低辐射玻璃的“辐射”到底几个意思?

1 什么是低辐射玻璃？

低辐射玻璃，全称为低辐射镀膜玻璃，也可以称为Low-E玻璃（Low Emissivity Coated Glass的简写），因其所镀膜层具有极低的表面辐射率而得名。

低辐射玻璃对波长范围为380～780nm的可见光具有较高的透射比，有利于室内采光；对波长780～2500nm的太阳近红外辐射具有较高的反射比，对于中远红外辐射也有较高反射比。通俗的讲，低辐射玻璃在保证较高可见光透射比的前提下，既能反射大部分来自太阳的红外辐射，也能降低室内外热辐射能量的传递，具有优异的隔热、保温性能。

电磁波谱图

（图片来源：terahertzpower.com）

2 低辐射玻璃到底有没有“辐射”？

如果您理解的“辐射”是类似手机、电脑发出的电磁辐射，答案是没有，低辐射节能玻璃只有对人体无害的红外热辐射。

当然严格科学意义上的红外热辐射也属于电磁波，只是与我们日常所说影响健康的“电磁辐射”是不同的波长而已。事实上，一切温度高于绝对零度的物体都产生红外热辐射。无论是太阳星辰，还是山川海洋，都在无时无刻地产生热辐射。人类、飞禽走兽、建筑物，甚至一杯水，都是热辐射源。显然，低辐射节能玻璃是有热辐射的。

低辐射玻璃的“低辐射”是指同样的温度条件下低辐射膜面比普通玻璃面向外辐射的热量更低。其实和我们一般概念的电磁辐射是没有关系的。

3 辐射率是什么？

评价低辐射玻璃的性能时，我们常常提到膜面辐射率，这到底是什么东西呢？

国家标准GB/T 18915.2《镀膜玻璃 第2部分：低辐射镀膜玻璃》将辐射率定义为热辐射体的辐射出射度与处在相同温度的普朗克辐射体的辐射出射度之比。

听起来似乎有点拗口，下面我们来慢慢解释。

在物理学中，用发射率这一物理量来表征实际物体的辐射接近于黑体辐射的程度。所谓发射率，也就是我们常说的辐射率（以下统一称为“辐射率”），是指该物体在指定温度时的辐射量与同温度黑体的相应辐射量的比值。

低辐射玻璃的膜面辐射率用来表征低辐射膜对红外波段的发射性能。由维恩位移定律可知，建筑玻璃表面在可达到的温度范围内辐射出的峰值波长范围属于中远红外，所以低辐射玻璃的膜面辐射率指的是中远红外波段的辐射率。

根据基尔霍夫定律——物体的辐射出射度=物体的吸收比×物体上的辐射照度，可知物体吸收辐射的本领越大，发射辐射的本领也越大，即物体的吸收比越高，辐射率也就越高。对一般物体来说，反射比+透射比+吸收比=1。所以低辐射玻璃的膜面辐射率越低，说明对红外波段的吸收比越低，反射比越高，节能效果越好。

低辐射玻璃的膜面辐射率远远低于普通玻璃，普通玻璃的表面辐射率高达0.84，而低辐射玻璃的膜面辐射率通常不超过0.15，其中三银低辐射玻璃的辐射率可低至0.02左右。打个比方，两块材质完全相同的玻璃，一块镀有低辐射膜，另一块没有镀膜，放置在相同环境中，在表面温度相同的情况下，根据斯特藩-玻尔兹曼定律可知未镀膜玻璃辐射出的能量约为低辐射镀膜玻璃辐射出能量的5倍以上。

4 低辐射镀膜中空玻璃是怎样节能的？

低辐射镀膜中空玻璃是指采用至少一片低辐射玻璃构成的中空玻璃。

众所周知，红外线具有热效应。为了达到节能的目的，夏季应尽量减少红外辐射进入室内，冬季应尽可能减少室内向室外的热辐射。低辐射镀膜中空玻璃既能反射太阳辐射中的大部分红外辐射，也能降低室内外热辐射能量的传播。

下面简单分析一下低辐射膜在中空玻璃第二面时，安装普通白玻中空玻璃和低辐射镀膜中空玻璃的建筑在不同季节的室内温度变化情况（不考虑玻璃表面对太阳辐射的反射）。

1）夏季

普通白玻中空玻璃：太阳辐射照射在第一片玻璃的第一面上，一部分透射到室内；一部分被第一片玻璃吸收并通过两个表面辐射中远红外，其中一部分中远红外辐射经第二片玻璃吸收并向室内辐射，使大量热量进入室内。

低辐射镀膜中空玻璃：太阳辐射照射在第一片玻璃的第一面上，太阳辐射中少部分可见光和大部分近红外辐射被反射回室外，大部分可见光和小部分近红外透射到室内；一部分太阳辐射经第一片玻璃吸收并通过两个表面辐射中远红外，由于第一面为玻璃表面，辐射率高，第二面为低辐射膜，辐射率低，中远红外大部分由第一面向室外辐射，只有很少一部分热量传递给第二片玻璃，再由第二片玻璃室内传导和辐射。

2）冬季

普通白玻中空玻璃：第二片玻璃吸收室内热辐射和传导产生的热量，以传导和热辐射的形式将热量传递给第一片玻璃，再经第一片玻璃传向室外，导致室内热量流失；

低辐射镀膜中空玻璃：第二片玻璃吸收室内热辐射和传导产生的热量，被第一片的第二面低辐射膜反射回来，小部分被膜层吸收并向外辐射，经第一片玻璃吸收并辐射向室外。由于向室外传播的热辐射总量很低，室内热量损失很少。

当然冬季低辐射玻璃的阳光得热也明显降低，但冬季日照时间短黑夜漫长，还是高性能的保温更重要。

不难看出，使用低辐射镀膜中空玻璃能有效避免夏季室温增加，冬季室内热量流失，从而在很大程度上降低空调、暖气的能耗。

据相关计算，以山东省一户120平方米的住宅建筑为例，其门窗面积为30平方米，将现有门窗换成低辐射镀膜中空玻璃后，每年采暖可节约497千克标准煤，节能70%，制冷可节约423度电，节能31%，可减少二氧化碳排放1364千克，相当于种树13棵。可见低辐射玻璃对节能减排具有巨大的潜力和意义。