摘要：介绍了窗膜的分类和主要特性，对比了不同窗膜的节能效果，并采用DOE-2软件模拟计算了窗膜对既有建筑的节能改造效果。
关键词：窗膜；既有建筑；节能
引言
玻璃作为一种优良的建筑材料，已经越来越多的应用在现在建筑中，但普通的玻璃在隔热保温效果差，使得作为建筑物围护结构开口部的窗户成为建筑物能耗的关键部位。长期以来，人们通过各种途径改进玻璃的隔热保温能力，镀膜玻璃，中空玻璃，Low-E玻璃等纷纷涌现出来。但对于既有建筑，在窗膜最为一种可以粘附在玻璃上，方便改变玻璃隔热保温性能的新材料，正越来越多的得到应用。
2窗膜及其分类
窗膜也称为玻璃功能膜，是一种由耐磨涂层、具有隔热或安全性能的聚酯膜、防粘保护膜通过胶粘剂组合在一起的多层聚酯复合薄膜材料。本文所指的窗膜特指具有隔热作用的窗膜。
窗膜根据制造工艺和材质厚度不同，在节能和安全效果方面有不同的表现。
传统的染色型窗膜主要是阻隔太阳光谱中的可见光部分——如同深色窗帘一样——而对太阳光谱中最强的近红外部分只有非常有限的阻隔作用。由于可见光透过比很低，窗膜安装后房间内会很暗，甚至在正午也需要较好的室内照明，而进入到室内的近红外辐射并没有很大的下降。这样，不但不会节约空调的制冷费用，而且由于额外的照明，造成了更大的能源浪费。目前，染色型窗膜一般不作为隔热膜使用，作为极度眩光控制膜使用。
反射型窗膜主要是在薄膜材料上用蒸发镀膜或磁控溅射镀膜镀制多层金属及金属氧化物，多层金属及金属氧化相互作用，对可见光和近红外有不同的反射作用，使得透过窗膜的太阳能有明显下降。窗膜安装后，透过窗户进入室内的太阳能辐射下降，减小空调制冷费用，使居住空间更加舒适。反射型窗膜有非常好的太阳能阻隔效果，但在太阳能光谱中可见光部分和近红外部分的反射没有非常大的差别，要更多的反射近红外线，就会反射太多的可见光，所有这类膜的可见光反射比一般比较高。
光谱选择型窗膜仍采用磁控溅射方法生产，但与反射型窗膜相比，光谱选择性膜的镀膜层数更多，工艺更加复杂。利用多层金属化合物的相互作用，光谱选择性膜在可见光区有较高的透过比和较低的反射比，但在近红外区，有较低的透过比和较高的反射比，实现光谱选择特性，具有高可见光透过，又高隔热的特性。
Low-E型窗膜是在多层磁控溅射层中间溅射一层或者多层银层，减小贴膜后玻璃的辐射率。安装Low-E膜的玻璃不但具有隔热能力，还可以反射室内反射出的长波红外线，达到保温的目的。与Low-E玻璃不同，Low-E膜并不需要安装在中空玻璃内部，这样，可以大大较少玻璃的重量和建筑成本。
3窗膜的特点
3.1隔热保温
窗膜通过反射等方式阻隔入射的太阳能，最高可以阻隔80％的太阳热量和95%以上的红外线，通过减少夏日进入室内的太阳能，降低空调负荷，减少空调运行时间和制冷成本，提供更加舒适的生活空间。
Low-E型窗膜不但可以在夏日阻隔进入室内的太阳能，具有良好的隔热作用，冬日还可以反射室内热量，保持室内温度，降低采暖成本。
3.2减少眩目光
白天办公室等室内空间应保持一定的采光强度，不致于因为需要采光而开灯，增加能源耗费。但也不应当有太强的光照射到室内来，强光下电视或显示器等会出现明显，显示的内容不能看清楚。常时间暴露在强光环境中，可能引起白内障、青光眼等疾病。
通过选择不同可见光透过比的窗膜，达到不同的眩目光减少率，适度降低进入室内的光线强度，增加舒适感、安全性及提高效率。
3.3阻隔紫外线
太阳辐射中的有害紫外线，会造成地毯、家私、艺术画、窗帘和许多化学纤维织物，皮革褪色，变质和老化。窗膜一般可阻挡多达99％的有害紫外线，有效延长装饰物寿命3－5倍以上。
3.4安全防护
窗膜系列中的安全膜和安全隔热膜采用多层非常具有韧性的聚酯材料，安装后与玻璃紧密粘结，可以提高玻璃的强度，使玻璃不易碎裂或者使玻璃碎裂后粘结在一起，防止对人们的重大伤害和财产损失，更进一步防范工业事故、地震、台风、恐怖活动和破坏。
4窗膜节能分析
建筑物节能对于维护结构中的窗户部分来说，主要体现在两个技术参数方面：遮阳系数（SC）和热传导系数（K值）。按照美国采暖制冷空调工程师协会（ASHRAE）标准推荐的公式，夏日白天建筑源于：论文范例www.808so.com
物的得热为：
RGH=630（W/m2）x SC + 7.8（°C）x K Value（夏日）
NFRC100-2001夏日标准中室外温度为32°C，室内温度为24°C，太阳辐射通量为783W/M2。
按照NFRC100-2001的标准通过WINDOW5.2计算可以得到，普通的6mm玻璃的遮阳系数SC为0.94，夏日热传导系数k值为5.8 W/m2
建筑物的得热RGH=630×0.94+7.8×5.8=637.4 W/m2
计算结果为正值意味着热量是从室外向室内传递，建筑物内部从室外得热。
如果采取遮阳措施，降低建筑物玻璃的遮阳系数，在同样条件下，进入室内的热量就会有较大的下降，例如，如果将遮阳系数降低一半为0.47，这时建筑物得热
RGH=630×0.47+7.8×5.8=341.3 W/m2
建筑物得热下降了46％，在保证室内同样舒适度的情况下，可以有效的降低夏日空调能耗，达到节能降耗的目的。
对于通常建筑物来说，可见光透过率保持在20％－50％之间
为宜，可以做到既不会影响采光，又可以减少眩目光的目的。由表中可以看出，普通的6mm玻璃采用贴膜方式处理后，进入室内的太阳能可以减少40％－60％，同时可以保证有充足的光线进入室内，不影响正常采光。
可以用美国能源部发布的DOE-2软件来模拟贴膜前后能耗情况。
为此建立一个写字楼模型，基本情况如下：
对此写字楼项目，推荐安装R35或者LE35。采用DOE-2模拟计算每个月的建筑物的能耗情况。
程序中假定生活用水和采暖使用燃气加热，而用电量包括空调制冷用电和生活用电。
表一中玻璃贴R35前后建筑物每月燃气使用量对比，可以看出在最寒冷的十二月和一月，由于R35阻隔了部分太阳能的进入，保温效果较差，会在上午和傍晚造成供暖量增大约1％，但总和全年的采暖费用，仍然会有明显的下降。如果玻璃贴LEP35，由于有很好的保温作用，可以在冬季有非常好的燃气节约，如图二所示。
对比表一和表二中贴膜前后建筑物每月用电量，可以看出无论贴R35还是LE35，都可以非常明显的节约夏季的空调制冷费用。
5结论
窗膜在建筑中使用后，能够有效降低建筑玻璃的遮蔽系数，与通常6mm普通玻璃相比，夏日建筑物得热下降大于45％，和普通中空玻璃相比，也有非常好的节能效果。
窗膜在既有建筑中应用，可以达到要求的节能效果，同时，节省了玻璃更换造成的人力成本和资源浪费，具有重要意义。
参考文献
G.Frank，E.Kostlin，H.Kostlin. Transparent heat-reflecting coatings based on highly doped semiconductors. Thin Solid Films，1981，77：107-117
Lawrence Berkeley Laboratory，DOE22 ENGINEERS MANUAL Version 2. 1A[M] . November 1982.
窗膜在既有建筑节能改造中应用
更新时间：2024-04-20
作者：用户投稿
本站原创
本站原创
点赞:23319 浏览:106150