建筑玻璃光学及热工性能测试分析

建筑玻璃光学及热工性能测试分析

王树凡

天津建科建筑节能环境检测有限公司 天津市 300161

摘要：随着可持续发展的时代需求，全社会越来越重视和倡导绿色节能环保环境的创建。根据国家有关规范的要求，建筑幕墙及外窗使用的玻璃应符合设计及标准的要求，进场使用时要对其可见光透射比、遮阳系数、传热系数等参数进行复验。通过试验计算分析各种玻璃的光学性能，以确保达到不同程度的节能效果，真正实现建筑节能应用。本文也将基于此对建筑玻璃光学、热工性能检测常见方法进行分析和探讨，以供同行参考。

关键词：建筑玻璃；光学；热工性能；检测方法

1玻璃光学热工性能参数释义

玻璃是建筑工程施工当中的常见施工材料，经常应用于玻璃幕墙、建筑门窗的施工当中。一般来说，建筑工程施工当中常用到的玻璃材料按具体特性和用途简单分为平板玻璃（含普通平板玻璃和浮法玻璃等）和深加工玻璃（含钢化玻璃、镀膜玻璃、吸热玻璃等）。按照《建筑节能工程施工质量验收规范》以及《天津市民用建筑节能工程施工质量验收规程》要求，幕墙玻璃、建筑外窗玻璃和采光屋面的玻璃可见光透射比、遮阳系数以及传热系数等性能应符合设计和相关标准规定。因此，为了使建筑玻璃光学热工性能满足建筑节能工程施工质量验收规范要求，玻璃材料进场时应见证取样送检。玻璃光学热工性能的检测主要从可见光透射比、可见光反射比、太阳光直接透射比、太阳光直接反射比等几个方面入手。

1.1可见光透射比

Lighttransmittance简写为Tvis，也称透光系数，即透过玻璃的可见光（波长380～780nm）通量与射在玻璃表面上的可见光通量的比率。该参数可调节建筑室内通透效果和明暗程度从而决定了室内的照明能耗，对建筑节能有直接影响。

1.2可见光反射比

Lightreflectance简写为Rvis，在可见光谱（波长380～780nm）范围内，在玻璃表面反射的可见光与射在玻璃表面的总可见光的比率。

1.3太阳光直接透射比

Solardirecttransmittance缩写为Tsol，在太阳光谱（波长300～2500nm）范围内，透过玻璃的紫外光、可见光和近红外光总能量的百分比，但不包括玻璃吸收直接入射的太阳光能量后向外界的二次传递的能量。

1.4太阳光直接反射比

Solardirectreflectance缩写为Rsol，在太阳光谱（波长300～2500mm）范围内，玻璃表面反射的紫外光、可见光和近红外光总能量的百分比。在墙体的浅色饰面材料辐射吸收系数计算中的重要指标。

1.5太阳能总透射比

Totalsolarenergytransmittance也称为太阳得热系数（SHGC）、得热因子、g值等。是通过门窗或幕墙构件成为室内得热量的太阳辐射与投射到门窗或幕墙构件上的太阳辐射的比值。太阳能总透射比包括太阳光直接透射比Tsol和被玻璃及构件吸收的太阳辐射再经传热进入室内的得热量。该部分太阳能进入室内后直接引起温度升高，是夏季空调制冷的主要负荷。选购玻璃一般用遮阳系数体现太阳光总透射比的高低。

1.6遮阳系数

ShadingCoefficient缩写为SC，即透过玻璃的总太阳辐射能量与透过3mm透明玻璃的总太阳辐射能量的比。遮阳系数越小，阻挡阳光辐射的性能越好。

1.7传热系数

传热系数是指玻璃进行热传递的能力，通常只针对存在导热的热传递形式。在均质玻璃材料稳定传热条件下，两侧环境温差为1K时，在单位时间内通过单位面积玻璃的热量，即为传热系数。与玻璃遮阳系数相类似，传热系数作为建筑节能的重要检测指标，传热系数越小表明其传热性能越差、保温性能越好。

2建筑玻璃光学和热工性能常见检测方法

2.1检测设备

太阳光光谱检测使用仪器主要为紫外可将光近红外分光光度计，双束光，并带有积分球；远红外检测使用仪器主要是傅里叶变红外光谱仪。

2.2标准规范及检测参数要求

目前，国外主要有两种典型玻璃光学热工标准计算体系，即ISO（EN）标准体系和美国NFRC标准体系，国内玻璃光学热工标准为《建筑玻璃可见光透射比、太阳光直接透射比、太阳能总透射比、紫外线透射比及有关窗玻璃参数的测定》GB/T 2680－1994和《建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程》JGJ/T 151－2008。《建筑玻璃可见光透射比、太阳光直接透射比、太阳能总透射比、紫外线透射比及有关窗玻璃参数的测定》GB/T 2680－1994是我国采用ISO9050：1990编制的标准，为我国玻璃光学性能计算建立的初步的计算方法。由于测试技术的限制，GB/T 2680-1994中采用的分光光度计测试光谱的范围仅为300nm~1800nm，标准玻璃（3mm透明玻璃）的太阳光总透射比为0.889，采用的室外侧传热系数，双层玻璃系统、三层系统给出了简化的二次传热计算方法等，与ISO9050：2003、ISO15099：2003等标准计算的结果有较大差别。为了与国际ISO系列标准一致，我国发行了行业标准JGJ/T 151－2008，规定了标准3mm透明玻璃的太阳光总透射比为0.87。JGJ/T 151标准考虑了我国所处气候区域和我国其他建筑工程标准，室外对流换热系数与ISO标准有较大的差别，因此导致了计算玻璃传热系数时出现较大的差别。另外，我国在2021年对GB/T2680标准进行了修订，GB/T2680-2021较好的解决了与国际ISO系列标准及JGJ/T 151标准一致性问题。

我国现行标准规定，玻璃光谱检测数据应满足以下要求：测定的玻璃数据应包括各个光谱段的透射率、前反射率和后反射率，光谱范围应至少覆盖300~2500nm波长范围。不同波长范围的数据应间隔应满足以下要求：

（1）波长为300~400nm时，数据点间隔不应超过5nm；

（2）波长为400~1000nm时，数据点间隔不应超过10nm；

（3）波长为1000~2500nm时，数据点间隔不应超过50nm；

（4）波长为2500nm~25000nm时，数据点间隔不应超过100nm。

设置适宜的仪器参数后，检测出单片玻璃在紫外线、可见光、太阳光光谱范围内的光谱透射比、光谱反射比（前、后），按照标准要求的间隔选取光谱透射比、光谱反射比数据。单片玻璃及多层中空玻璃系统的光学热工性能可按现行行业标准进行计算。

2.3注意事项

（1）在检测过程前，应将样品表面擦拭干净。放置样品的过程中，把样品紧贴检测面，旨在确保设备光线的入射角度，进一步确保检测数据的精准性。

（2）对玻璃每一面位置的标明。如果是镀膜玻璃，不同材质的玻璃会有完全不同的遮阳系数，每一片玻璃每一面在进行参数计算的时候，都应该依据现场使用情况，确保室内外检测样品数据真实有效，如果是中空玻璃，则需要对每一片玻璃的光学参数进行测试，然后再利用计算软件进行合成，继而计算出玻璃的光学热工性能结果。

（3）对于中空玻璃镀膜玻璃，膜面通常会受到潮气和氧化剂的影响，发生氧化反应。所以进行测试时，拆分后应该尽快检测，以减少镀膜面氧化对光学参数的影响。

3结束语：

在建筑玻璃门窗或幕墙的施工过程中，需要对玻璃材料的各项参数进行检测，要按照标准规范要求的检测类目进行取样送检。在开展建筑玻璃光学性能、热工性能检测的过程中，工作人员需要对分光光度计、红外光谱仪等仪器进行正确运用，借助仪器对建筑玻璃等进行认真检测，以保证建筑玻璃光学热工性能的优良性。

不同标准光谱数据，在计算玻璃光学热工性能时会造成较大的差异。国内很多玻璃生产企业和检测机构仍然沿用美国的标准体系和计算软件，存在产品设计与工程验收标准不一致而导致工程项目无法通过验收的隐患，应引起国内玻璃企业的重视。

参考文献：

[1]GB/T2680－1994建筑玻璃可见光透射比、太阳光直接透射比、太阳能总透射比、紫外线透射比及有关窗玻璃参数的测定[S].

[2]JGJ/T151－2008建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程[S].

[3]倪胜友.建筑玻璃光学性能检测及节能情况分析[J].建筑工程技术与设计，2018.

[4]王坤芳.建筑玻璃光学和热工性能检测方法及注意事项[J].江苏建材，2018.