什么是Low-E玻璃?在建筑行业中的应用

随着科学技术的飞速发展，玻璃从传统行业逐渐进入高新技术产业，应用范围从建筑延伸到太阳能电池板、液晶电视面板等。近年来，它被广泛应用于平板电脑、手机等触控产品，甚至汽车行业。绿色建筑的设计强调能源效率和环境容忍度的提高，以达到环境共生共荣的目的。因此，绿色建筑中建材的使用必须根据不同地方的不同气候进行调整。使用的一种新型建筑材料是Low-E，即节能玻璃。

什么是Low-E玻璃?

Low- e玻璃(Low Emissivity)是一种由多层金属或其他化合物涂覆在玻璃表面的薄膜产品。该镀膜层具有可见光高透射和中远红外线高反射的特点。简而言之，这种玻璃可以透光，但是当来自太阳或暖通空调的热能(红外线)照射到Low-E玻璃时，它会被反射到原来的空间，而不是通过玻璃。

Low-E玻璃是如何工作的?

Low-E玻璃通常看起来是有色的，但与有色玻璃不同。彩色玻璃是在玻璃本身加入合金材料制成的，而Low-E玻璃的表面有一层由各种金属颗粒组成的微观薄层(通常是多层)。这些薄薄的金属层将Low-E玻璃变成过滤器，使其能够过滤光线，从而具有优异的隔热性能。

不同类型的能量有不同的波长。通过在玻璃表面添加各种金属薄层，你可以选择过滤哪种类型的能量。如果你愿意，你可以过滤掉热量(长波长，即红外线)，同时允许光(短波长)进入。

Low-E玻璃的制造工艺及分类:

目前，用于Low-E玻璃商业化制造的成熟工艺技术有两种，即真空磁控溅射工艺;(离线Low-E，)有物理方法、化学气相沉积工艺;(在线Low-E)一个化学过程。

什么是Low-E玻璃制造工艺?

1. 真空磁控溅射工艺:
   真空磁控溅射技术是指利用阴极表面的磁场形成电子陷阱，使电子向阴极表面附近漂移的一种技术。阴极由沉积在玻璃上的材料组成，是电场的目标，电子在高压下碰撞。透明玻璃被放置在距离阴极一定距离的地方，在充满惰性气体的真空室中。惰性气体通常是氩气。在阴极和阳极之间施加高压，并产生辉光放电以产生等离子体。在电场的作用下，电子飞向玻璃基板时与氩原子发生碰撞，碰撞使新电子电离。
   随着碰撞次数的增加，在电磁场的作用下，新的电子逐渐远离目标表面，飞向玻璃基板，并沉积在玻璃基板上。电离后的氩离子被加速到靶上，并以高能轰击靶表面，产生溅射，其中靶原子或分子也沉积在玻璃基板上形成薄膜，这就是物理气相沉积现象。镀膜玻璃在追求节能的同时必须满足一定的美学要求。因此，靶材需要在玻璃基板表面来回移动，使被涂膜均匀，具有一定的厚度。这种方法称为脱机真空磁控管。溅射是一种新型的材料合成和加工技术。
   由于采用真空磁控溅射工艺和设备在玻璃板上涂覆Low-E膜，膜层与玻璃板表面之间存在分子键。膜层与玻璃表面之间的稳定性较低，膜层本身比较柔软，容易被划伤或磨损。该膜长时间暴露在空气中容易氧化变性，所以离线Low-E玻璃膜也被称为软膜。由于其软膜的特性，离线Low-E玻璃不能裸用或暴露在环境中。Low-E玻璃通常制成中空玻璃，Low-E膜在中空玻璃的空腔中，保护Low-E膜不被划伤和磨损。在两层玻璃之间填充干燥的惰性气体(Ar)，以保护Low-E膜层不被氧化。这也降低了中空玻璃的传热系数U值，增加了其隔热性。
2. 化学气相沉积工艺:
   化学气相沉积是利用一种或几种气相化合物或元素物质在衬底表面发生化学反应形成薄膜的化学过程。化学反应发生在固体上，产生固体物质。在线Low-E膜与玻璃板表面之间有牢固的化学键合。薄膜本身非常坚硬，不易划伤或磨损，并且薄膜长时间暴露在空气中也不存在氧化或变性问题。因此，在线Low-E玻璃膜也俗称硬膜。硬膜在线Low-E玻璃可裸用或单独使用。

Low-E玻璃的分类是什么?

• 按功能层划分:
  
  • 单银Low-E镀膜玻璃通常只包含一层功能层银层，外加其他金属层和复合层。膜层总数可达5层。
  • 双银Low-E镀膜玻璃有两个功能银层，外加其他金属和化合物层。膜层总数可达9层。然而，双银Low-E玻璃的工艺过程控制比单银要困难得多。
  • 三银Low-E镀膜玻璃有三层功能性银层，外加其他金属和化合物层。膜层总数可达13层以上。
  Low-E薄膜的功能层是银层。银是自然界中辐射率最低的物质之一。在玻璃表面涂覆纳米级银层可将玻璃的发射率从0.84降低到0.02 ~ 0.12。该涂层具有可见光高透射和中、远红外高反射的特点。它将阳光过滤成冷光源，既满足了自然采光的要求，又保证了舒适的室温。
• 透光率:
  
  • 高透光型:透光率在70%以上，允许大量可见光进入室内。中国北方冬季取暖使用的low-E玻璃一般为高透明度low-E玻璃，既能保持室内温暖，又能满足自然采光的需要。
  • 介质透射型:透光率50%-70%，对可见光有较强的阻挡作用。
  • 低透光型:透光率在50%以下，对可见光有较强的阻挡作用。低透光率Low-E玻璃适用于阳光强烈的场所。在满足正常照明需求的同时，光线不会太刺眼。
• 遮阳系数(Sc):
  遮阳系数是指玻璃阻挡阳光的能力系数。遮阳系数Sc值越高，通过玻璃进入室内的太阳辐射越多，适用于冬季较长的北方地区。遮阳系数Sc值越低，对太阳直接辐射的阻隔效果越好，可减少进入室内的太阳直接辐射，适用于夏季较长的南方地区。
• 按换热系数(U):
  换热系数的U值表示在单位时间和温差下，一平方米玻璃的内外表面之间传递了多少热量。在室内外温差相同的情况下，U值较低意味着玻璃由于温差传递的热能较少，玻璃具有良好的隔热性能。适用于冬季室内保温要求较高的地区。

Low-E玻璃在建筑节能中的应用

1. 高纬度和寒冷地区
   在北美和中国东北，这些地区冬季漫长，冬季气温极低，日照时间短，光照强度弱。高透光率Low-E玻璃由于具有较好的透光率，可以最大限度地利用自然光。同时在Low-E玻璃的内层上放置镀膜表面，达到更好的保温效果。
   应用原理:室内温度高于室外，远红外热辐射主要来自室内，Low-E玻璃可将其反射到室内，防止室内热量外溢。对于来自室外的部分太阳辐射，Low-E玻璃仍然可以让它进入室内。这部分能量被室内物体吸收，然后转化为远红外热辐射，留在室内。
2. 夏季炎热，冬季温暖的地区
   在东南亚，大部分地区夏季炎热，冬季温暖。夏季气温上升较快，冬季采暖需求低于北方地区。这些区域均可采用单银或双银Low-E玻璃，因此外界热量难以进入室内，降低了空调制冷的能耗。
   应用原理:室外温度高于室内温度，远红外热辐射主要来自室外。Low-E玻璃能反射太阳光中的中、远红外光线，只允许可见光进入，使太阳光成为冷光源，防止热量进入室内。这样既达到了节能的目的，又满足了室内照明的需要。
3. 夏热冬冷的地区
   在美国内华达州和中国中部地区，这些地区的气候条件使得四季分明。冬夏温差大，气候条件相对复杂多变。在这些领域，可以使用低透光率和遮阳型Low-E玻璃。这样可以在夏季降低玻璃的透光率，防止室外的热辐射进入室内，使建筑内部的采暖不那么明显。在冬季，虽然low - e玻璃的透光率相对较低，但它可以满足正常的照明需求，同时可以防止室内采暖和其他热量传递到室外。
   在这些气候类型中，要考虑夏季的散热，同时要注意冬季的保暖。使用适当的Low-E玻璃，可以在夏季和冬季之间找到平衡，最大限度地提高节能效果，实现照明需求的双赢。

Low-E玻璃对节能的贡献:

• Low-E膜可以减少玻璃两侧温差引起的传热(即温差传热)。
• Low-E膜可以有效地阻挡太阳辐射，从而限制太阳通过玻璃照射的辐射热。

Low-E玻璃的特点:

• 优雅美观的蓝灰色外观符合美学设计要求。
• 低辐射和太阳控制性能好，反射光小，遮光系数低，U值低。
• 低辐射性能有助于在夏季阻挡室外高温，减少空调电费。
• 低能耗特性有助于建筑物在冬季保持室内温度，减少热负荷，节约能源，减少碳排放。
• 高度耐用的在线涂层确保产品易于处理和长距离加工。
• 它可以像普通玻璃一样容易切割、粘接、加固、弯曲和上釉。
• 安装时无需拆边，降低人工成本，提高效率。
• 可单件安装使用，膜面不氧化、不变色。
• 在线膜层处理前后颜色稳定，每片玻璃颜色一致。
• 可提供各种尺寸和厚度。