第二章 玻璃建材之耐候特性探討
第三節 低輻射 Low-E 玻璃
目前在玻璃建材應用於建築物上，低輻射Low-E玻璃常被視為節能玻璃的代 表。所謂低輻射Low-E玻璃是在玻璃表面以真空濺鍍或化學沈積等技術塗覆一層 薄的金屬層。此金屬層的功用為反射及吸收入射的太陽輻射熱能，而阻擋太陽輻 射熱能進入室內。低輻射Low-E玻璃的金屬層中的鍍銀層對紅外線光具高反射功 能，而鍍銀層下之底層鍍膜通常為二氧化錫(SnO2)抗反射鍍膜，其用以增加玻璃 的透光率。
一般而言低輻射 Low-E 玻璃可區分為 Hard Low-E 與 Soft Low-E 兩種。所 謂的 Hard Low-E 玻璃是直接將 Low-E 薄膜濺鍍在平板玻璃上再用固化程序使得 Hard Low-E 玻璃之表面具有抗老化特性，其示意圖如圖 2-7 所示。而 Soft Low-E 玻璃與 Hard Low-E 玻璃之差別在於 Soft Low-E 玻璃的鍍膜層並未再處理固化程 序，所以通常是應用於雙層中空玻璃上。目前國內台灣玻璃公司所生產之低輻射
對波長 380nm 至 780nm 的可見光波段有著高透視率，不致因玻璃對可視光的高 反 射 率 而 產 生 嚴 重 的 反 眩 光 公 害 。 但 是 對 紅 外 線 光 有 較 高 之 反 射 率 ( 波 長 780~2500nm)。
圖 2-7 Hard Low-E 玻璃示意圖
圖 2-8 Soft Low-E 雙層玻璃示意圖
圖 2-9 Low-E 雙層玻璃之光譜特性
目前 CNS 並無低輻射 Low-E 玻璃之相關標準，而本研究計畫在此參考 CNS 13032 R2197：日射熱反射玻璃中之相關規定與 CNS 13033 R3176：日射熱 反射玻璃檢驗法之檢驗程序作為低輻射 Low-E 玻璃在耐候特性之依據。在 CNS 13032 中規定日射熱反射玻璃係指以遮斷日射熱為主要目的，在玻璃表面敷施 具有熱反射性薄膜之玻璃。但不含將具有反射性之合成樹脂薄膜接著於玻璃上 者。而在與玻璃耐候特性上之規定 CNS 13032 規定有耐光性、耐磨耗性、耐酸 性與耐鹼性等四種。有關耐光性、耐磨耗性、耐酸性與耐鹼性之規定分述如下：
(1) 耐光性：日射熱反射玻璃之耐光性係依 CNS 13033 所規定之耐光性試 驗，可見光透過率差之絕對值需為 4%以下。
(2) 耐磨耗性：日射熱反射玻璃之耐磨耗性係依 CNS 13033 所規定之耐磨 耗性試驗，可見光透過率差之絕對值需為 4%以下。
(3) 耐酸性：日射熱反射玻璃之耐酸性係依 CNS 13033 所規定之耐酸性試 驗，可見光透過率差之絕對值需為 4%以下。
至於 CNS 13033 R3176 檢驗法中有關耐光性、耐磨耗性、耐酸性與耐鹼
(b) 磨耗輪：磨耗輪為直徑 45~50mm，厚度 12.5mm，混入研磨材之 中硬度橡膠製，而安裝成無軸向之搖桿及旋轉振動者，型別為 Taper 式之 No. CS-10F。
(3) 試驗程序：
(a) 磨耗前試體用附有積分球之色差計，附積分球之分光測光器或具
本研究計畫除了對於傳統常用的玻璃建材進行耐候特性之研究，另外對於 比較特殊應用的光觸媒玻璃亦納入探討。光觸媒玻璃是指披覆有光觸媒的玻璃 建材。其光觸媒可藉由濺鍍(Sputterlng)，化學蒸鍍(CVD)。物理蒸鍍(PVD)，或 以擦塗、滾塗、浸塗、噴塗、刷塗等方式加到玻璃表面，並經高溫固化燒結，
可與任何市面上加工的玻璃建材產品如強化玻璃、膠合玻璃、複層玻璃搭配應 用。光觸媒玻璃具有抗污、易潔、空氣淨化以及抑菌防霉之特性。由圖 2-10 可 知，光觸媒玻璃因為其親水性可使得雨水在玻璃表面上形成水膜而不會形成水 珠，因此其抗污及自潔淨效果均較一般玻璃好，而使得外界環境污染物不易附 著且會隨著雨水而被沖刷。
由於目前 CNS 以及 ISO 等國內外標準並未有相關光觸媒玻璃的標準與檢 測方法，但因為光觸媒玻璃亦是將光觸媒塗覆在玻璃表面，與 Low-E 玻璃製作 程序相似。故本研究計畫僅由台灣光觸媒協會之相關資料以及 CNS 13033 R3176：日射熱反射玻璃檢驗法之檢驗程序作為光觸媒玻璃在耐候特性檢測上 之依據。在光觸媒玻璃之耐候特性檢測部分，本研究計畫提出除了上述低輻射 Low-E 玻璃之耐光性、耐磨性以及耐酸鹼性試驗外，亦需針對親水性與光觸媒 塗層附著力試驗等進行規範。有關親水性與光觸媒塗層附著力試驗之規定目前 尚無相關之測試方法與規範。
(資料來源： 泉耀科技股份有限公司)
圖 2-10 光觸媒玻璃示意圖
(資料來源： 慈峰玻璃公司)
圖 2-11 光觸媒玻璃之親水反應機制
第三章 玻璃耐候特性試驗 第一節 全尺度戶外曝曬實驗
依據 ASTM G7-97 : Standard Practice for Atmospheric Environmental Exposure Testing of Nonmetallic Materials 之規範進行玻璃試件戶外曝曬實 驗。全尺度戶外曝曬實驗之目的在於實際將玻璃試件置於戶外經由長時間的 曝曬獲得玻璃建材之遮陽性能受外界環境影響的相關資訊。
本研究計畫共選定單層 Hard Low-E、光觸媒單層光玻璃、6mm 綠＋6mm 光膠合玻璃、6mm 綠＋中間隔熱膜＋6mm 光膠合玻璃、6mm 綠＋12mm 空
試件之光學性質。實驗結果顯示，在全尺度實驗六個月後之光學性質並未有 差異。但是在外觀觀察方面，光觸媒單層光玻璃之表面潔淨度較其他未塗覆 光觸媒之玻璃佳。然而，因為量測實驗中必須將玻璃試件表面清潔後再進行 量測，故所量得的光學性質亦是與未實驗前相同。
至於密封膠對於玻璃耐候性之影響部分，目前六個月的實驗期間並未使 矽力康密封膠出現老化而有外界空氣洩漏進入複層玻璃中間空氣層的現象產 生。另外，在膠合玻璃中間夾隔熱膜之試件中，吾人發現在曝曬後會產生小 氣泡，如圖 3-3 所示。此試件產生的氣泡確實會影響日後玻璃之遮陽性能。
圖 3-1 複層玻璃（使用結構膠）
（資料來源：本研究整理）
圖 3-2 複層玻璃（使用矽力康密封膠）
（資料來源：本研究整理）
圖 3-3 中間夾隔熱膜之膠合玻璃受熱之質變
表 3-1 全尺度戶外曝曬實驗前試件之光學性質
表 3-2 全尺度戶外曝曬實驗中試件之光學性質
表 3-3 全尺度戶外曝曬實驗後試件之光學性質
第二節 耐磨耗性與耐酸鹼性實驗
影響此種玻璃建材之遮陽性能。故本研究計畫依據 CNS 10757 K6801：塗料 一般檢驗法(有關塗膜之物理、化學抗性之試驗法)之規定中有關表面硬度試 驗選取單層 Hard Low-E 玻璃、隔熱膜＋單層玻璃以及光觸媒玻璃三種進行 表面硬度測試。有關 CNS 10757 K6801：塗料一般檢驗法(有關塗膜之物理、化學抗性之試驗法)之規定如下所述：
(3) 試片之製作：
向垂直之方向，言試片塗膜面 45 度角目是觀測之，如有可看出 隔熱膜＋單層玻璃 CNS 10757(1995)
鍍膜鉛筆硬度 F
≥ 8 H
光觸媒玻璃 CNS 10757(1995)鍍膜鉛筆硬度 >9H
≥ 8 H
表 3-5 為光觸媒玻璃進行耐磨耗性試驗、耐酸性試驗與耐鹼性試驗三種
(500g，200 轉，CS-10F) CNS 13033 (1992) 0.09
可見光透過率差絕
13032 要求值 4%甚多，其光學性能幾乎不受表面磨耗影響。此試驗值是因為
(500g，200 轉，CS-10F) CNS 13033 (1992) 0.12
可見光透過率差絕
表 3-7 隔熱膜＋單層玻璃耐磨耗與耐酸鹼性測試結果
玻璃種類 試驗項目與方法 試驗結果 CNS 13032 (1992) 要求值 耐磨耗性試驗(%)
(500g，200 轉，CS-10F) CNS 13033 (1992) 6.31
可見光透過率差絕
圖 3-4 模擬光源實驗儀器示意圖
本研究計畫目前共進行了單層 Hard low-E 玻璃、隔熱膜貼附 6mm 光玻 Chaiyapinunt 等學者以曼谷的氣象條件探討清玻璃、反射玻璃、膠合玻璃、
Low-E 低輻射玻璃以及雙層玻璃對於辦公大樓室內熱舒適性的影響。Somsak Chaiyapinunt 將 PPD(Predicted Percentage of Dissatisfied)定義區分為太陽輻射 PPD 與玻璃表面溫度 PPD 兩部分。太陽輻射 PPD 是指由太陽輻射直接穿透 玻璃進入室內造成人員舒適性不滿意度，玻璃表面溫度 PPD 則是指玻璃表面 溫度所造成的輻射熱對於人員舒適性不滿意度。由 Somsak Chaiyapinunt 等 學者的研究結果顯示在大部分的玻璃中，太陽輻射 PPD 的值比玻璃表面溫度 PPD 的值高，如圖 3-7 所示。再者，對於隔熱膜貼附在玻璃上將會因為太陽 輻射穿透率降低，而使得太陽輻射 PPD 的值降低；但是因為隔熱膜會增加玻 璃的吸收率而使得玻璃表面溫度升高，而致使玻璃表面溫度 PPD 的值升高。
圖 3-8 與圖 3-94 為各種類型玻璃的太陽輻射穿透率以及吸收率與 PPD 之間的關係。由圖可知，太陽輻射穿透率與吸收率與 PPD 有線性關係。但是 太陽輻射穿透率對 PPD 的影響較太陽輻射吸收率影響顯著。
因此，本研究計畫中對於 Low-E 玻璃電鍍膜置於室內側或室外側之探 討可以由 Somsak Chaiyapinunt 等學者之研究獲得一致的結果。當 Low-E 電 鍍面置於室外側時的室內玻璃表面溫度較 Low-E 電鍍面置於室內側時的室
(5) 6mm 綠＋12mm 空氣層＋6mm 光複層玻璃
6mm 綠＋12mm 空氣層＋6mm 光複層玻璃的量測溫度如圖 3-13 所 示。其室外側穩態溫度為 82℃、室內側穩態的溫度約為 72℃。室內外溫度差 為 10℃。此溫度差是因為中間空氣層的隔絕效果，使得室內外溫度差比 Low-E 玻璃還大。故以 Somsak Chaiyapinunt 等學者的研究結果可知，使用 雙層玻璃不僅可降低太陽輻射直接穿透能量，亦可因室內側玻璃溫度降低而 使得在玻璃建材附近的熱舒適性滿意度減少。
(6) 6mm 綠＋12mm 空氣層＋隔熱膜＋12mm 空氣層＋6mm 光複層玻璃 6mm 綠＋12mm 空氣層＋隔熱膜＋12mm 空氣層＋6mm 光複層玻璃 的量測溫度如圖 3-14 所示。其室外側穩態溫度為 80℃、室內側穩態的溫度 約為 42℃。當增加隔熱膜於中間空氣層內，會因為隔熱膜吸收大量的熱量而 使得室內外溫度差增大至 38℃。然而，Somsak Chaiyapinunt 在圖 3-9 的研究 結果顯示雙層玻璃貼附隔熱膜的玻璃表面溫度 PPD 比其他種類的玻璃還 高，但是量測結果卻是顯示出室內側表面溫度較雙層玻璃低。此差異在於本 研究計畫的隔熱膜是置於雙層玻璃的中間，而圖 3-9 中的隔熱膜卻是貼附在 室內側玻璃上面。故圖 3-9 的 double pane glass with film 的表面溫度一定較圖 3-14 的溫度高。
圖 3-5 單層 Hard low-E 玻璃電鍍面之溫度量測
(資料來源： 本研究整理)
圖 3-6 單層 Hard low-E 玻璃未電鍍面之溫度量測
(資料來源： 本研究整理)
圖 3-7 玻璃種類對 PPD 的關係
(資料來源：參考書目[7] )
圖 3-8 玻璃穿透率對 PPD 的關係
(資料來源：參考書目[7] )
圖 3-9 玻璃吸收率對 PPD 的關係
(資料來源：參考書目[7] )
圖 3-10 隔熱膜貼附 6mm 光玻璃之溫度量測
(資料來源： 本研究整理)
圖 3-11 6mm Low-E＋6mm 光膠合玻璃之溫度量測
(資料來源： 本研究整理)圖 3-12 光觸媒 6mm 綠＋6mm 光膠合玻璃之溫度量測
(資料來源： 本研究整理)圖 3-13 6mm 綠＋12mm 空氣層＋6mm 光複層玻璃之溫度量測
(資料來源： 本研究整理)圖 3-14 6mm 綠＋12mm 空氣層＋隔熱膜＋12mm 空氣層＋6mm 光 複層玻璃之溫度量測
(資料來源： 本研究整理)
第四節 小結
在進行完全尺度戶外曝曬實驗、鉛筆硬度實驗、耐磨耗實驗、耐酸鹼性 實驗以及光照實驗後，研究結果顯示直接在玻璃上直接貼附隔熱膜是無法承 受耐磨耗以及鉛筆硬度之測試，而且亦受高溫之影響而有氣泡產生，是所有 試驗玻璃種類中耐候性能最差的。
另一方面，在光照實驗中吾人發現Low-E膜或隔熱膜在室外側時的玻璃室 內側溫度會比Low-E膜或隔熱膜在室內側時的玻璃溫度還低。此玻璃表面溫 度的差異，雖然影響直射進入玻璃的太陽輻射強度太多，但卻會影響藉由熱 傳導形式進入室內的熱量，以及靠近玻璃附近人員之舒適性。本研究計畫獲 得與現行Low-E膜或隔熱膜均在室內側的觀念相反之結果。然而，其原因在 於隔熱膜貼附在玻璃室外側上，將無法承受外界環境而使得破壞原有之功
另一方面，在光照實驗中吾人發現Low-E膜或隔熱膜在室外側時的玻璃室 內側溫度會比Low-E膜或隔熱膜在室內側時的玻璃溫度還低。此玻璃表面溫 度的差異，雖然影響直射進入玻璃的太陽輻射強度太多，但卻會影響藉由熱 傳導形式進入室內的熱量，以及靠近玻璃附近人員之舒適性。本研究計畫獲 得與現行Low-E膜或隔熱膜均在室內側的觀念相反之結果。然而，其原因在 於隔熱膜貼附在玻璃室外側上，將無法承受外界環境而使得破壞原有之功