LOW-E玻璃
　　玻璃是重要的建筑材料,隨著對建筑物裝飾性要求的不斷提高,玻璃在建筑行業(yè)中的使用量也不斷加大。然而,當今人們在選擇建筑物的玻璃門窗時,除了考慮其美學和外觀特征外,更注重其熱量控制,制冷成本和內(nèi)部陽光投射舒適平衡等問題。這就使得鍍膜玻璃家族中的新貴——Low-E玻璃脫穎而出,成為人們關注的焦點。
　　Low-E玻璃又稱低輻射玻璃,是在玻璃表面鍍上多層金屬或其他化合物組成的膜系產(chǎn)品。其鍍膜層具有對可見光高透過及對中遠紅外線高反射的特性,使其與普通玻璃及傳統(tǒng)的建筑用鍍膜玻璃相比,具有以下明顯優(yōu)勢：
　　不錯的熱性能
　　外門窗玻璃的熱損失是建筑物能耗的主要部分,占建筑物能耗的50%以上。有關研究資料表明,玻璃內(nèi)表面的傳熱以輻射為主,占58%,這意味著要從改變玻璃的性能來減少熱能的損失,較有效的方法是舒緩其內(nèi)表面的輻射。普通浮法玻璃的輻射率高達0.84,當鍍上一層以銀為基礎的低輻射薄膜后,其輻射率可降至0.1以下。因此,用Low-E玻璃制造建筑物門窗,可大大降低因輻射而造成的室內(nèi)熱能向室外的傳遞,達到理想的節(jié)能效果。
　　室內(nèi)熱量損失的降低所帶來的另一個顯著效益是環(huán)保。寒冷季節(jié),因建筑物采暖所造成的CO2,SO2等有害氣體的排放是重要的污染源。如果使用Low-E玻璃,由于熱損失的降低,可大幅減少因采暖所消耗的燃料,從而減少有害氣體的排放。
　　良好的光學性能
　　Low-E玻璃對太陽光中可見光有高的透射比,可達80%以上,而反射比則很低,這使其與傳統(tǒng)的鍍膜玻璃相比,光學性能大為改觀。從室外觀看,外觀更透明,清晰,即保證了建筑物良好的采光,又避免了以往大面積玻璃幕墻,中空玻璃門窗光反射所造成的光污染現(xiàn)象,營造出更為柔和,舒適的光環(huán)境。
　　Low-E玻璃的上述特性使得其在發(fā)達國家獲得了日益廣泛的應用。我國是一個能源相對匱乏的國度,能源的人均占有量很低,而建筑能耗已經(jīng)占全國總能耗的27.5%左右。因此,大力開發(fā)Low-E玻璃的生產(chǎn)技術并推廣其應用領域,必將帶來顯著的社會效益和經(jīng)濟效益。
　　Low-E玻璃的應用與發(fā)展
　　在美國及歐洲,低輻射(Low-E)(譯稱婁義)鍍膜玻璃由于其優(yōu)越的性能,得到了較大的關注。特別是德國的Wschvo法規(guī),使Low-E玻璃有迅猛的發(fā)展。
　　歐洲的制造商是在60年代末開始實驗室研究"Low-E"的。1978年,美國的英特佩(interqane)成功地將"Low-E"玻璃應用到建筑物上。
　　"Low-E"的優(yōu)越性是無可質疑的 。從1990年開始,"Low-E"的用量在美國以年5％的速度遞增 。將來,"Low-E"是否成為窗玻璃的主要地位還不得知,但是業(yè)主和門窗公司都非常重視節(jié)能型的門窗。而且,今年的建筑物絕大多數(shù)是用它的節(jié)能效果來評定優(yōu)劣的。
　　目前的兩種Low-E玻璃生產(chǎn)方法
　　在線高溫熱解沉積法：
　　在線高溫熱解沉積法"Low-E"玻璃在美國有多家公司的產(chǎn)品。如PPG公司的 Surgate200,福特公司的Sunglas H．R"P"。這些產(chǎn)品是在浮法玻璃冷卻工藝過程中完成的。液體金屬或金屬粉沫直接噴射到熱玻璃表面上,隨著玻璃的冷卻,金屬膜層成為玻璃的一部分 。固此,該膜層堅硬耐用。這種方法生產(chǎn)的"Low-E"玻璃具有許多優(yōu)點：它可以熱彎,鋼化,不必在中空狀態(tài)下使用,可以長期儲存。它的缺點是熱學性能比較差 。除非膜層非常厚,否則其"u"值只是濺射法"Low-E"鍍膜玻璃的一半。如果想通過增加膜厚來改善其熱學性能,那么其透明性就非常差。
　　離線真空濺射法
　　離線法生產(chǎn)Low-E玻璃,是目前全部上普遍采用真空磁控濺射鍍膜技術。用濺射法可以生產(chǎn)"Low-E"玻璃的廠家及產(chǎn)品有北美的英特佩公司的"LnplusNetetralR",PPG公司的Sungatel00,福特公司的SunglasHRS等 。和高溫熱解沉積法不同,濺射法是離線的。且據(jù)玻璃傳輸位置的不同有水平及垂直之分。
　　濺射法工藝生產(chǎn)"Low-E"玻璃,需一層純銀薄膜作為功能膜。純銀膜在二層金屬氧化物膜之間。金屬氧化物膜對純銀膜提供保護,且作為膜層之間的中間層增加顏色的純度及光透射度。
　　垂直式生產(chǎn)工藝中,玻璃垂直放置在架子上,送入10-1帕數(shù)量級的真空環(huán)境中,通入適量的工藝氣體（惰性氣體Ar或反應氣體O2,N2）,并保持真空度穩(wěn)定。將靶材Ag,Si等嵌入陰較,并在與陰較垂直的水平方向置入磁場從而構成磁控靶。以磁控靶為陰較,加上直流或交流電源,在高電壓的作用下,工藝氣體發(fā)生電離,形成等離子體。其中,電子在電場和磁場的共同作用下,進行高速螺旋運動,碰撞氣體分子,產(chǎn)生更多的正離子和電子；正離子在電場的作用下,達到一定的能量后撞擊陰較靶材,被濺射出的靶材沉積在玻璃基片上形成薄膜。為了形成均勻一致的膜層,陰較靶靠近玻璃表面來回移動。為了取得多層膜,必須使用多個陰較,每一個陰較均是在玻璃表面來回移動,形成一定的膜厚。
　　水平法在很大程度上是和垂直法相似的。主要區(qū)別在玻璃的放置,玻璃由水平排列的輪子傳輸,通過陰較,玻璃通過一系列銷定閥門之后,真空度也隨之變化。當玻璃到達主要濺射室時,鍍膜壓力達到,金屬陰較靶固定,玻璃移動。在玻璃通過陰較過程中,膜層形成。
　　目前,國產(chǎn)和絕大部分進口磁控濺射鍍膜生產(chǎn)線的目標產(chǎn)品均是以鍍制單質膜和金屬膜為主的陽光控制膜玻璃。這類產(chǎn)品工藝相對簡單,對設備的要求較低。因此,這些生產(chǎn)線不能滿足鍍制LOW-E玻璃的要求。
　　濺射法生產(chǎn)"Low－E"玻璃,具有如下特點：
　　由于有多種金屬靶材選擇,及多種金屬靶材組合,因此,濺射法生產(chǎn)"Low-E"玻璃可有多種配置。在顏色及純度方面,濺射鍍也優(yōu)于熱噴鍍,而且,由于是離線法,在新產(chǎn)品開發(fā)方面也較靈活 。較主要的優(yōu)點還在于濺射生產(chǎn)的"Low-E"中空玻璃其"u"值優(yōu)于熱解法產(chǎn)品的"u"值,但是它的缺點是氧化銀膜層非常脆弱,所以它不可能象普通玻璃一樣使用。它必須要做成中空玻璃,且在未做成中空產(chǎn)品以前,也不適宜長途運輸。
　　Low-E玻璃的特點及功能
　　太陽輻射能量的97％集中在波長為0.3-2.5um范圍內(nèi),這部分能量來自室外；100℃以下物體的輻射能量集中在2.5um以上的長波段,這部分能量主要來自室內(nèi)。
　　若以室窗為界的話, 冬季或在高緯度地區(qū)我們希望室外的輻射能量進來,而室內(nèi)的輻射能量不要外泄。若以輻射的波長為界的話,室內(nèi),室外輻射能的分界點就在2.5um這個波長處。因此,選擇具有一定功能的室窗就成為關鍵。
　　3mm厚的普通透明玻璃對太陽輻射能具有87％的透過率,白天來自室外的輻射能量可大部分透過；但夜晚或陰雨天氣,來自室內(nèi)物體熱輻射能量的89％被其吸收,使玻璃溫度升高,然后再通過向室內(nèi),外輻射和對流交換散發(fā)其熱量,故無法有效地阻擋室內(nèi)熱量泄向室外。
　　Low-E中空玻璃對0.3-2.5um的太陽能輻射具有60％以上的透過率,白天來自室外輻射能量可大部分透過,但夜晚和陰雨天氣,來自室內(nèi)物體的熱輻射約有50％以上被其反射回室內(nèi),僅有少于15％的熱輻射被其吸收后通過再輻射和對流交換散失,故可有效地阻止室內(nèi)的熱量泄向室外。Low-E玻璃的這一特性,使其具有控制熱能單向流向室內(nèi)的作用。
　　太陽光短波透過窗玻璃后,照射到室內(nèi)的物品上。這些物品被加熱后,將以長波的形式再次輻射。這些長波被"Low-E"窗玻璃阻擋,返回到室內(nèi)。事實上通過窗玻璃再次輻射被減少到85％,較大地改善了窗玻璃絕熱性能。
　　窗玻璃的絕熱性能一般是用"u"值來表示的,而"u"值和玻璃的輻射率有直接的關系。
　　"u"值的定義為：ASHRAE標準條件下,由于玻璃熱傳導和室內(nèi)外的溫差,所形成的空氣到空氣的傳熱量。其英制單位為：英熱量單位每小時每平方英尺每華氏溫度,公制單位為：瓦每平方米每攝氏溫度,"u"值越低,通過玻璃的傳熱量也越低,窗玻璃的絕熱性能越好。輻射率是某物體的單位面積輻射的熱量同單位面積黑體在相同溫度,相同條件下輻射熱量之比。輻射率定義是某物體吸收或反射熱量的能力。理論上完全黑體對所有波長具有100％的吸收。即反射率為零。因此,黑體輻射率為1.0。
　　通常,浮法白玻璃的輻射率為0.84。而大多數(shù)在線熱聚合"Low-E"鍍膜玻璃的輻射率在0.35到0.5 之間。磁控真空濺射"Low-E"鍍膜玻璃的輻射率在0.08到0.15之間。值得注意的是低的輻射率直接對應著低的"u"值。玻璃的輻射率越接近于零,其絕熱性能就越好。
　　一個"節(jié)能采光系統(tǒng)"的優(yōu)越性必須體現(xiàn)在盡可能高的太陽總能量的透過,而同時具有較低的"u"值。通過同時考慮能量的獲得和熱的損失,建立了能量平衡方程式,Ueg=UF-RFg。較好的能量平衡特性的采光系統(tǒng)是真空磁控濺射"Low-E"鍍膜中空玻璃。盡管單層玻璃其太陽能的透射為較大,但它的"u"值及"Ueg"值卻較差。因此,不能滿足好的能量平衡的需求。
　　單純高的太陽能透射,能有效地保持這些能量,就不能認為它是節(jié)能材料。"Low-E" 鍍膜中空玻璃是一種較好的節(jié)能采光材料。它具有較高的太陽能透射,非常低的"u"值,并且,由于鍍膜的效果,"Low-E"玻璃反射的熱量回到室內(nèi),使得窗玻璃附近的溫度較高,人在窗玻璃附近也不會感到太大的不適。而應用"Low-E"窗玻璃的建筑其室內(nèi)溫度相對較高,因此在冬季可以保持相對高的室內(nèi)溫度,而不結霜,這樣在室內(nèi)的人也會倍感舒適。"Low-E"玻璃也能夠阻擋大量的紫外線透射,防止室內(nèi)的物品退色。