Low-E玻璃的发展与应用

随着全球经济的发展, 世界各国的高层建筑, 一座座如雨后春笋般拔地而起。玻璃幕墙作为一种新型的建筑围护结构, 由于自重轻、造型灵活、色彩绚丽等特点, 自问世以来一直受到众多设计师的喜爱, 成为高层建筑的首选材料。玻璃幕墙是高科技在建筑上的体现, 是工业机械化高度集成的产物。它的出现, 引发了建筑领域的视觉革命。1971年建成的波士顿汉考克大厦, 是由贝聿铭设计的全玻璃幕墙大楼, 它在当时以极其简洁的造型轰动了整个世界。从那时起, 玻璃幕墙便开始风靡全球。

然而由于技术所限, 玻璃幕墙长期以来一直使用的都是热反射镀膜玻璃, 这种玻璃不仅耗能巨大而且眩光强烈, 造成的“光污染”现象十分严重。随着人类对能源的需求与日俱增, 节约能源和可持续发展已经成为全世界的共识。传统镀膜玻璃的种种弊端, 导致很多地方都出台相应政策, 限制玻璃幕墙的使用。在这种情况下, 具有划时代意义的Low-E玻璃应运而生。

1 Low-E玻璃的发展

上世纪60年代末, 欧洲的制造商就已经开始在实验室里研制Low-E玻璃。1978年, 美国Interpane公司成功地将Low-E玻璃应用在建筑中。1985年, 世界玻璃行业巨头之一, 英国皮尔金顿公司实现了Low-E玻璃的规模化生产。Low-E玻璃的颜色柔和, 呈现出淡淡的灰色, 而且热工性能极为优越, 因此在许多国家得到大力推广, 发展十分迅速。欧盟及北美等国家, 纷纷制定法规标准, 强制规定新建筑必须使用Low-E玻璃。

在我国, 1997年建成的北京南银大厦率先使用了美国Viracon公司的Low-E玻璃, 其淡雅的蓝灰色玻璃幕墙在当时独树一帜, 引起了不小的轰动。随后, 越来越多的高档公共建筑开始使用Low-E玻璃。比如著名的上海环球金融中心, 建筑高达492米, 被称为“中国第一高楼”, 它的玻璃幕墙目前是世界最高的, 全部采用上海耀皮公司的蓝灰色LowE玻璃, 节能效果非常突出。

与上海环球金融中心形成强烈反差的, 是位于其对面的金茂大厦。1999年竣工的金茂大厦, 是上海的地标性建筑, 建筑高度420米, 由于幕墙当时采用的是热反射镀膜玻璃, 以至于反射眩光极为强烈, 而且大厦每年的耗电量惊人, 被称为“电老虎”。目前金茂大厦为了降低能耗, 已决定将镀膜玻璃全部更换为L o w-E玻璃。

随着国家相继颁布公共建筑和居住建筑的节能标准, 民用住宅建筑也陆续开始使用Low-E玻璃, 例如上海的汤臣一品、北京的公园大道等高层住宅都使用了Low-E玻璃。Low-E玻璃已成为建筑市场上需求增长速度最快的产品。

2 Low-E玻璃的特点

Low-E玻璃, 是Low Emissivity Glass的简称, 即低辐射玻璃。它是一种镀膜玻璃, 通过在玻璃表面镀制具有低辐射特性的功能膜, 来降低玻璃表面的辐射率, 提高节能性。

Low-E玻璃在可见光范围内具有高透光率、低反射率的特点, 因此玻璃的色彩清透柔和, 既能保证充足的采光, 又能最大限度地减弱玻璃眩光所引起的“光污染”现象。LowE玻璃对红外线具有双向作用, 既可以阻隔室外太阳光的热辐射进入室内, 又可以将室内物体产生的热辐射反射回来, 从而降低玻璃的热辐射通过量。在冬季, Low-E玻璃可以有效地减少室内热量的外散流失, 在夏季又能阻隔室外物体受太阳照射变热后发出的二次辐射, 从而达到节能目的。

将Low-E玻璃与其它玻璃组合成中空玻璃, 应用在建筑的门窗幕墙中, 可以达到最佳节能效果, 被誉为“绝热玻璃”。Low-E玻璃按生产工艺的不同, 可分为在线Low-E玻璃和离线Low-E玻璃。

2.1 在线Low-E玻璃

在线Low-E玻璃的生产工艺是在浮法生产线末端退火槽中, 当玻璃尚未完全固化时, 在其表面均匀地喷上液态金属或金属粉沫, 金属物质与玻璃表面反应而形成化学膜层。随着玻璃的冷却, 该化学膜层成为玻璃的一部分, 因此十分坚固耐用。

在线Low-E玻璃具有很多优点, 可以单片使用, 也可以进行钢化、热弯等深加工, 可以长期储存、不易变质, 特别适合应用在异型建筑和环境恶劣区域。它的缺点是保温隔热性能与遮阳性能较差, 玻璃的颜色品种比较少。

上世纪90年代末, 国内的Low-E玻璃生产企业刚刚起步, 生产的Low-E玻璃颜色很少, 品质也有待提升。当时重要的建筑, 象北京华润大厦、北京LG大厦、上海汤臣一品高级公寓等, 均采用进口Low-E玻璃。在国内Low-E玻璃市场中占据重要地位的美国加迪安、美国LOF、比利时格拉威宝、法国圣戈班等进口品牌的玻璃均为在线Low-E玻璃, 其主要原因是为了降低成本。它们通常采用的方式是将在线Low-E玻璃以单片形式运输到中国后, 储存在仓库中, 需要时再将其加工成中空玻璃应用到建筑中。这种方式比直接进口Low-E中空玻璃的成本低很多, 符合中国当时的市场需求。目前, 国内生产在线Low-E玻璃的企业比较少, 仅有秦皇岛耀华、威海蓝星等少数几家公司, 而大多数玻璃企业都以生产离线Low-E玻璃为主。

2.2 离线Low-E玻璃

离线Low-E玻璃的生产工艺是玻璃离开浮法生产线后, 采用真空磁控溅射的方法, 在玻璃表面镀制一层金属银 (Ag) 膜以及多层金属氧化物保护膜。由于银是自然界中辐射率最低的物质, 因此离线Low-E玻璃具有很强的低辐射功能。

离线Low-E玻璃的稳定性较差, 它不能单片使用或储存。通常做法是先将浮法玻璃钢化, 然后镀Low-E膜层, 镀膜后必须马上合成中空玻璃, 否则膜层与空气长时间接触, 会被氧化, 从而丧失Low-E功能。

离线Low-E玻璃的颜色非常丰富, 可以根据设计要求进行调配, 而且它的热工性能与其他玻璃相比, 优势非常明显, 具体参见表1。

根据国际上的要求, 低辐射玻璃的辐射率必须低于0.15, 因此从上表可以看出, 只有离线Low-E玻璃才可以称为真正意义上的低辐射玻璃, 才能更好地满足节能要求。

目前国产离线Low-E玻璃在市场上占据主导地位, 生产企业主要有深圳南玻、上海耀皮、广州信义等公司。随着我国建筑业的迅猛发展, 国内离线Low-E玻璃的生产技术和规模都得到了大幅度提升, 一些技术已达到国际领先水平。与进口在线Low-E玻璃相比, 国产离线Low-E玻璃热工性能优良、颜色丰富、产品质量稳定、价格相对较低, 已成为建设项目的首选。而进口在线Low-E玻璃, 随着市场份额的逐渐减少, 目前已经基本退出了中国市场。

2.3 双银Low-E玻璃

Low-E玻璃之所以拥有优良的热工性能, 主要是膜层中的金属银起到关键作用, 银层越多, 玻璃的辐射率和传热系数越低。双银Low-E玻璃是在离线Low-E玻璃的基础上进一步研发的产品, 其特点是膜层结构中含有两个银 (Ag) 层, 因此可以更好地限制太阳的直接辐射, 保温隔热性能更佳。在透光率相同的条件下, 双银Low-E玻璃的辐射率和遮阳系数进一步降低, 隔热性能可提高30%左右。在节能要求相同的情况下, 双银Low-E玻璃的透光率提高, 反射率降低, 更加通透明亮, 可以有效减少眩光现象。

目前, 由于双银Low-E玻璃的技术复杂、造价高昂, 因此世界上只有少数重点项目在采用。例如, 被称为“欧洲第一高楼”的俄罗斯联邦大厦, 使用了上海耀皮公司生产的双银Low-E玻璃, 整体外观好似透明的风帆, 与莫斯科河遥相呼应, 构成一幅优美的画面。在国内, 位于奥运“鸟巢”旁边的奥林匹克多功能演播塔, 即著名的“玲珑塔”的玻璃幕墙采用的也是双银Low-E玻璃, 无论白天还是夜晚, 整栋建筑都显得无比晶莹剔透。如果双银Low-E玻璃能在建设项目中大量推广, 将对国家的生态文明建设具有重大意义。

3 Low-E玻璃的应用

Low-E玻璃需要与其它玻璃合成中空玻璃后, 才能在建筑的玻璃幕墙和门窗中应用, 达到保温隔热的节能效果。合成后的Low-E中空玻璃一般可分为以下三种类型:

3.1 普通Low-E中空玻璃

Low-E玻璃在工程中最常用、造价也最低的应用方式是将Low-E玻璃与普通的透明钢化玻璃合成中空玻璃, 其标准配置为6+12A+6 (Low-E) 或者8+12A+8 (Low-E) , 其中12A指的是空气层厚度为12mm, 玻璃的厚度根据玻璃尺寸大小来确定。北京银泰中心、财富中心、华贸中心、中关村国际金融中心等工程使用的均为普通Low-E中空玻璃。

3.2 夹层Low-E中空玻璃

在两片玻璃之间夹入坚韧的聚乙烯醇缩丁醛 (PVB) 胶片, 经高温高压加工后, 可制成夹层玻璃。夹层玻璃是真正的安全玻璃, 即使玻璃破碎, 也不会散落下坠, 仍能保持极好的完整性。而且由于PVB胶片对声波具有阻碍作用, 因此夹层玻璃能有效地阻挡声音的传播, 降低噪音的效果非常明显。

Low-E玻璃与夹层玻璃合成中空玻璃后, 特别适合应用在落地玻璃幕墙或落地窗的位置, 因为这些部位如果不使用安全玻璃, 就必须在室内安装安全防护栏杆, 而由于这些栏杆非常影响室内效果, 通常在入住使用时会被拆掉, 这样的结果既浪费资源, 又留下安全隐患。另外, 在对噪声有极高要求的酒店、写字楼等公共建筑中, 经常会使用到Low-E夹层安全中空玻璃。例如, 刚刚引起巨大火灾的超豪华酒店—文华东方酒店, 位于北京东三环交通主干线东侧, 周边区域噪音巨大, 因此它的玻璃幕墙使用了Low-E夹层安全中空玻璃, 其配置为8+1.14PVB+8 (Low-E) +12A+8+1.14PVB+8。置身于酒店的客房, 通透的落地玻璃幕墙不仅带来开阔的视野、明亮的采光, 而且室内极为安静, 丝毫感受不到周围的喧闹, 奢华高雅的品味油然而生。

3.3 彩釉Low-E中空玻璃

彩釉玻璃是将无机色釉印刷到玻璃表面, 然后经过烘干、钢化等处理, 使色釉永久烧结于玻璃表面而形成的装饰性玻璃。彩釉玻璃的色彩、图案多样, 色泽稳定, 并且可以吸收、反射部分太阳光辐射, 遮阳效果明显。

Low-E玻璃与彩釉玻璃合成中空玻璃后, 具有非常好的装饰和节能效果。彩釉的图案一般为点状和条状, 也可以根据要求进行设计。由库哈斯设计的CCTV新办公楼以超乎想象的造型, 被誉为“世界建筑奇迹”, 它的玻璃幕墙采用的是点状图案彩釉玻璃与蓝灰色Low-E玻璃组合而成的中空玻璃。玻璃幕墙远远望去, 色彩柔和、图案若隐若现, 层次变化十分丰富, 在简洁大气的造型下, 凸显出细节与品质。

总之, Low-E玻璃的出现, 不仅改善了传统玻璃幕墙的弊端, 为建筑提供了更加通透明亮的空间, 而且为节约能源和可持续发展做出了积极贡献。随着国家“三步节能”标准的实施, 对建筑物围护结构的保温隔热性能要求越来越高, Low-E玻璃的应用范围不断扩大, 技术也在不断发展。目前一些企业已经在致力于三银Low-E玻璃的研发, 希望得到品质和性能更优异的新一代节能玻璃。相信随着人们绿色环保意识的增强, 高效节能的LowE玻璃将拥有更加广阔的前景。

摘要：在全球能源紧张、全社会节能意识日益加强的环境下, Low-E玻璃作为新一代节能产品, 由于保温隔热性能优越, 在建筑的门窗幕墙中发挥着越来越重要的作用。本文结合工程实例详细论述了Low-E玻璃的发展过程、产品分类、技术特点以及应用前景。

关键词：Low-E玻璃,保温隔热,节能