Low-E镀膜玻璃介绍

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在美国及欧州，低辐射(Low-E)(译称娄义)镀膜玻璃由于其优越的性能，得到了极大的关注。特别是德国的"Wschvo"法规，使"Low-E"玻璃有迅猛的发展。
　　欧州的制造商是在60年代末开始实验室研究"Low-E"的 。1978年，美国的英特佩(interqane)成功地将"Low-E"玻璃应用到建筑物上。
　　"Low-E"的优越性是无可质疑的 。从1990年开始，"Low-E"的用量在美国以年5％的速度递增 。将来，"Low-E"是否成为窗玻璃的主导地位还不得知，但是业主和铝窗公司都非常重视节能型的门窗。而且，今年的建筑物绝大多数是用它的节能效果来评定优劣的。 "Low-E"玻璃的二种生产方法是：
　　一、在线高温热解沉积法：
　　在线高温热解沉积法"Low-E"玻璃在美国有多家公司的产品。如PPG公司的 Surgate200，福特公司的Sunglas H．R"P"。这些产品是在浮法玻璃冷却工艺过程中完成的。液体金属或金属粉沫直接喷射到热玻璃表面上，随着玻璃的冷却，金属膜层成为玻璃的一部分 。固此，该膜层坚硬耐用。这种方法生产的"Low-E"玻璃具有许多优点：它可以热弯，钢化，不必在中空状态下使用，可以长期储存。它的缺点是热学性能比较差 。除非膜层非常厚，否则其"u"值只是溅射法"Low-E"镀膜玻璃的一半。如果想通过增加膜厚来改善其热学性能，那么其透明性就非常差。
　　二、离线真空溅射法：
　　用溅射法可以生产"Low-E"玻璃的厂家及产品有北美的英特佩公司的"LnplusNetetralR"，PPG公司的Sungatel00，福特公司的SunglasHRS等 。和高温热解沉积法不同，溅射法是离线的。且据玻璃传输位置的不同有水平及垂直之分。
　　溅射法工艺生产"Low-E"玻璃，需一层纯银薄膜作为功能膜。纯银膜在二层金属氧化物膜之间。金属氧化物膜对纯银膜提供保护，且作为膜层之间的中间层增加颜色的纯度及光透射度。
　　垂直式生产工艺中，玻璃垂直放置在架子上，送入大的真空室内 。真空室内的压力将随之减小。垂直安装的阴极靶溅射出金属原子，沉积到玻璃基片上，形成膜层 。为了形成均匀一致的膜层，阴极靶靠近玻璃表面来回移动 。为了取得多层膜。必须使用多个阴极，每一个阴极均是在玻璃表面来回移动，形成一定的膜厚。
　　水平法在很大程度上是和垂直法相似的 。主要区别在玻璃的放置，玻璃由水平排列的轮子传输，通过阴极，玻璃通过一系列销定阀门之后，真空度也随之变化 。当玻璃到达主要溅射室时，镀膜压力达到，金属阴极靶固定，玻璃移动。在玻璃通过阴极过程中，膜层形成。
　　溅射法生产"Low－E"玻璃，具有如下特点：
　　由于有多种金属靶材选择，及多种金属靶材组合，因此，溅射法生产"Low-E"玻璃可有多种配置。在颜色及纯度方面，溅射镀也优于热喷镀，而且，由于是离线法，在新产品开发方面也较灵活 。最主要的优点还在于溅射生产的"Low-E"中空玻璃其"u"值优于热解法产品的"u"值，但是它的缺点是氧化银膜层非常脆弱，所以它不可能象普通玻璃一样使用 。它必须要做成中空玻璃，且在未做成中空产品以前，也不适宜长途运输。
　　对于住宅用中空玻璃， 总是希望采光性能好， 同时能阻挡全部紫外线及部分红外线 。所幸的是 "Low-E"玻璃具有这样的功能：
　　太阳辐射能量的97％集中在波长为0.3-2.5um范围内，这部分能量来自室外 ；100℃以下物体的辐射能量集中在2.5um以上的长波段，这部分能量主要来自室内。
　　若以室窗为界的话， 冬季或在高纬度地区我们希望室外的辐射能量进来，而室内的辐射能量不要外泄。若以辐射的波长为界的话，室内、室外辐射能的分界点就在2.5um这个波长处。因此，选择具有一定功能的室窗就成为关键。
　　3mm厚的普通透明玻璃对太阳辐射能具有87％的透过率，白天来自室外的辐射能量可大部分透过；但夜晚或阴雨天气，来自室内物体热辐射能量的89％被其吸收，使玻璃温度升高，然后再通过向室内、外辐射和对流交换散发其热量，故无法有效地阻挡室内热量泄向室外。
　　Low-E中空玻璃对0.3-2.5um的太阳能辐射具有60％以上的透过率， 白天来自室外辐射能量可大部分透过，但夜晚和阴雨天气， 来自室内物体的热辐射约有50％以上被其反射回室内，仅有少于15％的热幅射被其吸收后通过再辐射和对流交换散失，故可有效地阻止室内的热量泄向室外 。Low一E玻璃的这一特性，使其控制热能单向流向室内的作用。
　　太阳光短波透过窗玻璃后，照射到室内的物品上。这些物品被加热后，将以长波的形式再次辐射。这些长波被"Low-E"窗玻璃阻挡，返回到室内。事实上通过窗玻璃再次辐射被减少到85％，极大地改善了窗玻璃绝热性能。
　　窗玻璃的绝热性能一般是用"u"值来表示的，而"u"值和玻璃的辐射率有直接的关系。
　　"u"值的定义为：ASHRAE标准条件下，由于玻璃热传导和室内外的温差，所形成的空气到空气的传热量 。其英制单位为：英热量单位每小时每平方英尺每华氏温度，公制单位为：瓦每平方米每摄氏温度、"u"值越低，通过玻璃的传热量也越低，窗玻璃的绝热性能越好。辐射率是某物体的单位面积辐射的热量同单位面积黑体在相同温度，相同条件下辐射热量之比 。辐射率定义是某物体吸收或反射热量的能力。理论上完全黑体对所有波长具有100％的吸收。即反射率为零。因此，黑体辐射率为1.0。
　　通常，浮法白玻璃的辐射率为0.84。而大多数在线热聚合"Low-E"镀膜玻璃的辐射率在0.35到0.5 之间。磁控真空溅射"Low-E"镀膜玻璃的辐射率在0.08到0.15之间。值得注意的是低的辐射率直接对应着低的"u"值 。玻璃的辐射率越接近于零，其绝热性能就越好，"Ueg"值同窗组件结构和面向关系见下
    窗组件结构 UF G Ueg
     面北 面南 面西 面东
单片 0.76 87 0.57 0.39 0.48 0.48
中空12mm 0.46 75 0.30 0.14 0.22 0.22
双层中空充气 0.32 66 0.18 0.04 0.11 0.11
“Low-E”中空 0.26 62 0.13 0.002 0.07 0.07
    一个 " 节能采光系统 "的优越性必须体现在尽可能高的太阳总能量的透过 ， 而同时具有最低的 "u"值 。 通过同时考虑能量的获得和热的损失， 建立了能量平衡方程式， Ueg=UF-RF g 上表表示了各种不同采光系统的" UF "及" Ueg "值，从表中可知 ， 最好的能量平衡特性的采光系统是真空磁控溅射"Low-E"镀膜中空玻璃。尽管单层玻璃其太阳能的透射为最大， 但它的"u"值及"Ueg"值却最差 。因此，不能满足好的能量平衡的需求。
　　单纯高的太阳能透射，能有效地保持这些能量，就不能认为它是节能材料 。"Low-E" 镀膜中空玻璃是一种较好的节能采光材料 。它具有较高的太阳能透射 ，非常低的" u "值，并且，由于镀膜的效果，"Low-E"玻璃反射的热量回到室内，使得窗玻璃附近的温度较高，人在窗玻璃附近也不会感到太大的不适。而应用"Low-E"窗玻璃的建筑其室内温度相对较高，因些在冬季可以保持相对高的室内温度，而不结霜，这样在室内的人也会倍感舒适。"Low-E"玻璃也能够阻挡大量的紫外线透射，防止室内的物品退色。