綠色建材小百科
現有技術成果簡介

創新節能導光玻璃之開發

主持人:洪錫勳 教授 (義守大學化學工程學系)
共同主持人:李訓谷 博士(成功大學能源科技與策略研究中心)

摘要

台灣的建築能耗約占全國總能耗的30%,而玻璃建材影響建築物耗能所佔比例相當大。本研究與奇菱科技公司產學合作,將奇菱公司生產的導光膜設計成為符合節能玻璃綠建材標章的節能導光玻璃。以UV/VIS/NIR分光譜儀、紅外線光譜儀及隔熱性能量測設備量測導光玻璃之光學與熱學性能,再透過玻璃設計手法設計出可見光穿透率>50%,遮蔽係數<0.35的節能導光玻璃。最後以電腦模擬評估建築物安裝節能導光玻璃可以較安裝普通6mm清玻璃節能40%的用電量。關鍵字:導光膜、節能(Energy Efficiency)、綠建材(Green Building Material)

壹、研究動機

現今世界各國為了解決氣候變遷與地球暖化問題,皆投注大量人力與物力進行解決之道的研究發展。由於建築能耗佔一個國家的全國總能耗的比例相當大,例如美國的建築能耗大約佔美國總能耗40%,台灣大約為30%。因此,降低建築能耗與都市熱島效應之已成為全世界關注的重點。對於降低建築能耗之策略除策略了提高建築設備的能源使用效率(例如:使用高能源效率的空調、照明設備等)外,另一發展重點為降低建築外殼能耗。目前,降低建築外殼能耗的方法大約可分為使用高性能隔熱建材與開口部外遮陽設計。其中高性能隔熱建材之廣泛使用對於建材產業發展具有相當大的幫助。

貳、節能導光玻璃介紹

導光玻璃是利用氧化鎢奈米紅外線吸收膠合玻璃與導光膜之組成,屬於複層玻璃,其組成結構如圖1。外周區使用者之舒適度,同時折射到天花板之光線經由反節能導光玻璃可將95%的紅外線吸收於隔熱膜中,並且使入射太陽光偏折向上,降低入射日光直射進入室內,提高建築物射成為間接照明,可減少該區域的照明用電。節能導光玻璃應用在建築物節能與照明環境提升之示意圖如圖2所示。

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圖1 導光玻璃之組成與特性

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圖2 導光玻璃應用在建築物節能與照明環境提升之示意與產品圖

参、節能導光玻璃性能量測

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圖3之導光玻璃量測光譜顯示導光玻璃雖然具有高的可見光透光率,但是也讓大量的太陽熱輻射進入室內。

圖4為氧化鎢奈米紅外線吸收膠合玻璃之量測光譜,顯示此種隔熱膠合玻璃可以讓可見光穿透,但是紫外線與近紅外線之輻射熱可以有效吸收在隔熱膜內。

本研究組合隔熱膠合玻璃與導光玻璃為複層玻璃,由表1之光學與熱學性能數據顯示,本研究設計之節能導光玻璃符合節能玻璃鋁件材標章之評定基準。

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圖3 導光玻璃量測光譜

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圖4 隔熱玻璃量測光譜

紫外線穿透率

可見光穿透率

可見光反射率

日光穿透率

0.0%

50.3%

14.5%

18.8%

可見光反射率

SHGC

SC

U值

8.6%

0.30

0.35

2.71W/m2-K

表1 節能導光玻璃光學與熱學性能

肆、節能導光玻璃光環境模擬

本研究以DIALux軟體配合量測節能導光玻璃之配光曲線,評估太陽光通過節能導光玻璃與一般玻璃之室內光環境性能。模擬結果節能導光玻璃可以提升35%的均齊性以及節能外周區(距窗戶5公尺內區域)20%的照明用電。

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一般玻璃

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節能導光玻璃

伍、產品應用

本研究將具有節能與導光兩種性質產品應用於屋頂、窗戶與窗簾上。

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圖5 節能導光窗戶的導光效果

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圖6 節能導光屋頂的導光效果

陸、結論

本研究結合導光玻璃與隔熱膠合玻璃之特性,發展出兼具節省照明與空調耗電之節能導光玻璃。透過相關性能量測與節能評估,驗證節能導光玻璃滿足節能玻璃綠建材標章之規定。相信本研究成果應可創造出具創新以及具市場指標性的產品。