津市市 瑞晶钢化玻璃有限公司
Jinshishi Ruijing Glass Co., Ltd.

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什么是Low-E镀膜玻璃?

在美国及欧州,低辐射(Low-E)(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"Wschvo"法规,使"Low-E"玻璃有迅猛的发展。
  欧州的制造商是在60年代末 开始实验室研究"Low-E"的 。1978年,美国的英特佩(interqane)成功地将"Low-E"玻璃应用到建筑物上。
  "Low-E"的优越 性是无可质疑的 。从1990年开始,"Low-E"的用量在美国以年5%的速度递增 。将来,"Low-E"是否成 为窗玻璃的主导地位还不得知,但是业 主和铝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。 "Low-E"玻璃的 二种生产方法是:
  一、在线高温热解沉积法:
  在线高温热解沉积法"Low-E"玻璃在 美国有多家公司的产品。如PPG公司的 Surgate200,福特公司的Sunglas H.R"P"。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"Low-E"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"u"值只是溅射法"Low-E"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。
  二、离线真空溅射法:
  用溅射法可以生产"Low-E"玻璃的 厂家及产品有北美的英特佩公司的"LnplusNetetralR",PPG公司的Sungatel00,福特公司的SunglasHRS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"Low-E"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,送入大的真空室内 。真空室 内的压力将随之减小。垂直安 装的阴极靶溅射出金属原子,沉积到玻璃基片上,形成膜层 。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。
  溅射法生产"Low-E"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"Low-E"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"Low-E"中空玻璃其"u"值优于热解法产品的"u"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。
  对于住宅用中空玻璃, 总是希望采光性能好, 同时能 阻挡全部紫外线及部分红外线 。所幸的是 "Low-E"玻璃具有这样的功能:
  太阳辐射能量的97%集中在波长为0.3-2.5um范围内,这部分能量来自室外 ;100℃以下物 体的辐射能量集中在2.5um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2.5um这个波长处。因此,选择具 有一定功能的室窗就成为关键。
  3mm厚的普 通透明玻璃对太阳辐射能具有87%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89%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。
  Low-E中空玻璃对0.3-2.5um的太阳能辐射具有60%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50%以上被其反射回室内,仅有少于15%的热幅 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 。Low一E玻璃的这一特性,使其控 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"Low-E"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85%,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"u"值来表示的,而"u"值和玻 璃的辐射率有直接的关系。
  "u"值的定义为:ASHRAE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、"u"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100%的吸收。即反射率为零。因此,黑体辐射率为1.0。
  通常,浮法白 玻璃的辐射率为0.84。而大多数在线热聚合"Low-E"镀膜玻璃的辐射率在0.35到0.5 之间。磁控真空溅射"Low-E"镀膜玻璃的辐射率在0.08到0.15之间。值得注 意的是低的辐射率直接对应着低的"u"值 。玻璃的 辐射率越接近于零,其绝热性能就越好,"Ueg"值同窗 组件结构和面向关系见下
   窗组件结构 UF G Ueg
    面北 面南 面西 面东
单片 0.76 87 0.57 0.39 0.48 0.48
中空12mm 0.46 75 0.30 0.14 0.22 0.22
双层中空充气 0.32 66 0.18 0.04 0.11 0.11
“Low-E”中空 0.26 62 0.13 0.002 0.07 0.07
   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 "u"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, Ueg=UF-RF g 上表表 示了各种不同采光系统的" UF "及" Ueg "值,从表中可知 , 最好的 能量平衡特性的采光系统是真空磁控溅射"Low-E"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"u"值及"Ueg"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 。"Low-E" 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" u "值,并且,由于镀膜的效果,"Low-E"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"Low-E"窗玻璃 的建筑其室内温度相对较高,因些在 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。"Low-E"玻璃也 能够阻挡大量的紫外线透射,防止室内的物品退色。