遮陽遮熱的玻璃與薄膜：不影響采光又能使室內(nèi)涼爽
[導(dǎo)讀]2012年的日本“節(jié)電之夏”將近。減少白天的用電量仍是課題。因此，防止太陽熱進(jìn)入室內(nèi)的遮熱玻璃及薄膜吸引了人們的目光。這些產(chǎn)品以盡量使可見光通過但遮蔽紅外線來取得亮度與遮熱的平衡。日本的“節(jié)電之夏”再度臨
2012年的日本“節(jié)電之夏”將近。減少白天的用電量仍是課題。因此，防止太陽熱進(jìn)入室內(nèi)的遮熱玻璃及薄膜吸引了人們的目光。這些產(chǎn)品以盡量使可見光通過但遮蔽紅外線來取得亮度與遮熱的平衡。
日本的“節(jié)電之夏”再度臨近。繼2011年之后，對電力短缺的擔(dān)憂又在日本民間蔓延。日本政府2011年要求東京電力和東北電力轄區(qū)內(nèi)節(jié)電15％。2012年還有核電重啟問題，日本政府號召全國節(jié)電的可能性很大。
在耗電量達(dá)峰值的夏季白天節(jié)電尤為重要。日本資源能源廳推測稱，普通家庭夏季白天耗電量的一半以上——53％為空調(diào)用電。就是說，如何減少空調(diào)的使用，是推進(jìn)防暑措施的最大關(guān)鍵點(diǎn)。
對此能有所助益的是可使進(jìn)入建筑物內(nèi)的太陽光熱能減少的遮熱玻璃。
“夏日的白天，開冷氣時(shí)從窗戶等開口部位進(jìn)入室內(nèi)的熱量占全部的73％”。
業(yè)界團(tuán)體——日本建材與住宅設(shè)備產(chǎn)業(yè)協(xié)會公布了調(diào)查結(jié)果。73％的比例遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于來自屋頂（11％）及外墻（7％）的熱量。
反過來想，如果能用特殊玻璃，減少從開口部位進(jìn)入的太陽熱，便可有效減少進(jìn)入室內(nèi)的熱量。
此前措施采光上是弱點(diǎn)
以前，人們一直使用可反射太陽光的熱線反射玻璃來遮擋太陽光。這種玻璃還被稱為鏡面玻璃，其原理正如其字面意思一樣，可像鏡子般反射光線，以阻止太陽光的熱量進(jìn)入室內(nèi)。在東南亞及中東等地區(qū)，恐怕有不少人都見過采用強(qiáng)反射玻璃幕墻的大樓。[!--empirenews.page--]
雖然這些玻璃能夠以反射方式阻止熱量進(jìn)入室內(nèi)，但同時(shí)室內(nèi)的光線也會變暗。因此，重視采光的住宅、辦公室及商業(yè)設(shè)施使用這種玻璃時(shí)，不得不降低遮熱程度。
如何能使室內(nèi)不變暗，又能高效反射熱量呢？環(huán)保玻璃便是同時(shí)追求遮熱和采光雙重目的而開發(fā)的。環(huán)保玻璃是日本國內(nèi)大型平板玻璃企業(yè)旭硝子、日本板硝子及中央硝子3家企業(yè)制造的Low-E多層玻璃的通用名稱。Low-E是Low Emissivity的縮寫，意思是低輻射。
旭硝子以“Sun Balance”、日本板硝子以“Pair Multi Reiborg”、中央硝子以“Pair Rex Twin Guard”等產(chǎn)品名稱生產(chǎn)銷售環(huán)保玻璃。
盡管市場上以前就有環(huán)保玻璃出售，但與有節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，且必須使用達(dá)標(biāo)窗玻璃的歐美地區(qū)相比，日本目前尚未普及。而住宅版環(huán)保積分的導(dǎo)入與東日本大地震后節(jié)電意識的提高，令這種情況為之一變。
旭硝子玻璃公司市場開發(fā)室長花澤晴由表示，“2009年底實(shí)行住宅版環(huán)保積分制度之后，交易開始增加，地震后需求進(jìn)一步猛增。2011年7月創(chuàng)下了銷售額達(dá)到上年同月兩倍的記錄”。
據(jù)板硝子協(xié)會調(diào)查，目前環(huán)保玻璃在新建獨(dú)立式住宅中的普及率達(dá)到了50％以上，現(xiàn)有住宅及公寓的更換需求也在不斷增加。最近，大型寫字樓、酒店及商業(yè)設(shè)施的采用也明顯擴(kuò)大。
反射紅外線來遮熱
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那么，環(huán)保玻璃為何能在不使室內(nèi)變暗的情況下反射熱量呢？下面通過與普通單層玻璃及熱線反射玻璃相比較，來介紹環(huán)保玻璃的特性。
太陽光可按波長分為紫外線、可見光與紅外線。與采光和遮熱有關(guān)的是可見光與紅外線。肉眼可以看到的波長范圍是可見光線，如果這一光線的透射率下降，房間就會變暗。而紅外線擁有太陽光約一半的熱量，如果減小其透射量，就能提高遮熱效果。
圖1～圖3所示為各種光的透射比例。普通平板玻璃以80％左右的高比例透過可見光線和紅外線，因此日光照射時(shí)，室內(nèi)會明亮而且變熱。而熱線反射玻璃對可見光線及紅外線的透射率均降至20～30％，所以室內(nèi)盡管可保持涼爽，但光線會變暗。而環(huán)保玻璃可在透過70％可見光線的同時(shí)，可使紅外線的透射率降至10％以下。就是說，環(huán)保玻璃在確保接近于普通平板玻璃采光的情況下，具有與熱線反射玻璃相當(dāng)?shù)恼跓嵝Ч?/span>
對環(huán)保玻璃的遮熱及采光起到關(guān)鍵作用的是名為Low-E膜的金屬膜。
環(huán)保玻璃與熱線反射玻璃，均是以薄薄地涂上一層金屬來遮擋太陽光線的，但二者的膜存在很大差別。熱線反射玻璃在制造過程中在平板玻璃表面涂上鈦及不銹鋼等金屬。而環(huán)保玻璃則是涂布多層細(xì)微至100～200納米（1納米為10億分之一米）左右的銀膜。
旭硝子玻璃公司技術(shù)統(tǒng)括室技術(shù)戰(zhàn)略部統(tǒng)括主管清水潤一表示，“配方不同、銀膜的層數(shù)不同，玻璃的特性也就會不同。因?yàn)橛蠰ow-E膜，所以能夠同時(shí)兼顧采光和遮熱”。
環(huán)保玻璃之所以是兩片平板玻璃的結(jié)合，是因?yàn)槔昧嗽緸槎颈囟圃斓碾p層玻璃的功能。冬季可防止室內(nèi)熱量散發(fā)出去。這種玻璃夏季能減少冷氣、冬季可減少暖氣的使用。據(jù)旭硝子推算，以獨(dú)立式住宅為例，每年可使冷暖氣費(fèi)用削減35％。
日本板硝子除了銀膜之外，目前還在開發(fā)使用氧化錫的Low-E膜。這是通過利用2006年收購的英國皮爾金頓擁有的玻璃制造方法而實(shí)現(xiàn)的。該公司BP事業(yè)本部、功能玻璃部的淺野修表示，“該技術(shù)適合大量生產(chǎn)大面積玻璃。制造成本也比銀膜低，有助于普及”。[!--empirenews.page--]
因使用方便而受到青睞的遮熱膜
貼在普通窗玻璃上使其具有遮熱功能的窗用薄膜，也在地震后受到了消費(fèi)者的歡迎。大型窗用膜企業(yè)住友3M于2007年開發(fā)并已上市的遮熱膜“3M Scotchtint Window Film Multi Layer Nano系列”便是其中的典型代表。
傳統(tǒng)型遮熱膜也與熱線反射玻璃一樣，反射的熱量越多，反射的可見光線越多，室內(nèi)也就越暗。但Multi Layer Nano可像環(huán)保玻璃那樣，可透過更多的可見光線并遮擋紅外線。
Multi Layer Nano的反射層采用聚酯而不是金屬。在50μm的厚度內(nèi)構(gòu)建了200多層聚酯，可選擇以紅外線為主的特定波長來反射。住友3M建筑市場技術(shù)部的五十嵐MAYA表示，“可以調(diào)整各層的材質(zhì)和厚度，來改變熱量和可見光的透射率”。
采用窗用遮熱膜與更換窗玻璃相比，簡單易行而且成本低，因此使用普通玻璃的寫字樓等的采用在增加。并可以只在自己公司所在的樓層貼膜。
2011年，位于東京千代田區(qū)的三井物產(chǎn)總部大樓共貼膜1萬m2，2012年3月神奈川縣逗子市政府也為共計(jì)500m2的窗戶貼上了遮熱膜。窗用遮熱膜不僅遮熱性能好，其能防止玻璃飛散的效果也備受關(guān)注。
如能運(yùn)用既能遮熱又不妨礙采光的環(huán)保玻璃或遮熱膜，那么除了空調(diào)電費(fèi)之外，還有望節(jié)約照明的電費(fèi)。
日本的“節(jié)電之夏”再度臨近。繼2011年之后，對電力短缺的擔(dān)憂又在日本民間蔓延。日本政府2011年要求東京電力和東北電力轄區(qū)內(nèi)節(jié)電15％。2012年還有核電重啟問題，日本政府號召全國節(jié)電的可能性很大。
在耗電量達(dá)峰值的夏季白天節(jié)電尤為重要。日本資源能源廳推測稱，普通家庭夏季白天耗電量的一半以上——53％為空調(diào)用電。就是說，如何減少空調(diào)的使用，是推進(jìn)防暑措施的最大關(guān)鍵點(diǎn)。
對此能有所助益的是可使進(jìn)入建筑物內(nèi)的太陽光熱能減少的遮熱玻璃。
“夏日的白天，開冷氣時(shí)從窗戶等開口部位進(jìn)入室內(nèi)的熱量占全部的73％”。
業(yè)界團(tuán)體——日本建材與住宅設(shè)備產(chǎn)業(yè)協(xié)會公布了調(diào)查結(jié)果。73％的比例遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于來自屋頂（11％）及外墻（7％）的熱量。
反過來想，如果能用特殊玻璃，減少從開口部位進(jìn)入的太陽熱，便可有效減少進(jìn)入室內(nèi)的熱量。
此前措施采光上是弱點(diǎn)
以前，人們一直使用可反射太陽光的熱線反射玻璃來遮擋太陽光。這種玻璃還被稱為鏡面玻璃，其原理正如其字面意思一樣，可像鏡子般反射光線，以阻止太陽光的熱量進(jìn)入室內(nèi)。在東南亞及中東等地區(qū)，恐怕有不少人都見過采用強(qiáng)反射玻璃幕墻的大樓。[!--empirenews.page--]
雖然這些玻璃能夠以反射方式阻止熱量進(jìn)入室內(nèi)，但同時(shí)室內(nèi)的光線也會變暗。因此，重視采光的住宅、辦公室及商業(yè)設(shè)施使用這種玻璃時(shí)，不得不降低遮熱程度。
如何能使室內(nèi)不變暗，又能高效反射熱量呢？環(huán)保玻璃便是同時(shí)追求遮熱和采光雙重目的而開發(fā)的。環(huán)保玻璃是日本國內(nèi)大型平板玻璃企業(yè)旭硝子、日本板硝子及中央硝子3家企業(yè)制造的Low-E多層玻璃的通用名稱。Low-E是Low Emissivity的縮寫，意思是低輻射。
旭硝子以“Sun Balance”、日本板硝子以“Pair Multi Reiborg”、中央硝子以“Pair Rex Twin Guard”等產(chǎn)品名稱生產(chǎn)銷售環(huán)保玻璃。
盡管市場上以前就有環(huán)保玻璃出售，但與有節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，且必須使用達(dá)標(biāo)窗玻璃的歐美地區(qū)相比，日本目前尚未普及。而住宅版環(huán)保積分的導(dǎo)入與東日本大地震后節(jié)電意識的提高，令這種情況為之一變。
旭硝子玻璃公司市場開發(fā)室長花澤晴由表示，“2009年底實(shí)行住宅版環(huán)保積分制度之后，交易開始增加，地震后需求進(jìn)一步猛增。2011年7月創(chuàng)下了銷售額達(dá)到上年同月兩倍的記錄”。
據(jù)板硝子協(xié)會調(diào)查，目前環(huán)保玻璃在新建獨(dú)立式住宅中的普及率達(dá)到了50％以上，現(xiàn)有住宅及公寓的更換需求也在不斷增加。最近，大型寫字樓、酒店及商業(yè)設(shè)施的采用也明顯擴(kuò)大。
反射紅外線來遮熱
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那么，環(huán)保玻璃為何能在不使室內(nèi)變暗的情況下反射熱量呢？下面通過與普通單層玻璃及熱線反射玻璃相比較，來介紹環(huán)保玻璃的特性。
太陽光可按波長分為紫外線、可見光與紅外線。與采光和遮熱有關(guān)的是可見光與紅外線。肉眼可以看到的波長范圍是可見光線，如果這一光線的透射率下降，房間就會變暗。而紅外線擁有太陽光約一半的熱量，如果減小其透射量，就能提高遮熱效果。
圖1～圖3所示為各種光的透射比例。普通平板玻璃以80％左右的高比例透過可見光線和紅外線，因此日光照射時(shí)，室內(nèi)會明亮而且變熱。而熱線反射玻璃對可見光線及紅外線的透射率均降至20～30％，所以室內(nèi)盡管可保持涼爽，但光線會變暗。而環(huán)保玻璃可在透過70％可見光線的同時(shí)，可使紅外線的透射率降至10％以下。就是說，環(huán)保玻璃在確保接近于普通平板玻璃采光的情況下，具有與熱線反射玻璃相當(dāng)?shù)恼跓嵝Ч?/span>
對環(huán)保玻璃的遮熱及采光起到關(guān)鍵作用的是名為Low-E膜的金屬膜。
環(huán)保玻璃與熱線反射玻璃，均是以薄薄地涂上一層金屬來遮擋太陽光線的，但二者的膜存在很大差別。熱線反射玻璃在制造過程中在平板玻璃表面涂上鈦及不銹鋼等金屬。而環(huán)保玻璃則是涂布多層細(xì)微至100～200納米（1納米為10億分之一米）左右的銀膜。
旭硝子玻璃公司技術(shù)統(tǒng)括室技術(shù)戰(zhàn)略部統(tǒng)括主管清水潤一表示，“配方不同、銀膜的層數(shù)不同，玻璃的特性也就會不同。因?yàn)橛蠰ow-E膜，所以能夠同時(shí)兼顧采光和遮熱”。
環(huán)保玻璃之所以是兩片平板玻璃的結(jié)合，是因?yàn)槔昧嗽緸槎颈囟圃斓碾p層玻璃的功能。冬季可防止室內(nèi)熱量散發(fā)出去。這種玻璃夏季能減少冷氣、冬季可減少暖氣的使用。據(jù)旭硝子推算，以獨(dú)立式住宅為例，每年可使冷暖氣費(fèi)用削減35％。
日本板硝子除了銀膜之外，目前還在開發(fā)使用氧化錫的Low-E膜。這是通過利用2006年收購的英國皮爾金頓擁有的玻璃制造方法而實(shí)現(xiàn)的。該公司BP事業(yè)本部、功能玻璃部的淺野修表示，“該技術(shù)適合大量生產(chǎn)大面積玻璃。制造成本也比銀膜低，有助于普及”。[!--empirenews.page--]
因使用方便而受到青睞的遮熱膜
貼在普通窗玻璃上使其具有遮熱功能的窗用薄膜，也在地震后受到了消費(fèi)者的歡迎。大型窗用膜企業(yè)住友3M于2007年開發(fā)并已上市的遮熱膜“3M Scotchtint Window Film Multi Layer Nano系列”便是其中的典型代表。
傳統(tǒng)型遮熱膜也與熱線反射玻璃一樣，反射的熱量越多，反射的可見光線越多，室內(nèi)也就越暗。但Multi Layer Nano可像環(huán)保玻璃那樣，可透過更多的可見光線并遮擋紅外線。
Multi Layer Nano的反射層采用聚酯而不是金屬。在50μm的厚度內(nèi)構(gòu)建了200多層聚酯，可選擇以紅外線為主的特定波長來反射。住友3M建筑市場技術(shù)部的五十嵐MAYA表示，“可以調(diào)整各層的材質(zhì)和厚度，來改變熱量和可見光的透射率”。
采用窗用遮熱膜與更換窗玻璃相比，簡單易行而且成本低，因此使用普通玻璃的寫字樓等的采用在增加。并可以只在自己公司所在的樓層貼膜。
2011年，位于東京千代田區(qū)的三井物產(chǎn)總部大樓共貼膜1萬m2，2012年3月神奈川縣逗子市政府也為共計(jì)500m2的窗戶貼上了遮熱膜。窗用遮熱膜不僅遮熱性能好，其能防止玻璃飛散的效果也備受關(guān)注。
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| 左邊較暗部分是采用反射膜的效果，右邊稍暗的部分是采用遮熱膜的效果。亮度差別一目了然 |
如能運(yùn)用既能遮熱又不妨礙采光的環(huán)保玻璃或遮熱膜，那么除了空調(diào)電費(fèi)之外，還有望節(jié)約照明的電費(fèi)。
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