一种用于被动房和绿色建筑的保温隔热节能玻璃幕墙

文献发布时间：2024-04-18 19:58:53

技术领域

本发明属于建筑领域，尤其是涉及一种用于被动房和绿色建筑的保温隔热节能玻璃幕墙。

背景技术

随着科技不断的进步和发展，人们对节能降碳的要求越来越高，低能耗的被动房和绿色建筑成为下一代建筑的发展目标。作为建筑结构的重要组成部分，玻璃幕墙的保温隔热性能一直不尽人意。为了维持室内对人体舒适的温度环境，由于玻璃隔热保温性能差造成的能量消耗占据了建筑运行能耗的绝大部分。开发具有隔热保温性能的节能玻璃幕墙成为了研究人员致力研究的目标之一。

任何物质都具有不断辐射、吸收、反射电磁波的性质。辐射出去的电磁波在各个波段是不同的，也就是具有一定的谱分布。这种谱分布与物体本身的特性及温度有关，因而被称之为热辐射，而100℃以下物体的辐射能量集中在8μm以上的长波段。红外光值指的是波长范围从0.78μm至500μm的光，具体可细分为近红外、中红外、远红外三个区域。近红外是是指波长范围为0.78μm至2.5μm的红外光，中红外是指波长范围为2.5μm至25μm的红外光，远红外是指25μm至500μm的红外光。尽管太阳辐射的波长范围很宽，但绝大部分的能量却集中在0.25-2.5μm的波段内，占总能量的97%以上，其中0.78-2.5μm的近红外光波段约占总能量的50%。

现有的专利技术中已有多项专利提供了节能玻璃的方案，主要分为两大类，一类是利用吸收隔热，利用金属或金属化合物纳米粒子的LSPR效应，吸收近红外区（800–2500nm）部分光转化为热量，从而实现对近红外光的屏蔽。申请号为202010155602.X的中国发明专利公开了一种节能玻璃的制备方法，采用熔融法浇铸成型制备节能玻璃，将M

另外一类是利用反射隔热，低辐射玻璃，直接将远红外区（＞2500 nm）的光镜面反射，阻止光进一步向室内传播。低辐射镀膜玻璃是在普通玻璃表面镀上拥有极低表面辐射率的金属或其他化合物组成的一层或多层膜层的特种玻璃。低辐射镀膜玻璃对波长4.5-25μm的红外线有较高反射比，能将80%以上的远红外热辐射反射回去，具有良好的阻隔热辐射透过的作用，既能阻止夏日热辐射向室内传递也能保持冬季室内的热辐射向室外扩散（申请号为202111544101.1的中国发明专利）。申请号为202210845429.5的中国发明专利公开了一种遮阳型低辐射低透过镀膜玻璃的制备方法，通过真空磁控溅射工艺在成形的玻璃表面上镀一层纳米金属氧化物材料，形成低辐射镀膜玻璃。申请号为202111544101.1的中国发明专利公开了一种低辐射镀膜玻璃技术，镀膜玻璃结构包括玻璃基板、低辐射膜层和易洁涂层，低辐射镀膜玻璃的辐射率为0.01-0.25。申请号为202210109286.1的中国发明专利公开了一种双红外反射层的低辐射镀膜玻璃、夹层玻璃及车辆，镀膜玻璃由内至外的结构为玻璃基板、内介质层、第一红外反射层、中间介质层、第二红外反射层以及外介质层，其中外介质层的选用提升了镀膜玻璃的机械强度和耐腐蚀性。

目前尚没有一种技术能够兼顾以上两种隔热方式，在对中远红外热辐射具有高反射率的同时有能吸收近红外光源生热从而形成“热墙”，与室内外环境温度形成热差，进一步阻止室内外热量的扩散。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在克服现有技术中的缺陷，提出一种用于被动房和绿色建筑的保温隔热节能玻璃幕墙。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种用于被动房和绿色建筑的保温隔热节能玻璃幕墙，该玻璃幕墙由内至外依次设置有玻璃基板、低辐射层、吸收层与保护层，所述的低辐射层由内至外依次设置有第一低辐射层、第二低辐射层与第三低辐射层。

进一步，所述的第一低辐射层、第二低辐射层与第三低辐射层的质量比为1-5:1-5:5-10；所述的第一低辐射层、第二低辐射层与第三低辐射层的厚度均相同。

进一步，所述的第一低辐射层包括R

所述的第二低辐射层包括R

所述的第三低辐射层包括R

所述的第一低辐射层、第二低辐射层与第三低辐射层的材质相同或不同。

所述的低辐射层通过化学气相沉积进行有取向性的金属或金属氧化物的生长，从而赋予玻璃幕墙对于中红外波段光的高折射率。所述的低辐射层由内至外分为第一低辐射层、第二低辐射层和第三低辐射层，采用该结构可保证节能玻璃对于中红外光的高折射率和低透过率。第一低辐射层单层对于2.5-25μm中红外光的透过率为40-70%，第一低辐射层和第二低辐射层两层对于2.5-25μm中红外光的透过率为20-50%，第一低辐射层、第二低辐射层和第三低辐射层三层对于2.5-25 μm中红外光的透过率为0.1-30%。

进一步，所述的吸收层包括质量比为0.1–30：30–70：20–50：0.1–5的吸收有机硅添加剂、红外吸收纳米浆料、吸收溶剂与吸收流平剂；

所述的机硅添加剂为(SiO

所述的红外吸收纳米浆料为R

进一步，所述的红外吸收纳米浆料的粒径D

所述的吸收层的作用包括两个方面，一个方面是该层中含有有机硅添加剂烧结后形成的硅氧化物，对低辐射层实现填隙和保护作用，另一个方面是该层中含有近红外吸收材料，能够对近红外波段光谱实现阻隔。所述的吸收层对0.78-2.5μm的近红外光具有良好的吸收作用，能够实现高的近红外阻隔率。具体的，吸收层对0.25-0.38μm的紫外光的透过率为0.1-30%，对0.38-0.78μm的可见光的透过率为50-80%，对0.78-2.5μm的近红外光的透过率为0.1-30%。

进一步，所述的保护层包括质量比为10-70：10-70：0.1-10的保护有机硅添加剂、保护溶剂与保护流平剂；所述的保护有机硅添加剂为(SiO

所述保护层为有机硅添加剂烧结后形成的硅氧化物致密薄膜，其作用在于对吸收层实现填隙和保护，同时由于硅材料具有发射率，有助于保护层热量向外扩散。

低辐射层中的金属氧化物与吸收层的红外吸收纳米浆料采用相同的材料。当金属氧化物按照有取向性晶面排布后就会形成低辐射晶面，对中远红外光具有高折射作用。而当该金属氧化物通过一定方法制备形成无规则的纳米颗粒后，就会具有局域表面等离子体共振（LSPR）效应，会对近红外光具有强吸收作用。如果所述低辐射层与吸收层使用功能材料不同，就会造成两个层间的热膨胀系数不同，在玻璃的加工过程中由于急速较大的温度变化从而引起层间界面应力超过临界值，导致脱层，无法形成一体。

本发明采用相同的材料组合通过不同的加工方式分别形成低辐射层和吸收层，展现出不同的红外阻隔效果，同时因为两层材料间具有相同的热膨胀系数与泊松比，结合更为紧密，在外间环境刺激下，不会出现脱层等应力失稳导致的缺陷。相比于现有技术，本发明所述的玻璃幕墙具有更好的稳定性。

所述的用于被动房和绿色建筑的保温隔热节能玻璃幕墙的制备方法，包括如下步骤：

步骤1是通过化学气相沉积的方法依次在所述的玻璃基板表面沉积第一低辐射层、第二低辐射层与第三低辐射层，得到低辐射层；

步骤2是将吸收有机硅添加剂、红外吸收纳米浆料、吸收溶剂与吸收流平剂进行混合、超声后得到吸收原液，将所述的吸收原液喷涂于所述的低辐射层的表面，然后进行高温处理后得到所述的吸收层；

步骤3是将保护有机硅添加剂、保护溶剂与保护流平剂进行混合、超声后得到保护原液，将所述的保护原液喷涂于所述的吸收层的表面，然后进行高温处理后得到所述的保护层。

进一步，所述的步骤2中的高温处理的温度为100-500℃；所述的步骤3中的高温处理的温度为100-300℃。

进一步，所述的步骤2中的吸收有机硅添加剂、红外吸收纳米浆料、吸收溶剂与吸收流平剂的质量比为0.1–30：30–70：20–50：0.1–5；所述的步骤3中的保护有机硅添加剂、保护溶剂与保护流平剂的质量比为10-70：10-70：0.1-10。

进一步，所述的步骤2中的红外吸收纳米浆料为R

所述的步骤1中的第一低辐射层包括R

所述的步骤1中的第二低辐射层包括R

所述的步骤1中的第三低辐射层包括R

所述的第一低辐射层、第二低辐射层与第三低辐射层的材质相同或不同。

相对于现有技术，本发明具有以下优势：

本发明所述的用于被动房和绿色建筑的保温隔热节能玻璃幕墙设置有低辐射层、吸收层和保护层，将近红外高吸收隔热和中红外高折射隔热两种方式合二为一，形成一种用于被动房和绿色建筑的保温隔热节能玻璃幕墙；该玻璃幕墙在室内与室外之间形成一道屏障，只有可见光能够通过，而对紫外光、近红外光和中红外光以及热辐射实现双向阻隔，无法向另一面扩散，大大提升了保温隔热性能，降低了建筑能耗，具有节能降碳的意义。

附图说明

图1为本发明实施例所述的用于被动房和绿色建筑的保温隔热节能玻璃幕墙的示意图。

具体实施方式

除有定义外，以下实施例中所用的技术术语具有与本发明所属领域技术人员普遍理解的相同含义。以下实施例中所用的试验试剂，如无特殊说明，均为常规生化试剂；所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。

下面结合实施例来详细说明本发明。

实施例1