多年前,笔者参与了某超低能耗示范建筑的建设,该建筑外窗采用了内置百叶真空复合中空玻璃,真空玻璃部分位于室外侧,部分位于室内侧。
使用中发现,真空玻璃位于室外侧时,太阳辐照情况下室内玻璃表面温度明显偏高,有烫手的感觉;而真空玻璃位于室内侧时,内表面玻璃温度正常。
这到底是为什么呢?百叶/真空玻璃究竟该如何放置呢?
内置百叶中空玻璃,是一种将百叶帘安装在中空玻璃内,兼顾保温和遮阳性能新型玻璃产品,通常采用磁控和升降装置来操作百叶升降、翻转,控制进入室内的光线和辐射热,满足隔热和采光需求。
单一保温性能好或遮阳性能好的玻璃,面对我国不同地区、季节、朝向的保温和遮阳要求具有局限性,内置遮阳中空玻璃以其优良的保温性能和可调的隔热性能成为适合的玻璃产品之一。
回到开头案例,真空玻璃位于室外侧时,太阳辐照情况下室内玻璃表面为啥会烫手?这个现象该如何解释?
笔者针对这个问题进行了研究,并于2018年撰写文章一篇《内置百叶中空玻璃热工性能模拟分析》,发表于《新型建筑材料》,见下图。

文章主要采用WINDOW软件,依据JGJ/T 151《建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程》进行模拟计算,来解释这个现象。
假定百叶腔空气层厚度为20 mm,真空层厚度为0.15 mm,百叶为白色金属材质,表面辐射率为0.9,见下图。
设计两种内置百叶真空中空玻璃,配置一真空玻璃在室内侧,配置二真空玻璃在室外侧,分别为:
配置一:5+20A百叶+5Low-E+0.15V+5;
配置二:5+0.15V+5Low-E+20A百叶+5。
则,两种配置内置百叶真空中空玻璃光学热工参数计算结果,见下表。

可见,百叶/真空玻璃位置对真空中空玻璃K值和可见光透射比Tv几乎没有影响,对太阳得热系数SHGC影响显著。
以叶片45°为例,配置二真空玻璃位于室外侧时,太阳得热系数SHGC值约为配置一真空玻璃位于室内侧时的3倍,90°时约为8倍。
除了热工性能参数外,WINDOW软件还可以读取各层内外表面温度,见下表,层1-层4示意见下图。

可见,百叶/真空玻璃位置对内置百叶中空玻璃室内侧表面温度影响明显。以叶片45°为例,配置二真空玻璃位于室外侧时,室内玻璃表面温度46.8℃;
而配置一真空玻璃位于室内侧时,室内玻璃表面温度仅为29.4℃。
这就解释了,真空玻璃位于室外侧时,室内侧玻璃表面感觉烫手的原因。
真空玻璃位于室内侧时,太阳得热系数SHGC值明显低于室外侧,室内玻璃表面温度也明显偏低。
这是因为百叶片吸收太阳短波辐射升温后,热量以长波辐射通过两侧玻璃传递到室内外,此时热量传递方式与两侧玻璃传热系数或热阻相关。
内置百叶真空中空玻璃,百叶一侧为单片玻璃,另一侧为真空玻璃,真空玻璃热阻约为普通单片玻璃10倍,因此百叶吸收热量大多向单片玻璃侧传递。
当普通玻璃位于室内侧时,百叶吸收的太阳辐射热量大多数又传向室内,使得SHGC值较大,玻璃室内侧表面温度较高;当真空玻璃位于室内侧时,百叶吸收的太阳辐射热量大多传向室外,SHGC值较小,玻璃室内侧表面温度较低。
小结一下:
百叶/真空玻璃位置,对内置百叶真空中空玻璃传热系数K值和可见光透射比Tv几乎没有影响,对太阳得热系数SHGC值影响显著。
真空玻璃位于室内侧时,内置百叶真空中空玻璃太阳得热系数SHGC值明显低于室外侧,室内侧玻璃表面温度也明显偏低。 内置百叶中空玻璃太阳得热系数SHGC值与百叶两侧玻璃热工性能有关:两侧玻璃热工性能差异较大时,室内侧建议选用热阻较大的玻璃,可更好发挥内置百叶玻璃的隔热效果。
百叶两侧玻璃热工性能相差较大时,内置百叶真空中空玻璃太阳得热系数可能相差数倍,因此需要认真研究百叶和真空玻璃位置,充分发挥其隔热效果,确保热工性能符合标准和设计要求。