建筑玻璃贴膜的节能 优势及针对不同朝向 房屋的设计方案

    在各种能源消耗中，建筑物采暖及空调耗能占有相当大的比重，而通过门窗散失的热量约占整个建筑采暖及空调耗能的50%。根据有关部门统计资料显示：在我国400多亿平方米的既有建筑中，普遍存在外窗保温隔热和气密性能差等问题，节能潜力巨大。如何采取有效、经济、便捷的方法解决建筑玻璃门窗隔热节能并提高其安全性能呢?

    建筑玻璃贴膜是一种新型的高科技多功能复合材料，属建设部重点推广应用项目。该贴膜是以特殊的聚脂薄膜(PET)作为基材，在聚脂膜中间用磁控溅射等方法，镀上各种不同的高反射率的金属或金属氧化物涂层，经特殊工艺复合压制成一种既透光又高隔热的功能性玻璃贴膜，具有隔热节能、安全防爆、易装贴、经济实用等特点。它既可用于既有建筑门窗幕墙玻璃的节能改造，也可用于新建大楼普通玻璃的节能降耗处理。

    1.1 建筑玻璃贴膜的种类和性能

    建筑玻璃贴膜以节能为主要目的，附带隔紫外线和安全防爆功能，建筑玻璃贴膜分为热反射膜和低辐射膜。

    1.1.1 热反射膜(又称阳光控制膜)

    这种膜贴在玻璃表面使房内能透过可见光和近红外线，但不能透过远红外线。因此，有足够的光线进入室内，而将大部分的太阳能热量反射回去，在炎热的夏季保持室内温度不会升高太多，从而降低室内空调负荷，达到节省空调费用和节能的作用。

    1.1.2 低辐射膜(又称LOW-E膜)

    这种膜能透过一定量的短波太阳辐射能，使太阳辐射热进入室内，同时，又能将90%以上的室内物体热源辐射的长波红外线反射回室内。LOW-E膜能充分利用室外太阳短波辐射及室内热源的长波辐射能量，因此，在寒冷地区和采暖建筑中使用，可起到保温节能的明显效果。

    1.2 建筑玻璃贴膜的国内外发展概述

    玻璃贴膜是在平板玻璃表面上贴上一种多层的聚酯薄膜，以改善玻璃的性能和强度，使其具有保温、隔热、节能、防紫外线、美化外观、遮蔽私密、安全等功能。早期的膜仅具有将太阳辐射反射出玻璃窗外，以阻止玻璃内表面的热量增加的性能。随着制造工艺的不断发展，新一代的本体着色隔热膜诞生了，它丰富的色彩为建筑师提供了广阔的设计空间。主要的颜色有：棕色、灰色、金色、琥珀色、蓝色、绿色等。1970年美国的能源危机引出了膜的另一方面的性能开发——减少室内热能损失(即“保温性”)。研究发现，聚酯膜不仅可作透明介质，更具有吸收和反射长波红外线的能力。经过反复试验，膜的材料、结构有了大的改变。这一改变，更提高了膜的“保温性”，也就产生了“低辐射膜”——LOW-E膜。

    目前，在美国建筑玻璃贴膜普及率已超过90%，在澳大利亚、新西兰等国，建筑玻璃贴膜普及率也都在75%以上，在亚洲地区，建筑玻璃贴膜应用最广泛的是日本、韩国和新加坡等经济发达的国家，普及率高达85%以上。

    玻璃贴膜以商品形式出现于国内市场大约始于20世纪80年代中后期，首先被用在汽车玻璃上，后来，该产品经过发展又逐渐进入建筑领域，并已成为镀膜玻璃的有力竞争者，且有取而代之之势。最近五六年，由于私家车的剧增而使玻璃膜的使用在国内呈火热之势。建筑玻璃的贴膜也有一些尝试，开始走俏北京、上海、江苏、广州等省市的建筑市场，国内的一些重要建筑物，如首都机场新航站楼、中华世纪坛、西单文化广场、上海金茂大厦、香格里拉大酒店、浙江世贸中心大酒店、浙江美术学院和广州科学馆等建筑，都先后采用了节能膜和安全防爆膜[2]。目前，北京市、江苏省已有《建筑玻璃贴膜工程技术规程》，广东、河南等地的规范也即将出台，这对今后科学、规范地使用该项技术有极大的帮助，相信不久的将来，贴膜玻璃在我国将会得到迅速的发展。

    2.1 建筑玻璃贴膜的节能特性分析

    建筑玻璃贴膜后，利用玻璃与薄膜之间形成的空气层来提高窗户的热阻，降低导热系数，有效地改善窗户的保温性能。有资料表明，厚度为3mm的玻璃本身的热阻为0.004(mm2·K/W)，厚度为30μm的聚脂膜本身的热阻仅为0.0002(mm2·K/W)。而当玻璃窗贴膜以后，若空气层厚度为30mm，则玻璃、空气层和塑料薄膜三者热阻之和可高达0.176(mm2·K/W)，可见，热阻值可提高40倍以上。采用窗上贴膜技术，可使采暖地区居住建筑室温明显提高，减少窗户结露现象，还可使通过窗户的传热耗能降低45%以上。

    2.2 建筑玻璃贴膜的节能效果分析

    据国内一些研究部门测试，6mm普通透明玻璃可使84%的太阳能辐射透进室内，在我国西部一些城市和地区，夏季太阳辐射进入室内的辐射流大约是1.676J/(m2·h)，当在3mm厚的普通透明玻璃上贴1层隔热膜后，可使太阳热辐射的透射量减少82.5%，从而使夏季由窗玻璃进入室内的热辐射流降至0.293J/( m2·h)，从窗户的传热系数来比较，单层窗的传热系数K值为5.24W(m2·K)，在单层窗的普通玻璃内侧表面贴隔热膜后，其传热系数降为3.93W(m2·K)，而在双层窗普通玻璃的内层外侧贴上隔热膜，其传热系数可达到2.04W(m2·K)，在基本条件下，对2个空调房作30d总耗电量的对比测试，当2个房间的窗户面积相同时，已贴隔热膜的房间建筑面积为13.76m2，耗电量为563.35(kW·L)，而未贴膜的房间建筑面积为14.78m2，耗电量为649.35(kW·L)，已贴膜的房间可省电13.24%。由此可见，在建筑门窗玻璃贴上隔热膜后的隔热节能效果非常明显，如果在单框双玻塑钢窗的第2片玻璃的外侧贴隔热膜，其隔热节能效果就更为显著。

    2.3 建筑玻璃贴膜与节能玻璃的经济效益比较

    既有建筑中的玻璃节能改造办法只有2种选择：一是拆下原有的玻璃换成节能玻璃；二是给原有玻璃贴上建筑用隔热安全膜。某展览中心大厅点支式幕墙用12mm钢化透明玻璃，若更换为12mm热反射镀膜钢化玻璃，材料成本为210元/m2，旧玻璃拆装成本为70元/m2，总的改造费用合计为280元/m2。若更换两块10mm厚度中空12mm的LOW-E中空玻璃，则材料成本为375元/m2，加上拆装成本70元/m2，则合计为445元/m2。

    采用加贴热反射膜方法，材料成本为100~130m2，装贴费用30元/m2，合计为130~160元m2，贴热反射膜成本为换热反射玻璃成本的50%左右[2]。其余情况可类推，例如：原有普通中空玻璃贴热反射膜或低辐射膜后，分别升级为中空热反射镀膜玻璃或中空低辐射镀膜玻璃。

    此外，既有玻璃贴膜在建筑门窗及玻璃幕墙节能改造中，较之更换节能玻璃，更加轻盈、环保、安全，而且，安装也更加快捷。

    3.1 选用原则

    (1)选用建筑玻璃贴膜时，除应计算规定的热应力外，还必须计算贴膜后玻璃的传热系数和遮阳系数，以保证其符合相应节能规范的规定[3]。

    (2)膜材的选用要遵照JC846-2007《贴膜玻璃》。该标准的5.2.5，5.2.6(抗冲击性)，5.2.7(耐辐照)，5.2.9(耐酸性)，5.2.10(耐碱性)，5.2.13(耐燃烧性)和5.2.14(粘结强度耐久性)为强制性条款，其余为推荐性条款。5.2.4传热系数值由供需双方确定，标准规定的质量检验项目有尺寸及偏差外观质量透射比、反射比、紫外线透射比[4]。

    (3)建筑玻璃贴膜的外包装应标注：贴膜种类、规格型号、厚度、主要性能指标、颜色和生产厂家、生产工艺及生产日期。其中，贴膜的厚度用数字表示，单位为mil或mm。

    (4)建筑玻璃贴膜的使用寿命应≥15年。

    3.2 设计方案

    (1)朝东，由于东面太阳照射时间为早7点~11点左右，时间较短，可以选择隔热率适中(30%~50%)的膜，保证东面房间温度适中。

    (2)朝南，由于南面太阳照射时间为早9点~16点左右，时间较长，可以选择隔热率较高(50%~70%)左右的膜，保证南面房间保持恒温。同时，为朝南卧室客厅提高私密性，可选择采用单向透视膜。

    (3)朝西，由于西面太阳照射时间为下午13点~19点左右，时间虽不长，但在炎热的夏季，中午以后太阳热能最高，西面房间最热，可能从13点~20点左右室内温度保持在同一个最高温度。所以，西面应选择隔热率最高(70%~80%)左右的膜，确保空调机在夏季的使用效率。

    (4)朝北，由于北面基本上不受到太阳照射时，室内较阴冷潮湿，在冬季北面刮风更为明显。所以，北面应选择隔热率较高(50%~80%)左右的膜，防止寒冷季节热量损失，确保室内保持恒温。

    (5)第(2)，(4)点适用于板式结构的建筑物，(1)~(4)点适用于点式结构的建筑物。要求建筑物外围玻璃整体安装窗膜，这样才能达到理想的节能效果，不同朝向可以装贴不同颜色风格的膜，改变居室内视觉效果，提高生活质量。

(6)对于6层以上的建筑物，楼层越高就应选择隔热率越高的膜，保证每层可以达到同等的温度。

    采用玻璃贴膜技术，可以解决玻璃节能、使用安全和遮阳等诸多方面的问题，应用范围很广，市场潜力很大。既有建筑改造规模较大，尤其是对既有建筑幕墙的维护、改造方面，如果能科学、合理地使用贴膜技术，将给社会带来较大的经济和社会效益。据不完全统计，目前中国大约有超过150亿平方米的玻璃维护市场，而且随着每年大量新建筑物的产生，需要维护的玻璃面积还将以6%~10%的速度递增。同时，受全球气候变暖的影响，玻璃贴膜隔热、环保的特性已经逐渐得到人们的广泛认可。随着全民节能意识的日益高涨，追求高水平的生活质量的渴求越来越猛烈，更催生隔热节能防爆的玻璃贴膜走进千家万户，玻璃贴膜在建筑和家庭装修领域，将会有着更广泛的应用。