮热的玻璃与薄膜:不影响采光又能使室内凉爽
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日本的“节电之夏”再度临近。继2011年之后,对电力短缺的担忧又在日本民间蔓延。日本政府2011年要求东京电力和东北电力辖区内节电15%。2012年还有核电重启问题,日本政府号召全国节电的可能性很大。
在耗电量达峰值的夏季白天节电尤为重要。日本资源能源厅推测称,普通家庭夏季白天耗电量的一半以上——53%为空调用电。就是说,如何减少空调的使用,是推进防暑措施的最大关键点。
对此能有所助益的是可使进入建筑物内的太阳光热能减少的遮热玻璃。
“夏日的白天,开冷气时从窗户等开口部位进入室内的热量占全部的73%”。
业界团体——日本建材与住宅设备产业协会公布了调查结果。73%的比例远远高于来自屋顶(11%)及外墙(7%)的热量。
反过来想,如果能用特殊玻璃,减少从开口部位进入的太阳热,便可有效减少进入室内的热量。
此前措施采光上是弱点
以前,人们一直使用可反射太阳光的热线反射玻璃来遮挡太阳光。这种玻璃还被称为镜面玻璃,其原理正如其字面意思一样,可像镜子般反射光线,以阻止太阳光的热量进入室内。在东南亚及中东等地区,恐怕有不少人都见过采用强反射玻璃幕墙的大楼。[!--empirenews.page--]
虽然这些玻璃能够以反射方式阻止热量进入室内,但同时室内的光线也会变暗。因此,重视采光的住宅、办公室及商业设施使用这种玻璃时,不得不降低遮热程度。
如何能使室内不变暗,又能高效反射热量呢?环保玻璃便是同时追求遮热和采光双重目的而开发的。环保玻璃是日本国内大型平板玻璃企业旭硝子、日本板硝子及中央硝子3家企业制造的Low-E多层玻璃的通用名称。Low-E是Low Emissivity的缩写,意思是低辐射。
旭硝子以“Sun Balance”、日本板硝子以“Pair Multi Reiborg”、中央硝子以“Pair Rex Twin Guard”等产品名称生产销售环保玻璃。
尽管市场上以前就有环保玻璃出售,但与有节能标准,且必须使用达标窗玻璃的欧美地区相比,日本目前尚未普及。而住宅版环保积分的导入与东日本大地震后节电意识的提高,令这种情况为之一变。
旭硝子玻璃公司市场开发室长花泽晴由表示,“2009年底实行住宅版环保积分制度之后,交易开始增加,地震后需求进一步猛增。2011年7月创下了销售额达到上年同月两倍的记录”。
据板硝子协会调查,目前环保玻璃在新建独立式住宅中的普及率达到了50%以上,现有住宅及公寓的更换需求也在不断增加。最近,大型写字楼、酒店及商业设施的采用也明显扩大。
反射红外线来遮热
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那么,环保玻璃为何能在不使室内变暗的情况下反射热量呢?下面通过与普通单层玻璃及热线反射玻璃相比较,来介绍环保玻璃的特性。
太阳光可按波长分为紫外线、可见光与红外线。与采光和遮热有关的是可见光与红外线。肉眼可以看到的波长范围是可见光线,如果这一光线的透射率下降,房间就会变暗。而红外线拥有太阳光约一半的热量,如果减小其透射量,就能提高遮热效果。
图1~图3所示为各种光的透射比例。普通平板玻璃以80%左右的高比例透过可见光线和红外线,因此日光照射时,室内会明亮而且变热。而热线反射玻璃对可见光线及红外线的透射率均降至20~30%,所以室内尽管可保持凉爽,但光线会变暗。而环保玻璃可在透过70%可见光线的同时,可使红外线的透射率降至10%以下。就是说,环保玻璃在确保接近于普通平板玻璃采光的情况下,具有与热线反射玻璃相当的遮热效果。
对环保玻璃的遮热及采光起到关键作用的是名为Low-E膜的金属膜。
环保玻璃与热线反射玻璃,均是以薄薄地涂上一层金属来遮挡太阳光线的,但二者的膜存在很大差别。热线反射玻璃在制造过程中在平板玻璃表面涂上钛及不锈钢等金属。而环保玻璃则是涂布多层细微至100~200纳米(1纳米为10亿分之一米)左右的银膜。
旭硝子玻璃公司技术统括室技术战略部统括主管清水润一表示,“配方不同、银膜的层数不同,玻璃的特性也就会不同。因为有Low-E膜,所以能够同时兼顾采光和遮热”。
环保玻璃之所以是两片平板玻璃的结合,是因为利用了原本为冬季保温而制造的双层玻璃的功能。冬季可防止室内热量散发出去。这种玻璃夏季能减少冷气、冬季可减少暖气的使用。据旭硝子推算,以独立式住宅为例,每年可使冷暖气费用削减35%。
日本板硝子除了银膜之外,目前还在开发使用氧化锡的Low-E膜。这是通过利用2006年收购的英国皮尔金顿拥有的玻璃制造方法而实现的。该公司BP事业本部、功能玻璃部的浅野修表示,“该技术适合大量生产大面积玻璃。制造成本也比银膜低,有助于普及”。[!--empirenews.page--]
因使用方便而受到青睐的遮热膜
贴在普通窗玻璃上使其具有遮热功能的窗用薄膜,也在地震后受到了消费者的欢迎。大型窗用膜企业住友3M于2007年开发并已上市的遮热膜“3M Scotchtint Window Film Multi Layer Nano系列”便是其中的典型代表。
传统型遮热膜也与热线反射玻璃一样,反射的热量越多,反射的可见光线越多,室内也就越暗。但Multi Layer Nano可像环保玻璃那样,可透过更多的可见光线并遮挡红外线。
Multi Layer Nano的反射层采用聚酯而不是金属。在50μm的厚度内构建了200多层聚酯,可选择以红外线为主的特定波长来反射。住友3M建筑市场技术部的五十岚MAYA表示,“可以调整各层的材质和厚度,来改变热量和可见光的透射率”。
采用窗用遮热膜与更换窗玻璃相比,简单易行而且成本低,因此使用普通玻璃的写字楼等的采用在增加。并可以只在自己公司所在的楼层贴膜。
2011年,位于东京千代田区的三井物产总部大楼共贴膜1万m2,2012年3月神奈川县逗子市政府也为共计500m2的窗户贴上了遮热膜。窗用遮热膜不仅遮热性能好,其能防止玻璃飞散的效果也备受关注。
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左边较暗部分是采用反射膜的效果,右边稍暗的部分是采用遮热膜的效果。亮度差别一目了然 |
如能运用既能遮热又不妨碍采光的环保玻璃或遮热膜,那么除了空调电费之外,还有望节约照明的电费。