浅谈变玻璃在节能建筑中的应用前景
大连大学  建筑工程学院  建筑学  081班  王钟玉
摘要：
    变玻璃因其独特的物理性质可以调节光线强度，改变光环境，实现特定环境下的光亮度的均衡与稳定。本文将浅谈变玻璃的变原理，生产工艺，以及相关的经济效应，节能效应和所需求的施工技术要求，最终阐述它可能在节能建筑中的应用前景。
关键词： 变玻璃  节能  建筑  应用前景
1.绪论
  窗户的节能设计在节能建筑中应用广泛，变玻璃的透光度可以随阳光强度变强而变弱，随阳光强度减弱而变强，从而使建筑内环境光亮程度得以调节，温度趋于稳定，亮度趋于平衡，进而可以减少空调，遮光等设备的应用，达到节能的效果。建筑节能势在必行，因此节能玻璃将会越来越多的得到应用。
2.变玻璃的定义
变玻璃是指在光照、通过低压电流或表面施压等一定条件下改变颜, 且随着条件变化而变化,当施加条件消失后又可逆地自动恢复到初始状态的玻璃, 也叫调光玻璃或透过率可调玻璃。[1]
3.变玻璃的种类及其可应用性
3.1光致变玻璃
  玻璃受紫外线或日光照射后, 在可见光谱区产生光吸收而自动变, 光照停止后又可逆地自动恢复到初始的透明状态, 具有这种性质的玻璃称之为光致变玻璃。[2]
    第一代光致变玻璃的暗化和退是由于玻璃中含有卤化银晶体的原因, 当光致变玻璃被阳光照射时, 卤化银分解产生的Ag+ 胶体粒子有很强的光吸收性, 使玻璃变暗, 当无阳光的紫外线照射时, 汽车隔热玻璃银原子与卤素原子又重新结合, 产生了无的卤化银晶体而退。
光致变玻璃的透过率可以随着其表面照度的增加而降低,从而可以达到调整进光量的目的。
光致变玻璃一般是由平板玻璃和胶片复合面而成的夹层玻璃, 改变光致变胶片的成分, 可根据不同的需要制作具有不同功能的光致变玻璃。
目前, 大面积的建筑用光致变玻璃的制备上,还存在困难。因为光致变玻璃传统的制备方法是将光敏剂如卤化银等直接加入到基体玻璃配合料中,采用传统的高温熔炼工艺制备,这种熔融法制备的玻璃具有很多不足, 如高温下卤化物离子稳定性差, 这将直接影响到制品的光致变效果。为有效解决该问题研究者开始采用如溶胶——凝胶法等方法将其制成薄膜或涂层覆盖在玻璃上。
3.2电致变玻璃
电致变玻璃是利用现有的夹层玻璃制造方法, 将调光膜牢固黏结在两片普通浮法玻璃之间构成。该类玻璃是一种新型的功能调光玻璃, 通过改变电流的大小可以调节透光率, 实现从透明到不透明的调光, 是智能型高档功能玻璃。
    它是一种透过性可变的功能玻璃, 例如日本开发的瞬间调光玻璃[3] ,就是在两片玻璃中间夹入液晶薄膜层, 当通电时, 靠液晶晶体重新排列的优良性能, 可随入射光的强弱随时调节透光率, 满足会议室等的采光要求。
    有电致变特性构造的玻璃装置, 称为智能窗或敏感窗。[4]
    电致变玻璃通过电流的大小控制玻璃的着情况,随光线、温度调节玻璃的透光率, 就象空调的温度和运行模式可以随意调节那样, 电致变窗可以根据季节不同而人工调节彩,改变玻璃窗在不同波段的透射或反射, 从而改变阳光进入室内的多少, 不仅满足了建筑物采光和美观的需要, 而且可以减少炎热的夏季和寒冷的冬季造成的空调能耗。如果再加上测温感光传感器和控制器,就能组成一个随环境变化而能自动调节热辐射通量的节能灵巧窗, 使建筑物在获得最佳采光的同时又能最大限度地降低空调系统所消耗的能量。
3.3热致变玻璃
热致调光玻璃通常是由普通玻璃镀上一层可逆热致变材料而制成。在众多可逆热致变材料中,以钒的氧化物为基础的薄膜涂层是人们研究的热点。VO2薄膜具有较高的低温透过率和很低的高温透过率。通过掺杂等方法,能够把VO2薄膜的相变温度降低至室温附近, 可用于建筑物窗户及汽车玻璃的镀膜材料, 即做成自适应智能温控材料, 控制室内温度达到冬暖夏凉的效果,帮助降低空调负荷,节约能耗。[5]
4.变玻璃在建筑中的应用及其效益
4.1玻璃幕墙是大趋势 
随着我国经济的迅猛发展，幕墙产品在重多高层公共建筑中的应用将大大超过其他墙材的使用，成为美化城市景观的主要手段之一。其中尤以隐框玻璃幕墙倍受建筑师及大众的青睐。隐框玻璃幕墙，表面看不见框架，整个幕墙成大玻璃镜面型，感观效果好，近几年的发展速度很快。
    德国德雷斯顿Staditsparkkasse储蓄银行大楼就采用了英国皮尔金顿公司的子公司——德国皮尔金顿弗拉贝格公司开发的“E-Control”电致变隔热玻璃,在外墙上安装了80片总面积为一百多平方的电致变幕墙玻璃。
    在国内，北京众智同辉科技有限公司得到国家和北京市的政策支持，生产规模日益扩大。调光膜（STF）年产能达到30,000平米，调光玻璃达20,000平米。调光玻璃（STG）和调光膜（STF）生产规模居全国第一、世界第二。通电透明，断电不透明。其公司生产的玻璃最大尺寸是3000mm*1800mm,且各项指标均达到国家标准（见附录）。
4.2应用在智能建筑中
  智能建筑是集现代科学技术之大成的产物。其技术基础主要由现代建筑技术、现代电脑技术现代通讯技术和现代控制技术所组成。在智能建筑中，智能玻璃幕墙体系发挥着不可替代的作用。
4.3节约电能并减少设备使用
    变玻璃在调节光线的同时也在调节着室内温度，这种双效应可以减少空调设备的使用，也可以减少遮光板或其他遮阳设备的使用。当使用的是电致变玻璃时，它可以与光伏玻璃一起使用——光伏玻璃产生低电压供电致变玻璃使用。
5.变玻璃待解决的问题
  制约着变玻璃在幕墙中的使用的主要问题是：制作材料的经济问题，生产技术问题以及施工技术问题。比如有机电致变材料存在着抗辐射能力弱、化学稳定性差、与类型基板材料黏接不牢等缺点。无机电致变材料颜单一、光学性能差、转化速度慢、循环可逆性差等缺点。[6]变玻璃幕墙建筑在早期投入比较大，具有施工资质的施工单位较少，施
工技术不能得到提升，因而其施工成本较大，导致其目前发展缓慢。
6.结论
窗户的节能设计在节能建筑中应用广泛，变玻璃的透光度可以随阳光强度变强而变弱，随阳光强度减弱而变强，从而使建筑内环境光亮程度得以调节，温度趋于稳定，亮度趋于平衡，进而可以减少空调，遮光等设备的应用，达到节能的效果。在玻璃幕墙的大发展趋势下，建筑节能势在必行，因此节能玻璃将会越来越多的得到应用。随着生产技术的成熟，生产成本将会进一步降低，变玻璃的应用程度也会进一步加大。
综上，变玻璃在节能建筑中的应用前景很好。
参考文献：
[1]刘志海, 等. 节能玻璃与环保玻璃[M].北京:化学工业出版社,2009.
[2]蒋国瑜,高虹.变玻璃的特性及研究进展[J].节能,2009，12：12-14.
[3]谌英武, 等. 新型玻璃材料[J].化工新材料,2005, 27: 26.
[4]李清华,等.电致调光玻璃材料及其应用[J].河南建材,2008,(3): 11- 12.
[5]王亚平.调光玻璃[J],科技创新导报，2009，20：35-37.
[6]王立祥,王兆祥.浅析电致变玻璃中的电致变材料[J].玻璃,2011,4：26-29.
附录：
北京众智同辉科技有限公司调光玻璃技术指标表：
测试项目
状态
测试
标准
外观,尺寸
/
ok
GB15763.3-2009
保护边尺寸
11mm
14*14
Q/FTABT
13mm
16.5*16.5
17mm
20*16
可见光透射比
on
>65%
GB5137.2-2002
off
<2%
总透光度
on
>70%
GB5137.1-2002
off
>45%
雾度
on
<4%
off
>90%
散射度
on
<3%
off
>45%
可视视角
on
>120°
Q/FTABT
响应时间
on
<10ms
off
<200ms
工作电压
on
特低安全电压
GB4706.1-2005
功耗
on
<3W/㎡
Q/FTABT
耐热性
/
ok
GB15763.3-2009
耐湿性
/
ok
GB15763.3-2009
耐辐照性
/
ok
GB15763.3-2009
落球冲击剥离性能
/
ok
GB15763.3-2009
霰弹袋冲击性能
/
II-1
GB15763.3-2009
工作温度
/
0~55 ℃
Q/FTABT
储存温度
/
0~55 ℃
隔声性能
/
>35dB
GB18910.1-2005
隔热性能
/
>class 2
GB8484-2008
振动性能
/
ok
GB6382.1-1995
使用寿命
on
>50000 hr
GB18910.5-2008