遮陽遮熱的玻璃與薄膜

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【日經BP社報導】2012年的日本「節電之夏」將近。減少白天的用電量仍是課題。因此，防止太陽熱進入室內的遮熱玻璃及薄膜吸引了人們的目光。這些產品以盡量使可見光通過但遮蔽紅外線來取得亮度與遮熱的平衡。

日本的「節電之夏」再度臨近。繼2011年之後，對電力短缺的擔憂又在日本民間蔓延。日本政府2011年要求東京電力和東北電力轄區內節電15％。2012年還有核電重啟問題，日本政府號召全國節電的可能性很大。

在耗電量達峰值的夏季白天節電尤為重要。日本資源能源廳推測稱，普通家庭夏季白天耗電量的一半以上——53％為空調用電。就是說，如何減少空調的使用，是推進防暑措施的最大關鍵點。

對此能有所助益的是可使進入建築物內的太陽光熱能減少的遮熱玻璃。

「夏日的白天，開冷氣時從窗戶等開口部位進入室內的熱量佔全部的73％」。

業界團體——日本建材與住宅設備產業協會公佈了調查結果。73％的比例遠遠高於來自屋頂（11％）及外牆（7％）的熱量。

反過來想，如果能用特殊玻璃，減少從開口部位進入的太陽熱，便可有效減少進入室內的熱量。


此前措施採光上是弱點

以前，人們一直使用可反射太陽光的熱線反射玻璃來遮擋太陽光。這種玻璃還被稱為鏡面玻璃，其原理正如其字面意思一樣，可像鏡子般反射光線，以阻止太陽光的熱量進入室內。在東南亞及中東等地區，恐怕有不少人都見過採用強反射玻璃幕牆的大樓。

雖然這些玻璃能夠以反射方式阻止熱量進入室內，但同時室內的光線也會變暗。因此，重視採光的住宅、辦公室及商業設施使用這種玻璃時，不得不降低遮熱程度。

如何能使室內不變暗，又能高效反射熱量呢？環保玻璃便是同時追求遮熱和採光雙重目的而開發的。環保玻璃是日本國內大型平板玻璃企業旭硝子、日本板硝子及中央硝子3家企業製造的Low-E多層玻璃的通用名稱。Low-E是Low Emissivity的縮寫，意思是低輻射。


旭硝子以「Sun Balance」、日本板硝子以「Pair Multi Reiborg」、中央硝子以「Pair Rex Twin Guard」等產品名稱生產銷售環保玻璃。

儘管市場上以前就有環保玻璃出售，但與有節能標準，且必須使用達標窗玻璃的歐美地區相比，日本目前尚未普及。而住宅版環保積分的導入與東日本大地震後節電意識的提高，令這種情況為之一變。

旭硝子玻璃公司市場開發室長花澤晴由表示，「2009年底實行住宅版環保積分制度之後，交易開始增加，地震後需求進一步猛增。2011年7月創下了銷售額達到上年同月兩倍的記錄」。

據板硝子協會調查，目前環保玻璃在新建獨立式住宅中的普及率達到了50％以上，現有住宅及公寓的更換需求也在不斷增加。最近，大型辦公大樓、酒店及商業設施的採用也明顯擴大。


反射紅外線來遮熱


那麼，環保玻璃為何能在不使室內變暗的情況下反射熱量呢？下面通過與普通單層玻璃及熱線反射玻璃相比較，來介紹環保玻璃的特性。

太陽光可按波長分為紫外線、可見光與紅外線。與採光和遮熱有關的是可見光與紅外線。肉眼可以看到的波長範圍是可見光線，如果這一光線的透射率下降，房間就會變暗。而紅外線擁有太陽光約一半的熱量，如果減小其透射量，就能提高遮熱效果。

圖1～圖3所示為各種光的透射比例。普通平板玻璃以80％左右的高比例透過可見光線和紅外線，因此日光照射時，室內會明亮而且變熱。而熱線反射玻璃對可見光線及紅外線的透射率均降至20～30％，所以室內儘管可保持涼爽，但光線會變暗。而環保玻璃可在透過70％可見光線的同時，可使紅外線的透射率降至10％以下。就是說，環保玻璃在確保接近於普通平板玻璃採光的情況下，具有與熱線反射玻璃相當的遮熱效果。

出處：日本建材與住宅設備產業協會調查

對環保玻璃的遮熱及採光起到關鍵作用的是名為Low-E膜的金屬膜。

環保玻璃與熱線反射玻璃，均是以薄薄地塗上一層金屬來遮擋太陽光線的，但二者的膜存在很大差別。熱線反射玻璃在製造過程中在平板玻璃表面塗上鈦及不銹鋼等金屬。而環保玻璃則是塗佈多層細微至100～200奈米（1奈米為10億分之一米）左右的銀膜。

旭硝子玻璃公司技術統括室技術戰略部統括主管清水潤一表示，「配方不同、銀膜的層數不同，玻璃的特性也就會不同。因為有Low-E膜，所以能夠同時兼顧採光和遮熱」。

環保玻璃之所以是兩片平板玻璃的結合，是因為利用了原本為冬季保溫而製造的雙層玻璃的功能。冬季可防止室內熱量散發出去。這種玻璃夏季能減少冷氣、冬季可減少暖氣的使用。據旭硝子推算，以獨立式住宅為例，每年可使冷暖氣費用削減35％。

日本板硝子除了銀膜之外，目前還在開發使用氧化錫的Low-E膜。這是通過利用2006年收購的英國皮爾金頓擁有的玻璃製造方法而實現的。該公司BP事業本部、功能玻璃部的淺野修表示，「該技術適合大量生產大面積玻璃。製造成本也比銀膜低，有助於普及」。

因使用方便而受到青睞的遮熱膜

貼在普通窗玻璃上使其具有遮熱功能的窗用薄膜，也在地震後受到了消費者的歡迎。大型窗用膜企業住友3M于2007年開發並已上市的遮熱膜「3M Scotchtint Window Film Multi Layer Nano系列」便是其中的典型代表。

傳統型遮熱膜也與熱線反射玻璃一樣，反射的熱量越多，反射的可見光線越多，室內也就越暗。但Multi Layer Nano可像環保玻璃那樣，可透過更多的可見光線並遮擋紅外線。

Multi Layer Nano的反射層採用聚酯而不是金屬。在50μm的厚度內構建了200多層聚酯，可選擇以紅外線為主的特定波長來反射。住友3M建築市場技術部的五十嵐MAYA表示，「可以調整各層的材質和厚度，來改變熱量和可見光的透射率」。


採用窗用遮熱膜與更換窗玻璃相比，簡單易行而且成本低，因此使用普通玻璃的辦公大樓等的採用在增加。並可以只在自己公司所在的樓層貼膜。

2011年，位於東京千代田區的三井物產總部大樓共貼膜1萬米2，2012年3月神奈川縣逗子市政府也為共計500m2的窗戶貼上了遮熱膜。窗用遮熱膜不僅遮熱性能好，其能防止玻璃飛散的效果也備受關注。

左邊較暗部分是採用反射膜的效果，右邊稍暗的部分是採用遮熱膜的效果。亮度差別一目了然

如能運用既能遮熱又不妨礙採光的環保玻璃或遮熱膜，那麼除了空調電費之外，還有望節約照明的電費。（記者：宇賀神 宰司，《日經商務週刊》）

http://big5.nikkeibp.com.cn/news/econ/61165-20120523.html?ref=ML&limitstart=0

有關技術一早存在.