王海涛
作为外围护结构的重要组成部分，透明玻璃的热工性能及耐久性对于被动房有着重要影响。
一、中空玻璃
中空玻璃是指两片或多片玻璃以有效支撑均匀隔开并周边粘接密封，使玻璃层间形成有干燥气体空间的制品。因中空玻璃内部充满气体且无水蒸气存在，故中空玻璃具有隔音、隔热、防结露、降低热辐射及增强玻璃安全性等功能。
目前常见的中空玻璃间隔密封由槽铝间隔条、干燥剂（主要有3A分子筛和以凹凸棒土为主体材料的球形干燥材料，详见JC/T 2072—2011《中空玻璃用干燥剂》）和有机密封胶（常见的是两道密封，第一道密封采用丁基胶, 第二道密封采用聚硫胶）组成。该种中空玻璃的缺点是因为铝的导热系数较高,见表1，边部热损失大，在冬季室内外温差较大的情况下，室内侧的玻璃边缘易发生结露现象。
表1 不同材料的导热系数| 材料 | 铝 | 钢 | 不锈钢 | 玻璃 | 硅胶 | TPS材料（丁基胶类） |
导热系数λ W/(m·K) | 160 | 50 | 17 | 1 | 0.35 | 0.3 |
上述中空玻璃不宜用于被动房。根据相关标准，被动房使用的中空玻璃要求用暖边作玻璃间隔。根据JC/T2069-2011《中空玻璃间隔条-暖边间隔条》规定，暖边是指导热因子不大于0.007W/m·K的间隔条，导热因子是热传递通道材料厚度和材料导热系数的乘积Σ（d·λ）。常见的暖边可分为刚性暖边和柔性暖边两大类型。玻纤增强复合材料间隔条属于刚性暖边，TPS（THERMO PLASTIC SPACER）属于柔性暖边。
使用暖边的中空玻璃可避免冬季室内玻璃边部结露现象，另外与冷边中空玻璃相比整个玻璃的热传导率下降约5%。
中空玻璃是有寿命的。当中空玻璃腔体内有目视可见的水汽产生时，即被认为失效。中空玻璃寿命的长短与边部材料、制作工艺、安装质量和使用环境有关。在GB11944—2012《中空玻璃》标准中，中空玻璃的预期使用寿命至少应为15 年。但走访发现，采用刚性间隔条密封的中空玻璃寿命一般在7~8年，采用TPS柔性密封却达25年及以上。
为降低中空玻璃的传热系数，同时也为了去除玻璃之间的水蒸气，一般在玻璃之间充填氩气、氪气等惰性气体。在环境温度10℃时气体的导热系数:空气0.025W/m·K，氩气0.017W/m·K，氪气0.009W/m·K。充填惰性气体后能极大地提高中空玻璃的热阻性能，6mm+12A+6mm的白玻中空在不同充填气体时的传热系数见表2。表2 充填不同气体时的中空玻璃传热系数
| 充填介质 | 空气 | 氩气 | 氪气 |
| 传热系数W/m2·K | 2.7 | 2.53 | 2.47 |
因氩气在空气中的含量丰富，提取比较容易，使用成本低，所以应用较为广泛。通常认为充填气体浓度低于80%的情况下，将失去其阻热作用，GB11944—2012规定充填气体的初始浓度不应低于85%。可见一款高质量的中空玻璃对密封材料的年泄漏率要求极高。
推荐采用TPS柔性暖边中空玻璃，该技术具有以下特点：
1.超强的气体保有率，气体泄漏率小于0.1%/年；
2.超强的水气渗透阻隔能力：
3.超稳定的性能：中空玻璃暖边间隔系统与玻璃接触面形成化学键连接，可以有效应对中空玻璃的气体在温度或风压变化下的胀缩现象，在-50℃至90℃环境下能确保其自身密封性能。
二、Low-E玻璃
Low-E（Low Emissivity Glass）玻璃，又称低辐射镀膜玻璃。因为玻璃具有极低的热辐射率,降低了长波辐射换热,增加了玻璃之间的间层热阻，间层热阻计算公式如下
式中为辐射率。根据GB/T18915.2-2013《低辐射镀膜玻璃》，离线低辐射镀膜玻璃辐射率小于0.15，在线低辐射镀膜玻璃辐射率小于0.25，而3mm普通玻璃热辐射率。不同玻璃组合的间层热阻及其传热系数比较见表3。
表3 不同玻璃组合的间层热阻、传热系数比较| 组合形式 | Ra(m2K/W) | K(W/m2K) |
| 4C+12A+4C | 0.152 | 3.13 |
| 4C+12A+4Low-E | 0.411 | 1.73 |
| 4Low-E+12A+4Low-E | 0.437 | 1.65 |
Low-E对紫外、可见光有较高的透射率，对红外线，尤其是中、远红外有很高的反射率。使用了Low-E玻璃的建筑，室内在透进可见光的同时，夏天把室外的不可见光能（红外辐射热）阻挡在外，冬天把室内的不可见光能反射回室内，从而达到达到住户夏季阻热冬季保热的目的。
应该注意的是Low-E玻璃不能单层使用，因为如Low-E表面暴露于大气中，容易受到污染或水汽凝结从而丧失低辐射功能；Low-E玻璃分类众多，功能也各有侧重，限于篇幅不一一介绍，总之不同地区应选用不同性能的Low-E玻璃；另外低辐射膜在不同的位置玻璃的传热系数也不相同，以TL5+16A+TL5+16A+T5（T-钢化玻璃， A-空气层）为例，不同位置的热工性能参数见表4。
表4 低辐射膜在不同位置的热工性能比较| Low-E膜位置 | 可见光（%） | 太阳辐射（%） |
遮阳系数 Sc |
太阳能总透射比g | 传热系数K W/(m2K) |
| 透射比 τvis | 反射比 ρvis | 透射比 τe | 反射比 ρe |
| Low-E膜在2、3面 | 73.04 | 15.06 | 41.74 | 30.07 | 0.575 | 0.5 | 1.24 |
| Low-E膜在2、4面 | 73.03 | 15.61 | 41.25 | 28.9 | 0.562 | 0.489 | 0.921 |
| Low-E膜在2、5面 | 73.02 | 15.55 | 41.35 | 29.18 | 0.573 | 0.498 | 0.921 |
注：1. 表中数据由Window7软件计算，按照JGJ151-2008标准选取边界条件，U值取冬季边界条件，Sc取夏季边界条件。
2. 位置：由外至内为1面、2面···。
3. 由于原片厂家提供不同批次产品的参数会略有浮动，实际产品参数以具体产品为准。
从以上数据可以看出，Low-E膜在2、3面时，传热系数较大，保温效果最差，不推荐使用。Low-E膜在2、4面和2、5面时传热系数U值相同，保温效果均较好，位于2、5面时，遮阳系数大，遮阳效果较差；Low-E膜在2、4面时，遮阳系数小，遮阳效果较好。
三．真空玻璃
真空玻璃是将两片平板玻璃四周密闭起来，将其间隙抽成真空（P≤0.1Pa)并密封排气孔，两片玻璃之间的间隙 0.1～0.2mm，为避免两片玻璃接触，两片玻璃间分布细小C型或O型金属支撑物。真空玻璃的两片一般至少有一片是低辐射镀膜玻璃。
真空玻璃比普通中空玻璃具有更好的保温隔热性能、更好的隔声效果和更好的防结露性能。但是它的缺点也是致命的，就是过于娇嫩，在门窗施工中对玻璃的搬运、安装等都有特殊要求，实际使用中损坏率也比较高。
四.注意的几个参数
1.重视g值的选取。在炎热气候地区，遮阳系数Sc、太阳能总透射比g值低的玻璃可减少进入室内的辐射热量，有利于节能；在寒冷地区，Sc、g值高却有利于室内太阳能辐射得热。所以Sc、g值应根据不同地区合理选用。遮阳系数Sc、太阳能总透射比g值的关系是
，详见《建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程》JGJ/T151。 2.重视光热比。光热比是可见光透射比与太阳能总透射比的比值。节能是一个综合的概念，不能仅仅考虑玻璃传热引起的能耗，还应该考虑因为安装玻璃导致室内采光减弱而引起照明能耗的增加。在潍坊地区对被动房选用玻璃的综合要求见表5。
表5 潍坊地区被动房选用玻璃的性能要求| 传热系数KW/m2·k | 可见光透射比 | 太阳红外热能总透射比 | 太阳能总透射比g | 光热比 |
| ≤0.80 | ≥0.60 | ≥0.20 | ≥0.35 | ≥1.40
|
