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透明隔熱玻璃技術
文/工研院材化所 傅懷廣、鍾松政、鍾寶堂
全球暖化效應造成世界各地之氣候產生極大改變,節能減碳已成為目前最可能的應對策略。由於美觀與透光性的需求,大量玻璃被運用在建築物上,窗戶的隔熱性能為影響建築空調用電之重要因素。具有隔熱性能之窗玻璃能將紫外光與紅外光隔絕於戶外,只允許可見光進到室內,有效降低熱能傳導至室內並減少空調耗能使用量。本文將針對目前市售與工研院材化所研發之隔熱玻璃技術現況做一介紹。
目前全球暖化與氣候變遷問題日趨嚴重,各國無不極力推動節能減碳,為當今極為重要之課題。台灣地理位置處於亞熱帶,氣候濕熱,夏天高溫達到攝氏30度以上,其空調需求龐大,每逢夏天電力使用量屢創高峰,常造成發電系統跳機,有時甚至需以分區斷電或限電的措施來因應,造成用戶之損失與不便。
近年來,我國政府在強力推行節能減碳下,用電量已持平且開始減量,然而一般住商建築耗電量增加尚無法停止。根據能源局資料的統計顯示:住商總用電量至2010年已占全國總用電量之31%,且用電仍以年成長率7.6%增加速率的壓力下,住商建築空調用電占全國總用電量之8.3%,而由建築物外殼進入的熱消耗全國總用電量之6.35%。外殼進入的熱消耗整個建築空調用電的74%,比例非常高。依據台灣電力公司統計,夏季尖峰期外氣溫度每上升1˚C,空調用電量上升約6%,在台灣大都市中,夏季都會區與郊區之溫度至少相差3~4˚C,而都市高溫化、乾燥化造成空調能源耗用增加、不舒適熱環境及空氣品質降低的現象不容小覷,若能有效減少都市排放二氧化碳,增加降溫冷卻作用,將能減低都市高溫化。
建築物外殼結構主要為窗戶、屋頂、外牆所構成。對於一般住宅而言,約60%熱能透過熱輻射方式經由窗戶進入室內,由於一般玻璃只能隔絕經由窗戶進入熱能的7%,現行建材的隔熱性能不佳,導致消耗很高的空調用電,因此對建築用隔熱材料來說,隔絕熱輻射為首要課題。為有效降低由窗戶進入室內的熱能,多數的窗戶均會加裝窗簾或隔熱玻璃,而窗簾會阻擋光進入室內,且會影響視覺效果,此時選用隔熱玻璃便能兼顧照明與視覺,但是價格也相對高昂。
一般熱傳遞的機制包括輻射、傳導、對流。高性能的隔熱材料對於熱應具有很高的阻絕性,以防止熱以輻射或傳導的形式傳到室內。因此,熱輻射阻絕材料與絕熱(阻斷溫度差異所引起的熱傳導)材料為達成建材高隔熱性能的兩種必備材料。對於使用於亞熱帶的隔熱玻璃而言,因室內外溫差較小、日照輻射強烈,隔熱玻璃以開發能隔絕太陽熱輻射之技術為首要考量。
透明隔熱機制
太陽輻射能量分布為紫外光區、可見光區和紅外光區三個部分。太陽的溫度高,主要放射波長位於可見光區,人體、建築物的溫度在室溫附近,主要放射能量位於遠紅外線4~50...