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玻璃的採光與隔熱關係

玻璃是現在建材主流

雖然玻璃建材的使用是現代建築的元素之一,但根據文獻記載,早在西元前60年,羅馬龐貝城已將玻璃運用在建築物上,而台灣的居家裝潢大量使用玻璃建材的原因,是因為大面積的窗戶採光較佳,可帶來較好的視野與氣氛。若以整體的建築設計風潮來看,歐美的建築風格總是台灣建築的學習對象,因此在西方開始大量使用玻璃做為建築外觀建材之後,台灣建築設計也競相仿造,將他界定為是種時代的表徵與摩登的象徵。

 

玻璃使用大學問

雙層玻璃能阻擋熱傳遞,但中間的空氣層不宜超過2公分以上,以免造成熱對流。

以先前台北市建成圓環小吃店之所以關門歇業的主因之一,就是因為建築外觀採用玻璃建材,無法抵抗太陽西曬時所帶來的高溫,因此造成室內悶熱,客人不願久留,生意不佳。由此可見,玻璃建材的使用有著相當的學問,若設計上缺乏周全思考,即使建築外觀美觀,實用價值必會大受影響。

其實早在西元1865年,美國就有人發明將二層玻璃夾裝在同一個窗框上,以讓窗戶有較佳的隔熱功能。當大太陽的熱天時,由於單層玻璃無法延遲陽光直接加熱室內的溫度,且會阻擋室內的熱輻射長波,因此反倒造成溫室效應,使得室內比戶外更熱,因此消耗更多的空調能源。

因此玻璃節能可分為兩個部分來討論,一是玻璃的隔熱能力,也就是熱傳透率;另外則是玻璃的遮陽能力,也就是日射透過率。台灣地區位於亞熱帶,又為北迴歸線經過的區域,因此室內外的溫差並不大,但日射的熱量卻很驚人,因此台灣地區的建築,在玻璃建材的選擇上應首重阻絕輻射傳透,次重玻璃的遮蔽性能。

 

目前以Low-E玻璃隔熱最佳

目前有廠商開發所謂的內百葉玻璃,在兩層玻璃之間加裝鋁百葉,頗具外遮陽的效果,也不會有一般裝置在室內的百葉,有清理上的麻煩,是消費者可以多考慮的產品,但特別要注意內百葉的耐用度,否則壞了就很麻煩。

成功大學建築系教授林憲德指出,無論採用任何種類的玻璃,只要建築的開口玻璃面積增加1.0%,其空調整體用電量約隨之增加1.0%。而目前玻璃建材除了Low-E玻璃之外,主要又分為清玻璃、吸熱(染色)玻璃、熱反射玻璃等。一般清玻璃的隔熱效果最差,且反倒會造成溫室效應,室內溫度比室外還高。吸熱玻璃指的就是染過顏色的玻璃,常見的是褐色或深藍色,孫勝輝表示,以他的經驗來說,吸熱玻璃遮光的效能比起隔熱的效果來得佳,因此要加上外遮陽的裝置效果比較好。

而熱反射玻璃則是我們常見到外表亮晶晶,無法看透的玻璃,這是利用紅外線反射的原理來隔熱,但缺點是反光強烈,容易造成路上車輛駕駛及鄰棟的公害,增加交通危險也侵犯生活隱私。

至於這幾年流行的雙層玻璃(Double Skin),林憲德表示,一般的雙層玻璃最大的長處是「保溫性能」,因此處在亞熱帶的台灣,使用雙層玻璃的經濟效益不高,不如使用單層玻璃加外遮陽裝置來得經濟實惠。

孫勝輝指出,若真要選擇雙層玻璃,中間的空氣層為真空或是填充惰性氣體如氦氣,效果會比較好,可有效減低熱傳透率。而以目前的技術來說,Low-E玻璃是公認隔熱效果最佳的玻璃建材選擇。

 

事前整體規劃最重要

許多高科技廠辦都使用玻璃帷幕作為建築外觀建材,藉以營造出極簡、前衛與科技的時尚感。

葉漢祥指出,以台灣地區的天候性質而言,若能在建築基地上做正確的節能配置,幾乎可以節省34成左右的空調耗能量,而在炎熱的台灣,過大的開窗面積是導致空調大量耗能的主要原因,占了所有耗能因素的6成左右,因此適當的開窗設計是建築節能的首要計畫。

孫勝輝認為,建築講究隔熱,有3個層次可言,最好的是建築在設計起草之初就充分考量在地自然環境,利用不同的規劃來達到隔熱的效果;其次是建築材料的選擇,如何利用綠建材或高性能的隔熱玻璃來減低日曬;最不經濟的才是買冷氣,利用外在設備來達到室內降溫的目的。而原則上,因為東西向的日射量較多,熱量較高,因此建築物以南北向大面開窗、東西向盡量以小面開窗比較適合,尤其太陽西曬之故,西側以不開窗為佳。

現代建築的設計不光只是講求藝術或豪華,建築的設計潮流應該是要適應於當地的氣候,因地制宜,而不是千篇一律,像集合式住宅為了景觀或採光,就讓面對西曬的一側也大開窗,反倒造成住戶的困擾。要能適切的滿足使用者的切身需求,並達到永續節能的目標,這才是真正兼顧人性與專業的建築設計。

 

Low-E玻璃

所謂Low-ELow-emissivity glass)玻璃就是在玻璃上鍍以銀金屬塗膜,此塗膜可選擇性地通過低熱能的可視光,並遮斷大部分高熱能的近紅外光,因而可大量降低太陽輻射,減輕空調負荷,進而達到降低能源的目標。Low-E玻璃多半是雙層玻璃緊包覆著塗膜,以避免塗膜在擦拭時被刮除。

一般來說, Low-E玻璃日射透過率大約是普通清玻璃的三分之一左右。但Low-E玻璃價格昂貴,且電鍍金屬膜為高污染產物,加上Low-E玻璃不像一般清玻璃可回收使用,對於地球環保將是一大傷害。(資料來源:內政部建築研究所《綠建築設計技術彙編》)

 

文章資料來源參考於自由時報、網路資訊等

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