建筑玻璃用隔热膜的性能分析和选用方案

建筑玻璃用隔热膜的性能分析和选用方案

张立明

广东省建筑设计研究院有限公司  510170

摘要：２０世纪６０年代，建筑玻璃用隔热膜在美国正式被发明，并逐步被应用于玻璃隔热和安全性能改进。至今，隔热膜已在全球建筑玻璃领域中得到广泛应用和发展，并在汽车玻璃领域也得到了拓展。自２０世纪９０年代以来，建筑玻璃用隔热膜被引人中国，并逐渐受到建筑行业专家和政府部门的重视。２０１１年和２０１３年，建筑玻璃用隔热膜分别入选住房和城乡建设部印发的《建筑遮阳推广技术目录》和《上海市遮阳推广技术目录》；２０１２年，《夏热冬冷地区既有居住建筑节能改造技术导则（试行）》将建筑玻璃用隔热膜选为重要的玻璃遮阳改造技术；上海市于２０１４年将玻璃隔热膜推荐为重要的既有建筑玻璃节能改造技术。作为一项建筑节能改造技术，玻璃隔热膜的应用日益广泛。但对于一般使用者，并不了解隔热膜厂家提供的各项性能指标，不知如何选择。本文将从建筑玻璃用隔热膜的原理入手，为消费者选择玻璃隔热膜提供参考。

关键词：建筑；玻璃；隔热膜

引言

门窗玻璃的能源消耗在建筑能源消耗方面起着重要作用，提高门窗的能源效率确实可以提高建筑的整体能源效率。外墙和窗户的隔热层是影响建筑能耗的直接因素。改善建筑节能的方法:减少玻璃面积以降低能耗，但这可能会对房间的照明和美观产生不利影响；提高玻璃隔热性能以实现节能目标，这一方法比较适合当今发展趋势。

1、筑玻璃用隔热膜的原理和结构

太阳光的能量由紫外线、可见光和红外线这３部分组成，其能量比重分别为３％、４４％和５３％。玻璃贴膜的隔热原理的关键在于对透过玻璃的太阳光进行调节：吸收紫外线、反射红外线、选择性地透过部分可见光实现室内采光。在冬季，玻璃贴膜还能反射室内长波远红外线，起到室内保温的作用；在夏季，玻璃贴膜将过滤多余的太阳辐射热量。据现有研究显示：建筑玻璃用隔热膜可有效反射红外线、透过可见光、有效吸收９９．９％紫外线。经过半个世纪的发展，玻璃隔热膜经历了染色膜、金属膜、多层微复制膜等多次技术改进。最早的染色膜是在膜或胶中添加了能吸收一定太阳光波段的染料，其成本低，但易老化、褪色，很难满足常规建筑对使用寿命的要求，不建议选择；金属膜是目前市面上的主流隔热膜技术，利用膜表面特殊金属镀层吸收和反射太阳光中的特定波段，达到隔热目的，但因其隔热、耐老化和氧化性能受膜中金属种类的影响，如Ａｌ、Ｃｕ、Ｎｒ、Ａｇ等，低端的金属膜难有优异的表现，且金属膜存在高反光率的负面影响；多层微复制膜是目前玻璃贴膜领域的最高端技术，不添加任何染料和金属镀层，依靠多层聚酯薄膜的微观叠加实现对太阳光特定波段的反射，能同时满足高透光、高隔热、低反光、耐氧化等需求。

2、建筑玻璃隔热膜的用途

2.1电磁信号屏蔽效能

由于玻璃薄膜在建筑物周围的玻璃表面上使用，它可能影响电磁波信号进入玻璃的程度，特别是随着5G时代的到来，5G技术使用的轨道损耗和毫米波频段衰减更大，因此，有必要研究不同类型的绝缘薄膜对电磁波信号的影响。国际标准化组织(iso)3gpp项目为5GNR(NewRadio)定义了两个工作频段:FR1频带(410~7125MHz)和FR2频带(24.25~52.6GHz)。上海测控技术研究所受委托，采用GB/t30242-2013平板电磁屏蔽材料屏蔽性能测量方法，对三个绝缘膜进行800~40000MHz频段屏蔽性能测试，其中包括大多数FR1和FR2频段，并得出了以下性能测试结果可以看出，电磁屏蔽中的三种绝缘膜之间存在着非常明显的差异，其中多层光膜和陶瓷绝缘膜非常接近，通常为0-0.5db，而金属电镀膜具有非常强的电磁波信号屏蔽，这种屏蔽可以这可能是因为金属镀层含有大量金属成分，而多层结构光学薄膜和陶瓷薄膜几乎没有金属成分。

2.2隔热膜的光谱特性分析

nanoto透明绝缘薄膜是一种透明的半导体薄膜，在半导体中含有一定数量的电子(腔)。由于自由载体的存在，自由载体集体运动引起的等离子体振动在光下引发。当入射光频率低于等离子体振动频率时，入射光会受到强烈反射。ATO纳米粒子等离子体振动频率位于可见区域附近和外部红色区域附近，因此当太阳照射在绝缘薄膜表面时，它可以以较低的频率和较长的波长反射外部红光。在整个波段(200-20000米)，0#空组(无绝缘膜)的通过率变化不大，仍保持在90%左右；对于使用绝缘薄膜的试验组，具体分析如下:(1)可见光的穿透率，即在薄膜中ATO含量增加时可见光穿透率下降，但所有样品均保持较高的可见光穿透率；(2)CPVC是基本材料复盖填充颗粒表面并填充填充填充颗粒积累空间时的油漆体积浓度。PVC较低时，填充颗粒表面的曝光度较低，分布均匀，且颗粒不会聚集。随着填充颗粒的增加，当PVC超过CPVC时，基本材料不足以复盖填充颗粒表面。因为填充粒子不能被基本材料完全浸透，所以填充粒子在薄膜制造过程中逐渐聚集起来。填充膜反射红外光的性能和强度在CPVC中突然变化。

3、建筑玻璃用隔热膜应用

建筑玻璃用隔热膜常被用于建筑物的隔热和节能改造，其应用范围包括２０世纪９０年代以前、未执行节能设计的建筑，以及部分执行了节能设计但热舒适度欠佳且含大面积玻璃幕墙和玻璃天顶的建筑。根据工程经验，应用玻璃隔热膜后，窗台附近位置的温度最高可降低５＾左右，室内整体空间温度可降低２Ｔ左右＼使用各类玻璃隔热膜后，整体建筑耗能降低５％￣１０％。玻璃隔热膜可有效阻隔９９％的紫外线，能有效保护室内人的眼睛和皮肤健康，并能保护室内窗帘、木地板、家具等，延缓其使用寿命。目前，已有多个品牌被美国皮肤癌防治基金会列为重点推荐品牌。大多数情况下，玻璃隔热膜具有可见光透射比低、可见光反射比高的特性，常用以保护室内隐私、改善建筑外观。应用玻璃隔热膜后，能有效改善原建筑杂乱无章的外观，保护内部隐私，如图1所示。

图1玻璃隔热膜在保护隐私方面的应用

结束语

本文通过分析几种常见技术类型的玻璃贴膜，通过300～2500nm光谱和电磁波信号屏蔽效能测试对比分析，结果表明：（1）相同透光率级别的玻璃贴膜，金属镀膜的太阳能总透射比和遮阳系数均为最低，隔热性能最佳，多层结构光学膜次之，陶瓷膜相对最低，且吸热最多。（2）金属镀膜对电磁波信号存在非常高的屏蔽，对800～40000MHz电磁波存在20～30dB的效能屏蔽，意味着99%以上的电磁波功率损失。多层结构光学膜和陶瓷膜对电磁波信号的屏蔽很少，电磁波穿透功率损失在10%以内。采用贴膜对建筑玻璃进行节能改造，金属镀膜产品具有最佳的隔热节能效果，但同时也会对电磁波信号产品明显的屏蔽，可能会导致室内通信不良。多层结构光学膜和陶瓷膜由于不含金属成分，因此虽然节能效果略低于金属镀膜，但对电磁波信号几乎不产生屏蔽，多层结构光学膜拥有最佳的综合性能。

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