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建築玻璃種類及貼膜應用

第二章 資料蒐集與文獻分析

第一節 建築玻璃種類及貼膜應用

建築使用之玻璃依我國國家標準分類分為連續製程之平板玻璃

(如浮式玻璃。磨光平板玻璃、壓花玻璃、金屬網(或線)入板玻璃及 吸熱玻璃等)、加工玻璃(如膠合玻璃、日射熱反射玻璃、建築用低 輻射鍍膜玻璃、強化玻璃及熱處理增強玻璃等)及複層玻璃等。

而依對光熱調節方式可概分為靜態與動態兩種控制,所謂靜態控 制,就是在常見玻璃基材表面黏貼、塗覆或鍍上一層具有波長選擇性 光學薄膜,對光和熱進行靜態控制(包括吸收、穿透與反射),另一種 可作動態性控制,俗稱調光玻璃,目前尚無對應之 CNS 標準,主要 係利用透過通電、溫度變化或相變化等方式控制光的穿透率,可因應 季節變化或需求調控,達到省能與舒適性目的。

另「高性能節能玻璃綠建材」依玻璃構造受理項目分為單層玻璃、

膠合玻璃、複層玻璃、低輻射(Low-Emissivity)玻璃等,分述如下:

表 2-1.1 高性能節能綠建材評定基準表:節能玻璃

(資料來源:綠建材解說與評估手冊 2020 年版)

受理項目 評估基準 試驗法 備註

1. 單層玻璃 2. LOW-E 玻璃 3. 膠合玻璃 4. 複層玻璃

遮蔽係數(Sc 值)≦0.35

CNS12381 ISO 9050 可視光反射率≦0.25

可視光透射率≧0.50

【文件審查】申請廠商須檢附相關施工流程、圖說、文件說明,確保日後施做時,

工法亦能符合高性能節能建材設計及要求。

【試驗方法】1. CNS 12381:平板玻璃透射率、反射率、放射率及日光輻射熱取 得率係數試驗法。

2. ISO 9050: Glass in building — Determination of light transmittance, solar direct transmittance, total solar energy transmittance, ultraviolet transmittance and related glazing factors.

3.上述評定項目如採其他規範進行評定,請出具相關試驗報告書提 由綠建材標章分類評定小組審查。

一、單層玻璃:

浮式玻璃。磨光平板玻璃、壓花玻璃、金屬網(或線)入板 玻璃、吸熱玻璃、強化玻璃及熱處理增強玻璃等建築物玻璃可 申請本項高性能節能綠建材,在節能設計及應用常見在上開玻 璃黏貼上一層隔熱膜、或塗覆節能塗料或鍍膜,來對光和熱進 行控制(包括吸收、穿透與反射);上開隔熱膜通常以聚氯乙烯或 聚乙烯作為基材,在基材上利用濺鍍(Sputterlng)、化學蒸鍍 (CVD)、物理蒸鍍(PVD)或磁控濺射等方式,鍍上不同高反射金 屬或金屬氧化物塗層,反射紅外、遠紅外輻射,進行太陽輻射 不同波長能量篩選,以有效阻擋熱量的傳遞,因此,故目前在 節能方面之發展方向,主要重點在於波長選擇性光學薄膜(塗料) 的研發,俾使太陽輻射穿過貼附薄膜(塗料)的玻璃時,盡量讓大 部分的輻射能量會被反射或吸收,並僅允許可見光部分通過,

以達到建築空調節能及照明節能的效果。

但在應用上需留意,相關研究指出隔熱膜(塗料或鍍膜)雖有 上開阻擋太陽輻射之效果,但同時表面溫度會因吸收太陽輻射 熱能而升高,因此,靠近玻璃外周區的人員對於室內熱舒適之 不滿意度可能會提高,且金屬膜易造成室內反光,有時亦會讓 人覺得刺眼不舒服,玻璃貼膜如圖2-1.1所示。

此外,目前在隔熱膜技術研發及應用日新月異,包括相關 研究已開發導光膜,可將大部分紅外線吸收於隔熱膜中,同時 將通過之可見光透過導光膜上微結構之設計產生偏折向上,以 降低直射進入室內,並提供作為間接照明,另亦有廠商研發出 調光玻璃,其構造由玻璃黏貼調光薄膜組成,主要透過調光薄 膜通電與斷電等控制方式,產生透明或不透明變化,來控制光 的穿透率,當光線很強時,調光玻璃設定呈現不透明狀態;隨 著光線的逐漸減弱,調光玻璃透過溫度感測,可自動控制呈現

圖 2-1.1 玻璃貼隔熱紙照片 (資料來源:本研究整理)

圖 2-1.2 調光玻璃照片 (通電前)

圖 2-1.3 調光玻璃照片 (通電後)

(資料來源:本研究整理)

半透明狀態;當光線很弱時,則可依計畫調整呈現透明狀態,

可應用於建築外牆帷幕、電子窗簾、轎車天窗上、玻璃展示窗、

室內隔間、透明投影幕應用...等(如圖2-1.2~2-1.3所示) ,另綠 建材解說與評估手冊(2020年版)已新增高性能節能綠建材「建築 門窗用玻璃貼膜」項目,後續玻璃貼膜應用產品建議申請本項。

二、膠合玻璃:

在CNS 1183 R2042:膠合玻璃標準中定義膠合玻璃係指2

圖 2-1.4 膠合玻璃剖面示意圖及照片 (資料來源:本研究整理)

片以上玻璃,中間以中間膜接著而成,既使受外力而破裂時,

大部分玻璃破片不致飛散,可供建築、鐵道車輛、公路車輛及 船舶等窗門使用。

因為有中間膜之故,所以較不易受衝擊力被貫穿,CNS 1183 依耐衝擊性及耐貫穿性分為I、II-1、II-2、III等4類膠合玻璃,

目前市售膠合玻璃之顏色與中間膜種類相當繁多,其光學與熱 學性質亦與中間膜性質及玻璃顏色息息相關,在各國膠合玻璃 光學與熱學量測技術部分,都將膠合玻璃視為單層玻璃進行量 測計算。

中間膜 室外側玻璃

室內側玻璃

三、複層玻璃:

在CNS 2541 R2052:複層玻璃標準中定義複層玻璃係指將2 片或多片平板玻璃、加工玻璃或表面具有光學薄膜之玻璃以一 定間隔平行排列,中間空隙層含常壓乾燥氣體或真空,周邊予 以密封。CNS 1183依隔熱性及日光輻射熱遮斷性分為U1、U2、

U3-1、U3-2、E4及E5等5型複層玻璃(如表2-1.2所示),依密封之 加速耐久性分為I、II、III等3類複層玻璃,判定重點在於經過上 開類型之加速耐久性試驗後,試驗前後之輻射率差不得超過 0.02。

表2-1.2 複層玻璃依隔熱性及日光輻射熱遮斷性分類

型別 代號 總熱阻

K.m2/W

日光輻射熱遮 斷值(1-η)

複層玻璃

1型 U1 最小值0.25

-

2型 U2 最小值0.31

3型

U3-1 最小值0.37 U3-2 最小值0.43 日光輻射熱遮

斷型複層玻璃

4型 E4

最小值0.25 最小值0.35

5型 E5 最小值0.50

註:

1.總熱阻指熱垂直注入之值。

2.η為日光輻射熱取得率係數。

(資料來源:本研究整理)

其中,日光輻射熱遮斷型複層玻璃在節能設計重點,就是 在玻璃表面鍍上了特殊的金屬化合物薄膜或黏貼PET隔熱膜,

用金屬或其他材料焊接封閉其四邊,在中間空隙注入純淨之乾 燥空氣或惰性氣體製造而成,主要功能可以讓可見光通過,同

圖 2-1.5 複層玻璃(膜懸掛中間)剖面圖 (資料來源:光體玻璃有限公司)

時反射紅外、遠紅外輻射,阻擋熱量的傳遞,進而降低太陽輻 射熱,減輕空調負荷,達到降低能源的目標。

一般來說,第5型之日光輻射熱遮斷型複層玻璃日光輻射熱 取得率係數可達普通清玻璃的二分之一以下,同時為了保護塗 層,通常中間空隙層含填充常壓乾燥空氣或惰性氣體,避免塗 層或隔熱膜在擦拭時被刮除。現在亦有部分產品將隔熱膜懸掛 在複層玻璃中間,而形成三層玻璃光學構造(如圖2-1.5~2-1.6 所示)。

本研究調查亦發現部分節能玻璃產品以銀等重金屬為塗膜 的低輻射塗料,玻璃輻射率可從0.83降低到0.04~0.12,大大地 降低了玻璃表面輻射率,並提高了玻璃的光譜選擇性,然而以 銀為塗膜的低輻射塗料在耐久性方面較差,為了保證玻璃在一 定範圍的可見光有較高的穿透率,同時防止銀塗層免於腐蝕,

廠商通常在塗層中引入具有高折射性能的材料(如SnO2,ZnO,

Si3N4,TiO2等)作為防反射和保護層,目前主要用於大樓建築 外牆玻璃,亦有一般透天住宅窗戶採用。

圖 2-1.6 複層玻璃(膜黏貼玻璃表面)剖面圖及照片 (資料來源:本研究整理)

四、LOW-E 玻璃:

建築用低輻射鍍膜玻璃、日射熱反射玻璃可申請本項高性 能節能綠建材,在CNS 15833 R2211:標準中定義低輻射鍍膜玻 璃係指輻射率小於0.2之鍍膜玻璃,或稱LOW-E玻璃,作為鍍膜 玻璃之基板可採用浮式玻璃、強化玻璃、熱處理增強玻璃或膠 合玻璃(如圖2-1.7所示),鍍膜係在上開玻璃基板沉積一層或多 層無機固態薄膜,以改善可視光(日光)常溫熱輻射波長域的透射 率(反射率、輻射率)等特性,CNS 15833規定低輻射鍍膜玻璃的

室外側玻璃 室內側玻璃

LOW-E Coating 或黏貼隔熱膜

填充常壓乾燥氣體或真空

圖 2-1.7 LOW-E 玻璃(基板為膠合玻璃)剖面圖 (資料來源:本研究整理)

品質要求事項及試驗法,包括其曝露要求、模擬太陽輻射曝曬 之試驗法、曝露試片最終評定等。

另在CNS 13032 R2197:標準中定義日射熱反射玻璃係指以 遮斷日光輻射熱為主要目的,在玻璃表面施作具有熱反射性薄 膜之玻璃,但不含把反射性之合成樹脂接著於玻璃上者,作為 日射熱反射玻璃所用之基板可採用浮式玻璃、磨光平板玻璃、

浮式強化玻璃、吸熱浮式玻璃、吸熱磨光平板玻璃、熱處理增 強玻璃等。CNS 13032依日光輻射熱遮斷性分為1型、2型、3型 等3種日射熱反射玻璃(如表2-1.3所示),依耐久性分為AI、B等2 類日射熱反射玻璃,判定重點在於經過上開類型之加速耐久性 試驗後,試驗前後之可視光透射率差值之絕對值不得超過4%。

表2-1.3 日射熱反射玻璃依日光輻射熱遮斷性分類

型別 日光輻射熱取得率係數η 日光輻射熱遮斷值(1-η)

1型 最大值0.70 最小值0.30

2型 最大值0.55 最小值0.45

3型 最大值0.40 最小值0.60

(資料來源:本研究整理)

圖 2-1.8 日射熱反射玻璃(基板為浮式玻璃)剖面圖 (資料來源:本研究整理)

五、高性能節能綠建材評定基準:

(一)可視光透射率:

可視光透射率為太陽光之可見光部分照射至玻璃建材後 直接穿透進入室內之比例,可視光透射率愈高代表太陽光轉為 有效室內照明之效益愈大。節能玻璃之評定基準為可見光穿透 率≧0.50,建築門窗用玻璃貼膜材料之評定基準為可見光穿透 率>0.60。

(二)可視光反射率:

可視光反射率為太陽光之可見光部分照射至玻璃建材後 反射之比例。可視光反射率越高代表玻璃建材造成環境光害之 程度愈大。節能玻璃之評定基準為可見光反射率≦0.25,建築 門窗用玻璃貼膜材料之評定基準為可見光反射率<0.20。

(三)遮蔽係數:

遮蔽係數Sc值(shading coefficient)代表玻璃建材對建築外 殼耗能之影響程度,遮蔽係數被定義為玻璃試件之日光輻射熱 取得率係數(η)與3mm透明玻璃日光輻射熱取得率係數ηs之比 值,遮蔽係數越低代表玻璃建材阻擋外界熱能進入建築物之能 量越多。節能玻璃之遮蔽係數評定基準為Sc值≦0.35,建築門