信义玻璃：绿色建筑门窗幕墙玻璃的设计与应用
9月26日下午，由中国房地产采购平台、贵阳市房地产商会、中国建筑金属结构协会铝门窗幕墙委员会、贵州省建筑装饰协会门窗幕墙专业委员会主办，安泰建筑胶、信义玻璃、四川三星铝材等发起协办的房地产及门窗幕墙材料“优采”前沿高峰论坛在贵阳万丽酒店盛大召开。此次会议邀请了融创集团、首钢地产、金龙房开、景融集团等60多家品牌房地产企业，与行业协会、门窗幕墙企业、施工单位共两百余人齐聚一堂，解读绿色建筑背景下门窗幕墙节能发展的新思路、新方向，探讨成品门窗、配套企业及房地产产业的有效合作模式。
信义玻璃控股有限公司建筑玻璃技术总监万军鹏博士在现场发表了题为《绿色建筑门窗幕墙玻璃的设计与应用》的演讲。
信义玻璃控股有限公司建筑玻璃技术总监万军鹏博士
以下是演讲实录：
万军鹏：各位领导、各位来宾下午好，今天和大家分享的内容大概是五部分。首先简单介绍一下我们集团，让大家有个更全面的了解。第二我们简单回顾一下整个建筑玻璃的发展。第三、四部分重点介绍关于玻璃的节能和安全的设计。最后简单介绍一下代表型案例。
第一部分，信义集团简介
信义于1988年成立，是浮法玻璃、建筑玻璃、汽车玻璃、光伏玻璃、电子玻璃的综合制造商，也是光伏发电、风力发电、储能电池等新能源供应商。
集团目前拥有深圳、东莞、将门、芜湖、天津、营口、德阳、马来西亚八大工业园，同时在欧洲、北美考察，走在国际化的路线。
集团现在下属13家上市公司。信义玻璃是05年上市，后来分拆信义光能，2016年信义香港在香港上市。玻璃产业是我们目前的主营业务，是中国最大的优质浮法玻璃生产商，拥有22条生产线，总共是1万6千吨。我们Low-E玻璃拥有11条生产线，全部是原装进口，总的产能是9000万，去年产量是3000多万平米，占到全国20%的份额。全国去年的Low-E玻璃的产量，大概在1.6亿平米左右，汽车玻璃是我们起家的，现在也出口到100多个国家。我们专注在维修市场，大家比较熟悉的浮耀品牌，主要是OEM的市场。
2016年集团营业额达到189亿港元，是中国增长最快、发展最稳健的玻璃企业。
我们基地的屋顶全部装上了太阳能电池，因为我们做光伏玻璃，所以自己的房顶做了发电。我们光屋顶大概是200兆瓦，每年发电量超过2亿度，这2亿基本就是2亿块钱了。所以这个效益其实是非常好的。
同时我们也自建地面电站，大概现在超过了1.5个G瓦，按照年发电量应该是将近18亿度电。所以现在投资回报率比较高。
第二部分，建筑玻璃的发展
最早的浮法玻璃是1959年英国发明的。Low-E玻璃是1983年发明的，距今也有30多年了。中国比国外晚个十几年，大概是九几年才有Low-E玻璃。
现在的玻璃不光只是一个单片的采光、避风雨，还具有安全、节能、舒适、绿色、智能化等功能和性能。
现在中国既有建筑幕墙面积超过10亿平米，每年新建建筑幕墙面积超过1亿平米。其中，超过一半都是玻璃幕墙，包括外立面基本都是玻璃幕墙。500米以上超高层建筑，几乎全部是玻璃幕墙。这数据并不夸张，因为只有玻璃这种面板材料具备四大特性：透明、高强、轻质、耐久。
第三部分，玻璃的节能设计
以往来说，玻璃不节能，但是相对来说是普通透明的玻璃，它的各项系数都非常高。我们提到节能，先看两个热源，第一个是太阳。只要太阳都在，它的热量通常在280到2500这个范围。如果投入Low-E镀膜，可以把这部分热量反射回室外去，起到遮阳的作用。还有一个热源是远红外辐射，包括人体都会向外辐射远红外。比如北方室内采暖的热量，普通玻璃是可以吸收的，也会传导出去，所以就不保温。而Low-E玻璃可以实现冬暖夏凉，原理就在这里。
Low-E，就是低辐射的概念，对远红外辐射的一个吸收率。辐射率越低，它对于红外吸收越低，比如像黑体，它对热量的吸收是百分之百吸收。普通玻璃0.84，它也是吸收的。我们最好的Low-E玻璃可以做到0.11，也就是它只吸收1%，99%都反射掉了。
太阳的辐射集中在280到2500的范围，会对物体造成老化，这部分光是不需要的。红外线这一部分，只有热量又不采光，40%热量的是我们不需要的。真正的玻璃采光只需要可见光部分，它的热量占了53%，因此只要40%-60%的光通过就可以了，不需要那么多的采光。
那么常规的玻璃差异在哪里？根据常规玻璃的透过率图可看到，它不仅可见光部分的透过率高，红外部分的透过率也非常高，基本上70%、80%的红外热量全透进来。所以普通玻璃不节能。
我们看这个黄色的线，红外部分大概还有30%，红色的这条线大概还有10%，紫色的线基本只有5%以内的红外通过。所以非常理性的曲线，只让可见光进来，让红外和紫外都屏蔽掉。这也是Low-E玻璃节能的一个主要原因。
北方并不一定要用到双E，要科学合理用它。严寒地区要部分的红外进来，冬天还要取暖，利用太阳能。所以其实它的特性能够发挥得更好，能够更合理应用它，像前面讲的不同气侯区域要选择合适的玻璃。
白波的全光谱透过率曲线显示，包括到2500的近红外，还有远红外、中远红外波段，我们通常说的阳光辐射这一部分，从300到2500这个纳米，这对于玻璃遮阳的贡献是最大的。中远红外之后，其实是对于保温玻璃考虑的。这部分热量其实是对于Low-E玻璃来说，它们主要起两个作用。
我们简单汇总几个白玻中空的节能指标，最重要的传热系数K值和遮阳系数Sc值。从Low-E降低K值并不是它的主要因素了，那么它更多是降低遮阳系数。包括像前面讲的，除了严寒地方可以考虑不用太多遮阳，中国大部分地方包括贵阳，也需要考虑遮阳。
当然光热比这个概念，它的定义就是光热比这个值越高，这个玻璃的综合性能越高，它的透过光透过了热，像三银可以做到2。简单这样理解它的采光，兼顾采光更隔热。
这是我们新版的公共建筑节能设计标准，从上面看到，我们在整个寒冷地区，除了严寒地区它没有说遮阳的要求，剩下的四大区域都有遮阳的要求。相比于2005版的，新版标准对于建筑物能耗减少20%以上。比如在夏热冬暖地区，基本大型供电项目是用到这样的区域。贵阳这边住宅都没有装空调的，晚上很凉快。但是公共建筑都是白天使用，所以住宅和公建不一样，白天使用有阳光就辐射，所以夏天的隔热、遮阳这一块，在贵阳同样也是很重要的。因为它直接降低空调的负荷，从某种意义上也是为业主省钱的。
讲这个理论比较枯燥，我们看看测试案例。我们在东莞工业园建了一个玻璃的体验馆，里面有隔热隔音的体验，这里只介绍一下隔热测试。外面有24个灯，玻璃内外都有一个仪器，测试结果是普通中空的外侧辐照度大概都是750瓦每平米，夏天中午站在室外的感觉，非常热，经过普通中空，内侧的辐照度还有433瓦每平米，它隔了42%，还有60%多都进来了，这是它不节能。
单银中空进来的161瓦每平米，隔了79%，还有21%的透过来，双银和三银特别明显，基本隔到90%以上。三银基本只有1%的红外热量是进来的。这个是我们给客户体验的。如果隔着三银晒，基本就像在室内吹空调，体验不到太多的热量。这是一个比较好的体验和测试的数据。
第二是实际的温度。体验馆和十几年前建的写字楼做对比，体验馆用的是最新的超白三银，写字楼是单银，还是绿玻的。当时是早上八点钟，室外都有30多℃了。室内温度差不多在30℃，稍微低一点点。
结果显示，早上太阳刚出来没多久，超白三银中空的体验馆外片基本上已经到了41℃，内片30℃。就是温度还没有增加，这个是三银的隔热效果。
写字楼是单片的，因为绿玻吸热，所以写字楼玻璃门外测到了46℃，绿玻单银中空的外片达到56℃，单片两边有空气对流，反而能带走一点热量。这个是中空结构，所以它这温度累加更高一些，到56℃。绿玻单片内片的则到了44℃。
可以看出，三银的隔热遮阳效果是非常好，它外面虽然增加了十几摄氏度，但是内片还是有30℃，基本上没有太多的增加。单银绿玻的外片有56℃，内片33℃。单片绿玻是46度，内片是44℃。这个非常直接地体现了它对于空调的冷负荷降低的作用，也说明它节能的作用在这里。
第四部分，玻璃的安全设计
这些年玻璃幕墙自爆事件越来越多，甚至有形容说，这是玻璃的一个癌症。包括天津大爆炸，这些玻璃扎在墙上。还有去年厦门的莫兰蒂超级台风。当然这个时候不是说玻璃不好，因为这是百年不遇的台风，它的抗风设计没有达到。有些是因为玻璃粘结不好，所以整个框架都吹掉了。这是一方面。
我们今天只说玻璃的自爆问题。玻璃自爆和玻璃破损是两个概念。自爆的理论是比较成熟了，60%到70%，它经常转变，产生项目渣，里面会增加它的用力，所以容易自爆。同时也有一些结石，判断的三个原则：第一个是中间起爆点，第二个是蝴蝶斑，第三就是有一个结石。不自爆你不能发现的，只有自爆之后，你要侧一点看，黑色的结石。因为这个颗粒都非常小，一般都大概在100到300微米的样子。所以这是我们判断自爆的三个原则，缺一不可。
这里还有关于自爆的国际通用惯例，因为我们大家有的接触过玻璃的，有千分之三的行业规定，但是这个没有任何标准，只是行业这么多年慢慢形成的。其实国际上有一些企业跟踪过，基本上是每八吨玻璃里面含有一个可能达到临界尺寸并引发自爆的硫化镍，比如玻璃厚度在8毫米以下的，面积在一两个平方的，可能占千分之三，但是玻璃面积都是3平米，如果按这个来算，它的概率不一定非要有这么多。玻璃越厚，玻璃的自爆概率越大，全世界没有任何一个玻璃企业能够解决这个问题。这个结石没办法解决。这么小，应该是相当于0.1纳米，100微米，目前检测不出来。
除了玻璃本身的因素我们会做好，当然也有玻璃设计、安装挤压的因素。比如该装垫片没有装垫片的，这些因素都会导致玻璃破损或者自爆。但这个其实是要专家鉴定，或者说要去客观公正评判。
同时，这个行业不仅总结了钢化玻璃自爆的各种因素，还提出了五点减少自爆的方法：
第一个就是选择优质平板玻璃。玻璃的三大缺陷就是气泡、结石和条纹。因为钢化用力的话，它里面更容易产生自爆。
第二是强度钢化。
第三是表面应力要均匀。不能说这里100，那里120或者130，它的部分均匀也会容易自爆。
第四个就是提高边部加工质量。
第五个就是限制尺寸。这有一个推荐性的尺寸，当然这个对建筑师、设计师有一些限制了。比如6平米的基本限制2mm。这就是前面说的玻璃越厚，面积越大，它的自爆概率越多。这个其实也不是太科学，但是这个点相对来说可以减少的。选择优质的原片，就是缺陷少，相对来说它自爆低一点。由于信义自己拥有砂矿，整个比较稳定，不容易混入各种各样的杂质。所以这些原料的质量很重要。同时熔化的时候，信义用了天然气，相对来说更环保，也会燃烧得更充分，更均匀一些，它的质量更好一些。
从内部基理上讲一下钢化玻璃为什么容易自爆。它不耐张和拉的强度，只有它的十分之一甚至更低。比如钢化玻璃表面应力达到100兆帕的时候，它的中间的这一个张应力大概太用力，表面的要平衡，表面加应力了，中间的张力大概是2.5倍，已经到40兆帕了。而刚才说的玻璃的硬度只能到70兆帕，如果再有其他一些因素进来，它会体积膨胀，假如这个结石刚好在这个张应力的中间，它就会相当于几个叠加，就会把钢化玻璃从内部炸开。所以它总基理上来讲，不是从外面，是从它内部。内部抗拉强度超过了它本身承受的极限。就是这个概念。
为什么半钢化玻璃和浮法玻璃不存在自爆呢？半钢化玻璃它表面应力一般只有50、60兆帕，中间除上2.5的话，基本上只有20兆帕。所以它富余很多量，就不太容易爆。浮法玻璃就是退火玻璃，基本上表面的中间没有什么应力，有一点点残余应力，这样就不存在自爆了。
钢化玻璃自爆的主要影响因素就是：
第一，钢化应力越强，越容易自爆。
第二，结石颗粒的尺寸越大，越容易自爆。
第三，结石距中间层越近，越容易自爆。
第四，温度变化越大，越容易自爆。
第五，外部荷载，比如受力，风荷载等等，也会引起它自爆。
第六，玻璃的体积，厚度和尺寸越大，越容易自爆。
因为最终引起玻璃自爆，它这个颗粒旁边会有应力集中，就是各种各样的因素会导致。
清楚了玻璃自爆的主要影响因素，我们也就有一些解决方案了：
第一是均质处理。我们可以降到千分之一，这也是不成文的规定，但这个只能针对硫化镍。同时，效率比较慢，从一炉基本上六到八个小时，只能做两三百平米。效率非常慢，这个均质确实有很好的效果，这是我们已经多年验证过的。
第二是超白钢化。一个是很好区分，超白侧面看，白的是发绿的。超白的铁含量低，镍含量也低，它出现自爆的概率就会低一些。同时超白玻璃颜色更好看，性能也更好。
第三是半钢化夹层。半钢化不存在自爆，同时它的表面平整度会更好，相对来说变形程度比钢化玻璃好。为什么现在大型的项目都用的外片单夹层，内部用超白钢化，是有它的道理。
第四是钢化夹层。如果有些特殊的地方，需要强度很高，半钢化达不到的，那就必须两片都要用钢化夹层。但是钢化夹层，如果是用PVB的胶片，它有一个风险，如果两间玻璃同时都破了，它PVB的强度就整体交叉，这个概率比较低，像中彩票一样。
第五是SGP夹层。最代表的就是苹果的店。它最大的好处就是SGP硬，抗撕裂强度比PVB强。像现在很多玻璃桥、玻璃栈道，基本都用SGP胶片，大家可以放心去玩，玻璃没问题，即使玻璃破了也不会掉下去，只是大家看小心脏能不能受得了。基本上每个省都有玻璃栈道，大家感兴趣可以体验一下。
从整个安全性分析，不同玻璃有不同的优劣性，好的配置一般来说安全性要高的话，肯定还有半钢夹层，可以超白，可以配SGP。
第五部分，项目案例
最后再简单介绍几个项目。贵阳中天会展城的幕墙面积大概6万平米，贵阳国际金融中心大概2万8平米，贵阳未来方舟的是13万平米。
还有成都、重庆的项目。重庆天和国际高350米，幕墙面积总共6万平米。
2010年世博会的中国馆，就是用的半钢夹层，玻璃比较长，5米2。
广西南宁的龙光世纪大厦，幕墙面积超过400米，也是半钢夹层。广西金融广场就是刚才说的用的超白半钢和SGP。整个6万平米全部是SGP，造价非常高的。
广州北塔财富中心高330米，7万多平米的超白半钢。广州圆大厦是金色镀膜，前面的时候确实是金色的效果，但是现在估计这个反射要求，外反射已经很难通过了。
还有一个代表性的就是海南美丽之冠的七星酒店，一共九栋，有一栋是七星级，还有八栋是五星级，幕墙面积总共是20万平米。它最大的特点就是应用有色玻璃，用绿玻做的树叶，其实这里还有采用红色玻璃做的灯笼，后来被取消了，没有挂上去。
