透明隔熱玻璃技術

 

刊登日期:2013/8/2
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透明隔熱機制
當太陽光照射到玻璃時,一部分能量直接穿透玻璃進入室內,另一部分能量會經由玻璃吸收後,再轉換成熱向室內與室外傳遞(圖二)。吸熱的機制雖然可以將熱吸收於玻璃上,避免直接輻射於室內物體造成加熱效果,且可經輻射與對流作用傳到室外,由於室外對流較旺盛,往室外熱傳可達約70%,其效果約等於熱反射機制的70%左右,因此,經由吸熱的機制也可達到隔熱的目的。
 

圖二、太陽熱能經透明玻璃的熱傳機制
 
隔熱性能的評估方式有很多種,日光輻射熱取得率(Solar Heat Gain Coefficient; SHGC)為太陽熱能直接傳到室內的比例,包括太陽光直接穿過玻璃進入室內的比例與能量經由玻璃吸收後再往室內傳遞的比例之總和,此指標愈低,代表玻璃的隔熱效果愈佳。SC (Shading Coefficient)為另一指標,定義為太陽熱能穿過特定玻璃直接傳到室內的輻射熱與3 mm厚平板玻璃之熱量比值,此輻射熱包括太陽光直接穿過玻璃的比例與玻璃吸收後再往室內傳遞的熱量比例之總和,SC數值越小,代表玻璃建材阻擋外界熱能(包含太陽輻射熱能)進入建築物能量越少。SHGC或SC愈小,代表通過玻璃的熱量較低,其玻璃對於輻射熱有較佳的遮蔽效果。
 
隔熱玻璃種類
有色玻璃為吸熱的機制效果較差,熱反射玻璃主要在玻璃上鍍上一層透光性較差的金屬來反射太陽光,隔熱效果不錯,但透光性很低,且可見光反射造成眩光嚴重。低輻射玻璃主要在玻璃上鍍上一層透光性較高的金屬膜來反射紅外光,不但透光性較高,並具很低的熱輻射性,即本身可以反射長波長的遠紅外線,即便搭配有色玻璃,於吸熱後亦不會以輻射的方式將熱傳至室內。至於較高等級的低輻射玻璃,則在玻璃上鍍上多層金屬膜(如銀-介電材多層膜),可選擇性地讓可見光穿過,同時阻止近紅外光透過,具更佳的隔熱效果。但金屬銀膜容易氧化,因此一般只用於密封的雙層玻璃窗戶上。 
2. 離線鍍膜低輻射玻璃
其製造方法是利用真空鍍膜製程(Vacum Process),目前業界多半是在平板玻璃上以濺鍍(Sputtering)或磁控濺鍍(Magnetron Sputtering)方法製備多層金屬或陶瓷(氧化金屬)薄膜,故稱為離線式Low-E鍍膜,又稱為軟鍍(Soft Coat)。因鍍膜金屬層不具有耐高溫,且易造成氧化現象,不適合長時間接觸空氣,但其絕佳的隔熱效果是製作複層玻璃材質不錯的選擇。研究結果指出,以濺鍍方式製備的軟鍍式低輻射薄膜,因離子入射動能強,濺鍍薄膜的堆疊密度(Packing Factor,與折射率相關)高。其主要特色為①節能效果較硬鍍式佳;③可調整節能效果;④需製成複層玻璃使用……
 
高透明/紅外線反射隔熱玻璃研究成果
目前本研究研發之透明隔熱材料,期望以低成本、簡易製程開發出高性能隔熱玻璃。目前研發的透明隔熱材料可直接塗佈於玻璃基材,再經熱裂解處理後,形成純無機氧化物膜隔熱玻璃。其鍍膜之結構如圖三所示,膜厚約為100~200 nm左右。其UV-VIS-IR光譜如圖四所示,與市售雙銀低輻射玻璃之光譜圖比較,具有高可見光穿透率與高紅外線阻隔率,且此材料亦具有很高的紅外線反射率,與市售Low-E玻璃商品比較毫不遜色,證明可以直接鍍膜的方式製作高性能隔熱玻璃……以上內容為重點摘錄,如欲詳全文請見原文
 

圖七、本研究之隔熱玻璃外觀
 
 
作者:傅懷廣、鍾松政、鍾寶堂 / 工研院材化所 
★本文節錄自「工業材料雜誌320期」,更多資料請見:https://www.materialsnet.com.tw/DocView.aspx?id=11253

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