Low-E玻璃,也称低辐射玻璃(Low-Emissivity Glass),是现代节能建筑中常见的高性能玻璃之一。它并不是简单地在普通玻璃表面“涂一层膜”,而是通过精密的薄膜沉积技术,在玻璃表面形成具有特定光学和热学性能的低辐射涂层,从而降低长波红外辐射传热,并根据产品设计控制太阳辐射和可见光透过。
那么,Low-E玻璃究竟是如何生产出来的?从玻璃基片到镀膜,再到钢化、切割、磨边和中空玻璃组装,每一个环节都会影响最终产品的性能。

一、Low-E玻璃到底是什么?
Low-E是“Low Emissivity”的缩写,即低辐射率。普通玻璃表面对长波红外热辐射的反射能力有限,而Low-E涂层可以显著降低玻璃表面的辐射率,使更多热辐射被反射回去,从而减少通过玻璃发生的辐射换热。
美国能源部(U.S. Department of Energy)指出,Low-E涂层属于微观薄膜,可以降低窗户的U-factor,同时影响可见光透射率和太阳得热系数(SHGC)。Low-E并不是单一规格,而是可以根据建筑所在气候、朝向和性能要求设计成不同的太阳得热控制方案。
因此,Low-E玻璃的核心并不是“玻璃本身变得更厚”,而是通过极薄的功能性涂层改变玻璃对不同波段能量的反射、吸收和透射特性。
二、Low-E玻璃生产主要有两种镀膜方式
从制造工艺来看,Low-E玻璃的涂层主要可以分为两类:热解法(Pyrolytic Coating)和磁控溅射法(Sputter Coating)。
热解法 Low-E
热解法通常在线进行,即在浮法玻璃生产过程中,玻璃带处于较高温度时,将特定材料沉积到玻璃表面。常见体系包括氧化锡等材料。由于涂层是在高温状态下形成并与玻璃表面结合,因此通常具有较好的耐久性。
磁控溅射 Low-E
磁控溅射属于离线镀膜工艺。已经生产完成的平板玻璃进入真空镀膜设备,在受控真空环境中,通过等离子体和磁控溅射技术,将不同材料逐层沉积到玻璃表面,形成复杂的多层薄膜结构。
目前建筑领域大量高性能Low-E产品采用磁控溅射技术,因为这种方法可以更加精确地控制多层膜系结构,并通过不同材料组合实现对可见光、红外辐射和太阳能的选择性控制。
三、磁控溅射Low-E玻璃是怎么生产的?
如果讨论现代高性能建筑Low-E玻璃,磁控溅射是最值得理解的一种生产工艺。它可以简单理解为:先准备高质量玻璃基片,再在真空环境中进行多层超薄功能膜沉积。
准备浮法玻璃基片
Low-E玻璃首先需要有质量稳定的平板玻璃作为基材。浮法玻璃经过成型、退火和切割后,根据镀膜产品要求进入后续镀膜环节。
玻璃表面清洁
镀膜前需要对玻璃表面进行严格清洁。灰尘、油污、水分以及其他微小污染物都可能影响薄膜与玻璃之间的结合以及最终光学性能,因此玻璃进入真空镀膜室之前必须保持高度洁净。
进入真空镀膜设备
玻璃进入大型磁控溅射真空镀膜设备后,在真空腔体内依次通过不同的镀膜区域。Guardian Glass对该工艺的介绍显示,磁控溅射Low-E是在浮法玻璃生产完成后进行的离线工艺,玻璃会经过长距离真空腔体,并依次沉积不同材料。
形成多层功能膜系
Low-E涂层并不是单独的一层金属。现代磁控溅射Low-E通常由多个极薄的金属、金属氧化物或其他功能材料层组成。Guardian Glass介绍的高性能溅射Low-E膜系,根据性能需求可以包含多层结构,其中银层对于提高能源性能尤其重要。
检测光学与热工性能
完成镀膜后,需要根据产品标准和工程要求进行质量控制,包括外观、颜色、可见光透射、反射以及相关热工性能指标。不同膜系的性能并不相同,因此Low-E玻璃不能只用“颜色深浅”判断性能。
四、Low-E玻璃为什么需要银层?
这是理解磁控溅射Low-E的关键之一。
高性能Low-E膜系中常使用银作为重要的功能层。银具有较好的红外反射特性,可以帮助玻璃降低长波红外辐射传热。通过在银层上下配置其他功能层,可以进一步控制膜层的光学性能、稳定性和颜色表现。
需要注意的是,并不是“银越多就一定越好”。Low-E玻璃是一个经过整体设计的膜系系统。不同建筑可能需要不同的可见光透射率、太阳得热系数、反射率和隔热性能,因此膜层设计必须与具体建筑环境和玻璃配置相匹配。
Guardian Glass资料显示,一些高性能溅射Low-E产品可以采用多层结构,并且银层数量会根据目标性能进行设计。
五、Low-E玻璃镀完膜以后,还需要加工吗?
需要。实际建筑项目中的Low-E玻璃通常不是“镀完膜就直接安装”,而是还要经过切割、磨边、钢化、夹层或中空等后续加工,具体取决于工程设计。
切割与磨边
按照门窗、幕墙或其他建筑节点尺寸进行加工,并对玻璃边部进行处理。
钢化或热处理
根据安全和结构要求进行热处理。需要特别注意,玻璃完成钢化后不能再进行普通切割,因此尺寸和加工顺序需要提前确定。
中空玻璃组装
Low-E玻璃经常与中空结构结合,通过密封层、间隔条以及空气或惰性气体空间进一步改善建筑玻璃系统的热工性能。
六、为什么Low-E玻璃经常与中空玻璃结合?
Low-E涂层主要减少辐射换热,而中空玻璃通过两片或多片玻璃之间形成密闭空间,减少热量传递。因此,两者结合可以形成更加完整的节能玻璃系统。
美国能源部指出,中空玻璃通过在玻璃之间设置密闭空间降低U-factor,而Low-E涂层同样可以降低U-factor。中空层还可以根据设计使用氩气等惰性气体,以进一步改善隔热性能。
一个典型的建筑节能玻璃结构可以是:
Low-E玻璃 + 中空层 + 第二片玻璃
实际项目还可以根据安全、隔音、太阳控制、结构和外观要求增加夹层、第三片玻璃、不同厚度玻璃或其他功能组合。
七、Low-E玻璃是如何控制夏季热量和冬季热量的?
Low-E玻璃的设计并不是简单地“隔热”,而是根据建筑所在地区和使用需求控制不同波段的能量传递。
炎热或制冷需求较高的地区
建筑通常更加关注太阳得热。低太阳得热Low-E产品可以减少太阳辐射进入建筑,同时保持一定的可见光透射,因此适用于需要控制夏季太阳热量的建筑玻璃系统。
寒冷或采暖需求较高的地区
建筑可能希望获得更多太阳辐射,同时减少室内热量通过玻璃向外辐射损失,因此可以选择不同太阳得热特性的Low-E产品。
因此,在建筑玻璃选型时,不能简单地问“Low-E玻璃隔热好不好”,而应该进一步确认U-factor、SHGC、可见光透射率、玻璃配置、Low-E膜面位置以及建筑所在地气候条件。
八、Low-E玻璃的“膜面”为什么重要?
在中空玻璃中,Low-E膜通常位于玻璃组合的内部表面,以减少膜层受到外界环境和机械接触的机会。具体膜面位置需要根据玻璃产品、建筑朝向、太阳控制需求和系统设计确定。
例如,在太阳控制需求较高的建筑中,设计人员可能会选择特定膜面位置,使太阳辐射在进入室内之前得到更有效的控制。具体位置不能脱离玻璃配置单独判断,应根据完整的玻璃系统进行热工计算。
九、天后玻璃如何参与Low-E建筑玻璃项目?
对于建筑工程来说,Low-E玻璃并不是一个孤立的材料,而是整个门窗、幕墙和中空玻璃系统的一部分。Tianhou Glass(天后玻璃)在建筑玻璃工程中,可以根据项目的玻璃配置和加工要求,对Low-E玻璃进行后续深加工和工程配套。
例如,一个建筑幕墙项目可能提出以下综合要求:
- 需要Low-E玻璃控制太阳辐射和热传递;
- 玻璃需要按照幕墙分格进行精确切割;
- 部分区域需要钢化玻璃以满足安全要求;
- 玻璃需要加工成中空玻璃,以进一步提高热工性能;
- 不同立面可能需要不同的玻璃颜色、透射率和太阳控制性能;
- 最终产品需要满足项目尺寸、结构、安全及安装要求。
这类项目的关键并不是单纯选择一块“Low-E玻璃”,而是从原片选择、Low-E膜系、玻璃厚度、热处理、中空结构、密封体系到最终安装进行整体匹配。
Tianhou Glass工程思路
对于建筑幕墙、门窗及其他定制玻璃项目,天后玻璃可根据客户提供的尺寸、玻璃配置、性能要求和工程应用场景进行深加工方案匹配,而不是只根据玻璃名称进行简单报价。
十、Low-E玻璃生产过程中最重要的质量控制是什么?
| 环节 | 主要关注点 | 对最终产品的影响 |
|---|---|---|
| 玻璃基片 | 平整度、表面质量、尺寸稳定性 | 影响镀膜质量和最终外观 |
| 表面清洁 | 污染物、灰尘和水分控制 | 影响膜层沉积和附着 |
| 真空镀膜 | 真空环境、沉积过程、膜层结构 | 决定主要光学和热工性能 |
| 热处理 | 温度、加热和冷却过程 | 影响玻璃安全性能及尺寸稳定性 |
| 中空组装 | 间隔、密封和气体填充 | 影响整体隔热和长期耐久性能 |
十一、Low-E玻璃是不是越贵越好?
并不是。Low-E玻璃的价格和性能取决于膜系设计、玻璃厚度、基片类型、加工方式、尺寸、数量以及最终玻璃组合。
例如,一个普通门窗项目与大型玻璃幕墙项目,对可见光透射率、太阳得热、反射率、颜色一致性、安全性能和中空结构的要求可能完全不同。
因此,工程采购时更合理的方法是先确定建筑所在地、使用场景、玻璃尺寸、门窗或幕墙系统以及目标性能,再确定Low-E膜系和玻璃加工方案。
十二、Low-E玻璃生产流程总结
浮法玻璃基片 → 表面清洁 → 真空磁控溅射 → 多层功能膜沉积 → 光学及外观检测 → 切割与磨边 → 钢化/热处理(如需要)→ 中空或夹层加工(如需要)→ 成品检测 → 包装与工程交付
需要强调的是,Low-E玻璃的“生产”和建筑项目中的“加工”是两个相关但不同的阶段。Low-E膜本身通常由专业镀膜生产线完成,而建筑玻璃加工企业则可能进一步完成切割、磨边、钢化、中空、夹层以及其他定制加工。
结语:Low-E玻璃的核心,是一套精密的光热控制技术
从外观看,Low-E玻璃与普通建筑玻璃可能非常接近,但玻璃表面的微米甚至更薄尺度的功能膜层,却决定了它对红外辐射、太阳能和可见光的控制能力。
现代Low-E玻璃通常通过热解或磁控溅射等技术形成低辐射涂层,其中磁控溅射可以通过多层膜系设计实现更加精细的光谱控制。随后,Low-E玻璃还可以根据建筑项目要求进行钢化、中空、夹层等深加工。
对于建筑幕墙、门窗、酒店、商业建筑以及其他节能建筑项目而言,真正重要的并不是单独选择“Low-E”三个字,而是让玻璃膜系、玻璃厚度、加工方式、中空结构以及建筑环境形成匹配的整体解决方案。这也是专业建筑玻璃加工企业在项目中的重要价值。
参考资料
- U.S. Department of Energy — Window Types and Technologies:Low-E coatings、U-factor及SHGC相关说明。
- Guardian Glass — Low-E Glass:Low-E涂层、磁控溅射、热解法及银层作用说明。
- Guardian Glass — Expert Series: Energy Performance and Low-E Coatings:Low-E镀膜及后续热处理相关技术资料。
- U.S. Department of Energy — Measure Guideline: Energy-Efficient Window Performance and Selection:低辐射涂层与窗户热工性能相关技术说明。