玻璃材料
玻璃作为一种历史悠久的建筑材料，可以追溯到几千年前的古代文明，无论是古埃及人还是古罗马人都已开始在建筑中使用玻璃。随着技术的发展，玻璃在现代建筑中的应用日益广泛，成为不可或缺的结构与装饰材料。从物理学来看，玻璃属于非晶态固体，其内部原子排列呈现无序和无规律状态，这种结构显著区别于原子有序排列的晶体材料。因此，玻璃没有固定的熔点，而是在加热时逐渐变软，其力学和热工性能也与晶体大为不同。
玻璃的非晶态结构赋予了它多种卓越的特性，如优异的透光性、良好的化学稳定性以及较高的强度和硬度。此外，玻璃还能通过配方调整和生产工艺的改进获得更丰富的物理和化学性能，如耐热、耐候、隔音、绝缘等，使其能够满足不同建筑功能和美学需求。现代建筑中，玻璃不仅用于门窗、幕墙、天窗等通透空间的打造，还在节能、隔热、安全等方面扮演着重要角色，推动了绿色建筑和智能建筑的发展。
玻璃的基本知识
玻璃的定义与特性
玻璃是一种历史悠久的建筑材料，在现代建筑中扮演着不可或缺的角色。从物理学角度来看，玻璃是一种非晶态固体材料，其内部原子排列呈现无规则状态，这与晶体材料有着本质区别。玻璃的这种独特结构赋予了它许多优异的性能。
建筑玻璃最显著的特性就是透光性。普通平板玻璃的可见光透过率可以达到85%以上，这使得建筑室内能够获得充足的自然采光。同时，玻璃还具有良好的化学稳定性，在常温下不与空气、水等介质发生反应，这保证了玻璃在建筑中的长期使用性能。
玻璃的另一个重要特性是脆性。玻璃在受到外力作用时，不会像金属材料那样产生塑性变形，而是直接发生脆性断裂。这种特性既是玻璃的优点，也是其缺点。玻璃的抗压强度很高，可达到500-1200MPa，远超过混凝土材料，但其抗拉强度和抗冲击性能较差，仅为抗压强度的十分之一左右。
玻璃的密度通常在2.4-2.6g/cm³之间，导热系数约为0.7-0.9W/(m·K)，这使得玻璃具有一定的保温隔热性能。玻璃的线膨胀系数约为9×10⁻⁶/℃，这个数值与混凝土材料接近，因此在建筑应用中两者可以良好配合。
玻璃的原料与生产
建筑玻璃的主要原料包括石英砂、纯碱、石灰石、长石等。石英砂是玻璃的主要成分，提供二氧化硅（SiO₂），约占玻璃成分的70%。纯碱作为助熔剂，能够降低玻璃的熔化温度。石灰石则增加玻璃的化学稳定性和机械强度。长石既可作为助熔剂，又能提供氧化铝，提高玻璃的耐久性。
玻璃的生产过程包括配料、熔制、成型、退火四个主要阶段。配料阶段需要按照设计的配方准确称量各种原料，并进行均匀混合。熔制阶段在1400-1600℃的高温熔窑中进行，原料在此温度下熔化并发生复杂的物理化学反应，形成均匀的玻璃液。
成型是玻璃生产的关键环节，不同的成型方法决定了玻璃的类型和性能。现代建筑玻璃主要采用浮法工艺成型，这种方法生产的玻璃表面平整光滑，厚度均匀，质量稳定。退火过程则是为了消除玻璃成型过程中产生的内应力，玻璃在退火窑中缓慢冷却，温度从600℃左右逐渐降至室温。
建筑玻璃的发展
中国的玻璃制造历史可以追溯到西周时期，但真正意义上的建筑用平板玻璃生产始于20世纪初。新中国成立后，随着工业化进程的推进，玻璃工业得到快速发展。20世纪80年代，中国引进浮法玻璃生产线，标志着中国玻璃工业进入现代化阶段。
进入21世纪，随着建筑节能要求的提高和建筑美学的发展，建筑玻璃正朝着安全、节能、环保、智能的方向发展。低辐射镀膜玻璃、中空玻璃、真空玻璃等节能玻璃得到广泛应用。钢化玻璃、夹层玻璃等安全玻璃成为高层建筑的标准配置。调光玻璃、光伏玻璃等智能玻璃也开始在建筑中崭露头角。
当前，中国已成为世界最大的玻璃生产国和消费国，玻璃产量占全球总产量的50%以上。国内玻璃企业在产品质量和技术水平上已经达到国际先进水平，部分高端产品的性能甚至超越国际同类产品。
平板玻璃
普通平板玻璃
普通平板玻璃是建筑中使用最为广泛的基础玻璃材料，主要采用平拉法或垂直引上法生产。这种玻璃表面平整，具有良好的透视性和透光性，但由于生产工艺的限制，玻璃表面可能存在波筋、气泡等缺陷，厚度均匀性也相对较差。
普通平板玻璃的厚度规格主要有2mm、3mm、4mm、5mm、6mm等，其中3-5mm厚度的玻璃在住宅建筑中应用最为普遍。玻璃的选择需要综合考虑建筑物的用途、所处位置、风压等因素。低层建筑的一般窗户使用3-4mm厚度即可满足要求，而高层建筑或大面积玻璃幕墙则需要选用5mm以上的较厚玻璃。
普通平板玻璃的主要技术指标包括外观质量和力学性能。外观质量要求玻璃表面不得有影响使用的裂纹、缺角、划伤等缺陷，波筋、气泡等轻微缺陷应控制在标准规定的范围内。力学性能方面，玻璃应具有足够的抗弯强度和抗冲击性能，以保证使用安全。
在实际应用中，普通平板玻璃主要用于对透光性要求较高，但对安全性、节能性要求不太严格的场合，如普通住宅的内窗、室内隔断等。随着建筑标准的提高，普通平板玻璃在建筑外窗中的应用正逐渐减少，被浮法玻璃及各种深加工玻璃所替代。
浮法玻璃
浮法玻璃是将玻璃液漂浮在熔融的锡液表面上成型的平板玻璃，这种生产方法由英国皮尔金顿公司在20世纪50年代发明，代表了平板玻璃生产技术的重大突破。浮法工艺生产的玻璃具有表面平整光滑、厚度均匀、光学畸变小等优点，是目前生产高质量平板玻璃的主要方法。
浮法玻璃的生产过程中，玻璃液从熔窑连续流入锡槽，在锡液表面自由展开并形成平整的玻璃带。由于锡液密度大于玻璃液，玻璃液能够稳定地漂浮在锡液表面，同时在重力和表面张力的作用下，玻璃表面变得非常平整光滑。玻璃带经过锡槽后进入退火窑，在控制的温度制度下缓慢冷却，最后切割成需要的尺寸。
浮法玻璃的厚度规格比普通平板玻璃更加丰富，从2mm到19mm的各种厚度都能稳定生产。超薄浮法玻璃（厚度小于2mm）主要用于电子显示等特殊领域，而超厚浮法玻璃（厚度大于19mm）则用于水族馆、防弹等特殊场合。建筑用浮法玻璃通常采用4-12mm的常规厚度。
浮法玻璃按照外观质量分为优等品、一等品和合格品三个等级。优等品要求玻璃表面无可见缺陷，透视性能优异，适用于高档建筑和对视觉效果要求高的场合。一等品允许存在轻微缺陷，但不影响整体使用效果，是建筑外窗的主要选择。合格品的外观质量要求相对较低，主要用于对外观要求不高的场合。
浮法玻璃是各种深加工玻璃的基础材料，钢化玻璃、夹层玻璃、中空玻璃、镀膜玻璃等都以浮法玻璃为原片进行加工。高质量的浮法玻璃原片是保证深加工玻璃性能的前提。当前，中国浮法玻璃的生产规模和技术水平均居世界前列，国产优质浮法玻璃已经能够满足各类建筑的使用要求。
质量要求与规格
平板玻璃的质量检验主要包括外观质量检验和物理性能测试两方面。外观质量检验通过目视观察，在自然光或散射日光下，检查玻璃表面是否存在裂纹、结石、气泡、划伤等缺陷。检验时应从距离玻璃600mm处观察，对于不同等级的玻璃，缺陷的允许数量和尺寸有明确规定。
物理性能测试包括可见光透过率、抗弯强度、耐热性等项目。可见光透过率反映玻璃的透光性能，标准厚度的优质浮法玻璃可见光透过率应在89%以上。抗弯强度测试采用四点弯曲法，玻璃的抗弯强度应不小于40MPa。耐热性测试通过将玻璃在规定温度下加热，然后快速冷却，检验玻璃是否出现裂纹。
平板玻璃的规格尺寸根据生产线的宽度和市场需求确定。国内浮法玻璃生产线主要有3种宽度：2134mm、2440mm和3050mm。长度方向上没有限制，可以连续生产。市场上常见的玻璃规格包括2134mm×3048mm、2134mm×3300mm、2440mm×3660mm等。用户可以根据实际需要在这些标准尺寸范围内进行切割。
玻璃的包装和运输对保证产品质量至关重要。玻璃应采用木箱或铁架包装，玻璃与玻璃之间应垫以纸张或塑料薄膜，避免直接接触造成划伤。包装箱上应注明“玻璃”、“小心轻放”、“向上”等标志。运输过程中应避免剧烈震动和碰撞，玻璃应保持与地面成80-85度的倾斜角度放置。
从上图可以看出，随着玻璃厚度的增加，可见光透过率呈现下降趋势。这是因为玻璃材料本身对光线存在一定的吸收，厚度越大，光线穿过玻璃时被吸收的比例就越高。建筑设计中需要根据采光要求和结构安全两方面因素综合选择合适的玻璃厚度。
装饰玻璃
压花玻璃
压花玻璃是在玻璃处于塑性状态时，通过带有花纹的辊筒在玻璃表面压制出各种图案的装饰玻璃。这种玻璃的一面或两面带有浮雕花纹，具有透光不透视的特点，既能满足室内采光需要，又能保护隐私，是卫生间、浴室等场所的理想选择。
压花玻璃的花纹种类繁多，常见的有水纹、云纹、梨花、方格、钻石等图案。不同的花纹具有不同的装饰效果和透光特性。花纹越深越密，透视性越差，但装饰性越强。水纹和云纹图案比较柔和，适合营造温馨的室内氛围；梨花和方格图案比较规整，适合现代简约风格的建筑。
压花玻璃的厚度通常为3-6mm，单位面积质量与同厚度的平板玻璃基本相同。由于表面带有花纹，压花玻璃的机械强度略低于平板玻璃，但仍能满足一般建筑的使用要求。压花玻璃可以进一步加工成夹层玻璃或中空玻璃，以提高其安全性能和保温性能。
在实际应用中，压花玻璃多用于室内隔断、卫生间门窗、办公室隔断等场合。安装时通常将压花面朝向室内，使光线透过玻璃产生柔和的漫射效果。压花玻璃也可以与其他装饰材料配合使用，创造出丰富的视觉效果。清洁压花玻璃时应注意，花纹凹陷处容易积聚灰尘，需要用软刷或湿布仔细擦拭。
彩色玻璃与釉面玻璃
彩色玻璃是在玻璃原料中加入着色金属氧化物而制成的有色玻璃。不同的金属氧化物能够使玻璃呈现不同的颜色：氧化钴产生蓝色，氧化铬产生绿色，氧化铁产生黄色或棕色，金的化合物产生红色。彩色玻璃既具有装饰功能，又能减少太阳辐射的透过，起到一定的遮阳隔热作用。
彩色玻璃的颜色稳定性好，不会因光照或时间而褪色。玻璃的着色是整体均匀的，即使破碎后碎片仍保持原有颜色。彩色玻璃的透光率根据颜色的深浅而变化，浅色玻璃的透光率可达60-70%，深色玻璃的透光率则降至30%以下。彩色玻璃主要用于建筑外墙装饰、室内隔断、艺术装饰等领域。
釉面玻璃是在玻璃表面涂覆一层或多层彩色釉料，然后经高温烧结而成的装饰玻璃。釉料在高温下与玻璃表面熔融结合，形成牢固的釉面层。釉面玻璃的色彩更加鲜艳丰富，可以印制各种图案和文字，装饰性能优于本体着色的彩色玻璃。
釉面玻璃的釉层具有良好的耐候性和耐化学腐蚀性，在室外环境中长期使用不会褪色或剥落。釉面玻璃通常需要进行钢化处理，以提高其机械强度和安全性能。钢化后的釉面玻璃强度可达到普通玻璃的4-5倍，破碎时形成钝角小颗粒，不会对人造成严重伤害。
釉面玻璃广泛应用于建筑幕墙、室内装饰墙面、厨房后墙板等场合。现代建筑中，许多标志性建筑都采用彩色釉面玻璃作为外墙装饰材料，既满足了建筑的功能要求，又营造出独特的视觉效果。釉面玻璃的清洁维护相对简单，用清水或中性清洁剂擦拭即可保持釉面光洁如新。
喷砂玻璃与雕刻玻璃
喷砂玻璃是利用高速喷射的砂粒对玻璃表面进行撞击，使玻璃表面形成均匀细腻的磨砂效果的装饰玻璃。喷砂可以在整个玻璃表面进行，也可以通过遮挡模板在特定区域进行，从而形成各种图案和文字。喷砂玻璃表面呈现乳白色，透光不透视，具有朦胧的美感。
喷砂玻璃的制作工艺包括设计图案、制作模板、清洁玻璃、粘贴模板、喷砂处理、清洁成品等步骤。喷砂深度可以根据需要进行控制，浅喷砂形成的磨砂效果比较细腻，深喷砂则具有更强的立体感。喷砂玻璃可以进行单面或双面处理，双面喷砂的玻璃透光性更差，隐私保护效果更好。
雕刻玻璃是在玻璃表面通过机械雕刻或化学腐蚀的方法制作出凹陷图案的装饰玻璃。机械雕刻采用金刚石刀头或砂轮，可以雕刻出精细的线条和图案。化学腐蚀则使用氢氟酸等腐蚀剂，通过模板控制腐蚀区域，形成图案。雕刻玻璃的图案层次丰富，立体感强，艺术价值高。
雕刻玻璃的应用范围广泛，从传统的屏风、隔断到现代的玻璃门、展柜，都能看到雕刻玻璃的身影。在星级酒店、高档会所、别墅住宅等场所，雕刻玻璃常被用作重要的装饰元素。雕刻玻璃的图案设计需要考虑建筑的整体风格，传统建筑多采用山水花鸟等中式图案，现代建筑则倾向于抽象几何图案。
喷砂玻璃和雕刻玻璃由于表面不平整，机械强度低于平板玻璃，且无法进行钢化处理。因此，这类玻璃通常需要制作成夹层玻璃使用，以保证足够的安全性。在清洁维护方面，喷砂和雕刻部位容易积聚灰尘和污渍，需要定期用软刷或高压水清洗。
安全玻璃
钢化玻璃的原理与特点
钢化玻璃是将普通玻璃加热至软化点附近（约650-700℃），然后用冷风急速冷却而制成的预应力玻璃。在这个过程中，玻璃表面迅速冷却收缩，而玻璃内部由于导热性差仍处于高温状态，当内部随后冷却收缩时，表面已经固化，无法继续收缩，从而在玻璃表面形成压应力，内部形成张应力。
这种内应力分布使钢化玻璃具有优异的力学性能。玻璃在外力作用下首先要克服表面的压应力，因此钢化玻璃的抗弯强度是普通玻璃的3-5倍，抗冲击强度是普通玻璃的5-10倍。一块6mm厚的钢化玻璃能够承受2-3kg钢球从1米高度落下的冲击而不破碎，而同样厚度的普通玻璃在此条件下必然破碎。
钢化玻璃最重要的特点是安全性。当钢化玻璃受到超过其强度极限的外力而破碎时，由于内部张应力的释放，整块玻璃瞬间破碎成无数大小均匀的钝角小颗粒，这些碎片没有尖锐的棱角，对人体的伤害大大降低。相比之下，普通玻璃破碎时形成大片尖锐的碎片，极易造成严重的割伤。
钢化玻璃还具有良好的热稳定性。由于表面的压应力可以抵消一部分热应力，钢化玻璃能够承受较大的温差而不破裂。普通玻璃的耐温差约为40℃，而钢化玻璃的耐温差可达200-300℃。这使得钢化玻璃可以在温度变化较大的环境中使用，如建筑外立面、玻璃幕墙等。
钢化玻璃也存在一些局限性。钢化处理后的玻璃不能再进行切割、钻孔等加工，因为任何切割都会破坏表面的应力平衡，导致玻璃破碎。因此，玻璃必须在钢化前完成所有的尺寸加工和边部处理。钢化玻璃还存在自爆现象，即玻璃在无外力作用下自发破碎，这主要是由于玻璃中的硫化镍杂质在温度变化下发生相变引起的。
夹层玻璃的构造与性能
夹层玻璃是由两片或多片玻璃中间夹以有机聚合物薄膜，经过特殊工艺处理使玻璃与薄膜永久粘合为一体的复合玻璃产品。常用的中间膜材料主要有聚乙烯醇缩丁醛（PVB）和离子性中间膜（SGP），其中PVB夹层玻璃应用最为广泛。
夹层玻璃的制作过程包括清洁玻璃、合片、预压、高压釜加压等步骤。清洁玻璃是保证成品质量的关键，玻璃表面不能有任何灰尘和油污。合片时将中间膜放置在两片玻璃之间，在洁净环境中进行。预压过程利用热压设备排除玻璃与中间膜之间的空气，使其初步粘合。最后在高压釜中进行高温高压处理，温度约130-150℃，压力约1.0-1.5MPa，使玻璃与中间膜完全粘合。
夹层玻璃最突出的性能是安全性和安防性。当玻璃受到冲击破碎时，碎片仍粘附在中间膜上，不会飞溅伤人，玻璃整体仍保持完整。这种特性使夹层玻璃成为高层建筑、玻璃天棚、玻璃地板等有高空坠物风险场所的标准配置。夹层玻璃还具有良好的抗冲击性能，能够抵御一定程度的人为破坏，常用于银行、珠宝店等需要防盗的场所。
夹层玻璃对声波具有良好的阻尼作用，特别是采用PVB中间膜的夹层玻璃，对中低频噪声的隔声效果显著。这是因为PVB材料质地柔软，能够有效吸收声波能量。一般6mm+0.76mm PVB+6mm的夹层玻璃隔声量可达35dB左右，比同样总厚度的单片玻璃提高约5dB。
夹层玻璃还具有阻隔紫外线的功能。PVB中间膜能够吸收99%以上的紫外线，有效保护室内家具、织物、艺术品等免受紫外线的损害而褪色老化。这一特性使夹层玻璃成为博物馆、美术馆、高档家居的理想选择。
从上图可以看出，不同类型玻璃的力学性能存在显著差异。钢化玻璃的抗冲击强度和抗弯强度均远高于普通玻璃，而钢化夹层玻璃则结合了两种玻璃的优点，具有最优异的综合性能。这个数据说明，在对安全性要求高的场合，选用钢化夹层玻璃是最佳方案。
安全玻璃的应用与选择
建筑中安全玻璃的应用范围不断扩大，这与建筑安全标准的提高和人们安全意识的增强密切相关。根据国家标准，以下部位必须使用安全玻璃：7层及以上建筑物外开窗，面积大于1.5m²的窗玻璃，玻璃底边离最终装修面小于500mm的落地窗，倾斜安装的天窗、采光顶，观光电梯及其外围护，室内隔断、浴室围护等。
选择安全玻璃时需要综合考虑使用场合、安全要求、经济性等因素。对于低层建筑的一般窗户，单片钢化玻璃即可满足安全要求。高层建筑外窗应优先选用钢化夹层玻璃，既能防止玻璃破碎后整体坠落，又能在破碎时保持一定的遮蔽功能。玻璃栏板、玻璃地板等人员可能撞击的部位，应选用夹层玻璃，且至少一片玻璃应为钢化玻璃。
玻璃天棚和采光顶对安全性的要求最为严格，因为这些部位的玻璃一旦破碎，碎片会直接坠落到人员活动区域，造成伤害的风险很大。这类部位应采用钢化夹层玻璃，且夹层不少于两层。有条件的工程还可以在玻璃下方设置防护网或其他防坠落措施，形成双重保护。
防弹玻璃是安全玻璃的特殊类型，由多层玻璃和多层中间膜复合而成，厚度通常在20-100mm之间。根据防护等级的不同，防弹玻璃可以抵御手枪射击、步枪射击甚至爆炸冲击。防弹玻璃主要用于银行、军事设施、重要人员车辆等高安全要求的场所。防弹玻璃的单位面积质量很大，安装时需要特别考虑支撑结构的承载能力。
安全玻璃在使用过程中仍需要注意维护保养。钢化玻璃的边部是应力最集中的地方，应避免硬物撞击。玻璃框架应保持良好状态，框架变形会在玻璃中产生额外应力，增加破碎风险。定期检查玻璃表面是否有裂纹、崩边等缺陷，一旦发现应及时更换。夹层玻璃长期使用后中间膜可能出现发黄、气泡等老化现象，影响美观和性能时也应考虑更换。
节能玻璃
吸热玻璃与热反射玻璃
吸热玻璃是在普通玻璃的原料中加入一定量的能吸收太阳辐射热的金属氧化物制成的有色玻璃。常用的吸热元素包括铁、钴、镍、硒等，这些金属元素在玻璃中形成特定的离子，能够选择性地吸收太阳辐射中的红外线和部分可见光。吸热玻璃通常呈现灰色、茶色、蓝色、绿色等颜色。
吸热玻璃对太阳辐射的吸收率可达40-60%，显著减少进入室内的热量。6mm厚的茶色吸热玻璃对太阳能的总透过率约为50%，而同厚度的普通透明玻璃则高达87%。吸热玻璃吸收的热量使玻璃本身温度升高，然后通过对流和辐射向室内外散发。因此，吸热玻璃更适合用于有空调设备的建筑，可以有效降低空调负荷。
热反射玻璃是在玻璃表面镀一层或多层金属或金属氧化物薄膜制成的镀膜玻璃。这种薄膜对太阳辐射具有较高的反射率，可以将大部分太阳辐射反射回室外。根据镀膜材料和工艺的不同，热反射玻璃可以呈现银色、金色、蓝色等多种颜色。
热反射玻璃的太阳能反射率通常在30-50%之间，吸收率为20-30%，总透过率仅为20-40%。与吸热玻璃相比，热反射玻璃本身吸收的热量较少，因此玻璃温度相对较低，对室内的辐射传热也较少。热反射玻璃特别适合用于炎热地区的建筑外窗和玻璃幕墙，能够有效阻挡太阳辐射，降低室内温度。
吸热玻璃和热反射玻璃虽然都能减少太阳辐射的透过，但也相应降低了可见光的透过率，影响室内采光。吸热玻璃的可见光透过率约为40-60%，热反射玻璃则更低，仅为20-40%。因此，在使用这类玻璃时需要在节能与采光之间寻找平衡点。对于需要大量自然采光的建筑，应选择可见光透过率较高的产品。
低辐射玻璃
低辐射玻璃（Low-E玻璃）是在玻璃表面镀制多层金属及金属氧化物薄膜而成的节能玻璃，这种镀膜具有对可见光高透过、对红外线高反射的特性。Low-E玻璃能够让阳光中的可见光部分大量透过，保证室内采光，同时阻挡红外线的透过，从而降低室内外的辐射传热。
Low-E玻璃的工作原理基于薄膜对电磁波的选择性透过。可见光的波长范围是380-780纳米，红外线的波长范围是780纳米以上。Low-E镀膜通过精确控制膜层的厚度和成分，使其对短波长的可见光透明，对长波长的红外线反射。室内物体发出的远红外辐射（波长8-13微米）也会被Low-E镀膜反射回室内,减少热量向室外散失。
Low-E玻璃分为高透型和遮阳型两大类。高透型Low-E玻璃具有较高的可见光透过率（60-80%）和中等的太阳能透过率（40-60%），主要用于冬冷夏热和寒冷地区，重点在于保温。遮阳型Low-E玻璃具有中等的可见光透过率（40-60%）和较低的太阳能透过率（25-40%），主要用于夏热冬暖地区，重点在于隔热。
Low-E镀膜的制备方法主要有在线镀膜和离线磁控溅射镀膜两种。在线镀膜是在玻璃生产线上，玻璃处于高温状态时直接镀膜，这种方法生产的镀膜玻璃膜层与玻璃结合牢固，可以单片使用。离线磁控溅射镀膜是在常温下利用真空磁控溅射技术镀膜，这种方法能够制备多层复杂膜系，性能更优，但膜层较软，必须制成中空玻璃使用，且镀膜面朝向中空层。
Low-E中空玻璃的节能效果显著。在冬季，室内物体辐射的热量被Low-E膜反射回室内，减少热损失；在夏季，室外太阳辐射中的红外线被反射，减少热增加。与普通中空玻璃相比，Low-E中空玻璃可以进一步降低20-30%的传热系数。一樘使用Low-E中空玻璃的窗户，在整个采暖季可以节省相当于150kg标准煤的能源消耗。
中空玻璃
中空玻璃是由两片或多片玻璃之间用密封材料和间隔条围成密封的空气层而制成的组合玻璃制品。空气层的存在大大降低了玻璃的传热系数，使中空玻璃成为最常用的节能玻璃。中空玻璃不仅具有优异的保温隔热性能，还具有良好的隔声、防结露等性能。
中空玻璃的结构由玻璃、间隔条、密封材料和干燥剂组成。间隔条通常采用铝合金或复合材料制成，内部填充干燥剂，用于吸收密封空间内的水汽。第一道密封采用丁基胶，这种材料具有极低的水汽透过率，能够有效防止外界水汽进入空气层。第二道密封采用聚硫胶或硅酮胶，起到结构连接和防止漏气的作用。
中空玻璃的节能效果主要取决于空气层的厚度和层数。随着空气层厚度的增加，传热系数降低，但当厚度超过一定值（约15-20mm）后,空气层内会形成对流，传热系数反而增加。因此，单空气层中空玻璃的最佳厚度为12-15mm。对于更高的保温要求，可以采用三玻两腔或充惰性气体的方案，而不是简单增加空气层厚度。
在空气层中充入氩气、氪气等惰性气体可以进一步提高中空玻璃的保温性能。惰性气体的导热系数低于空气，且分子量大，不易形成对流。充氩气的中空玻璃传热系数可降低5-10%。氪气的效果比氩气更好，但价格也更高，一般只用于高档工程。惰性气体的充填浓度应不低于85%，且密封性能必须优良，否则气体逐渐泄漏后性能会下降。
中空玻璃的另一个重要性能是隔声。玻璃对声波的隔声主要依靠质量和阻尼。中空玻璃的两片玻璃及中间空气层共同构成了多层阻尼系统，对声波有良好的衰减作用。一般12mm空气层的中空玻璃隔声量可达30dB左右。若使用不同厚度的玻璃组合，可以避免共振，进一步提高隔声效果。
从上图可以看出，中空玻璃的传热系数随空气层厚度的变化呈现先降后升的趋势。空气层厚度在12-15mm时，传热系数达到最低值，这是中空玻璃的最佳厚度范围。Low-E中空玻璃的传热系数显著低于普通中空玻璃，节能效果更优。
特种玻璃
防火玻璃
防火玻璃是一种在规定的耐火时间内能够保持完整性和隔热性的特种安全玻璃。防火玻璃在火灾发生时不会因高温而破碎，能够阻止火焰、烟雾和热量的传播，为人员疏散和消防救援争取宝贵时间。根据耐火性能，防火玻璃分为A类（隔热型）、C类（非隔热型）等类型。
复合型防火玻璃是最常见的防火玻璃类型，由两层或多层玻璃中间灌注防火胶制成。防火胶在常温下透明，具有与玻璃相近的折射率，因此复合型防火玻璃的透明度良好。当遇到火焰或高温时，防火胶迅速膨胀发泡，形成厚厚的碳化隔热层，吸收大量热量，阻止热量向背火面传递。
单片防火玻璃是经过特殊化学处理或物理钢化的高强度单层玻璃。这种玻璃在高温下不会炸裂，能够保持整体性，但不具备隔热功能，属于C类防火玻璃。单片防火玻璃的优点是轻薄通透，不会像复合型防火玻璃那样因防火胶老化而影响透明度。高强度单片防火玻璃可以制作成大尺寸的防火门窗和防火隔断。
灌浆型防火玻璃是在两层玻璃之间的空腔中灌注防火液制成，这种玻璃的防火原理与复合型防火玻璃相似。灌浆型防火玻璃的厚度较大，通常在20-30mm以上，主要用于防火门、防火窗等部位。随着技术进步，这种玻璃正逐渐被性能更优的复合型防火玻璃所替代。
防火玻璃的耐火等级根据耐火完整性和耐火隔热性的保持时间划分，常见的有0.5小时、1.0小时、1.5小时、2.0小时等级别。选择防火玻璃时应根据建筑防火分区的要求确定耐火等级。防火墙上的观察窗应采用不小于1.0小时的A类防火玻璃，防火门上的玻璃应与门的耐火等级相匹配。
防火玻璃在使用中需要配合防火窗框、防火密封材料等构成完整的防火系统。玻璃与框架之间应采用防火密封胶密封，框架材料应采用钢质或其他不燃材料。防火玻璃不应与普通玻璃混装在同一系统中，也不应随意切割或打孔，以免破坏其防火性能。
调光玻璃与智能玻璃
调光玻璃是一种通过外加电压改变透明度的智能玻璃，也称为电控调光玻璃或智能调光玻璃。这种玻璃在断电状态下呈现雾状不透明，通电后变为透明状态，可以根据需要随时调节隐私保护与采光的关系。调光玻璃的核心是液晶调光膜，这是一种将液晶材料夹在两层导电膜之间的功能性薄膜。
调光玻璃的工作原理基于液晶的电光效应。液晶是一种介于液体和晶体之间的物质状态，其分子排列可以受电场控制。在断电状态下，液晶分子呈无序排列，光线经过时发生散射，玻璃呈现乳白色不透明。当施加电压时，液晶分子在电场作用下规则排列，光线可以透过，玻璃变为透明。整个转换过程只需0.1秒左右，且可以重复进行数万次。
调光玻璃的应用范围广泛。在办公空间中，调光玻璃隔断可以根据会议需要随时调节私密性。在医疗机构中，病房隔断使用调光玻璃既能保护患者隐私，又便于医护人员观察。在酒店客房中，调光玻璃可以作为浴室隔断，创造灵活的空间效果。调光玻璃还可以作为投影幕布使用，断电状态下的雾状表面是理想的投影介质。
光致变色玻璃是另一种智能玻璃，其颜色深浅随光照强度自动变化。这种玻璃中含有卤化银等光敏物质，在紫外线照射下发生可逆的化学反应，使玻璃颜色变深。当紫外线减弱时，玻璃自动恢复透明。光致变色玻璃主要用于需要根据光照强度自动调节透光率的场合，如汽车天窗、建筑采光窗等。
电致变色玻璃是通过施加低压直流电改变颜色的智能玻璃。这种玻璃采用多层薄膜结构，当施加电压时，离子在各层之间迁移，引起电致变色层的光学性质变化，使玻璃从透明状态变为深蓝色或灰色。电致变色玻璃的变色过程可以精确控制，能够实现0-70%的可见光透过率连续调节，非常适合用于建筑外窗和玻璃幕墙的节能控制。
热致变色玻璃在达到特定温度时自动改变颜色，这种玻璃中含有二氧化钒等热敏材料。当温度升高到相变温度（约68℃）时，材料的晶体结构发生变化，对红外线的反射率大幅提升，阻止热量进入室内。这种自调节特性使热致变色玻璃成为被动式节能建筑的理想材料，无需能耗即可实现节能效果。
自清洁玻璃与其他特种玻璃
自清洁玻璃是在玻璃表面镀制一层具有光催化和超亲水性能的透明薄膜而制成的功能玻璃。这种薄膜通常采用二氧化钛（TiO₂）材料，在紫外线照射下能够分解吸附在玻璃表面的有机污物。同时，超亲水表面使雨水均匀铺展开来，带走污物和粉尘，达到自清洁的效果。
自清洁玻璃的工作过程分为光催化分解和亲水冲洗两个阶段。在阳光中紫外线的作用下，二氧化钛薄膜产生光生电子和空穴，这些活性物质能够将油脂、指纹等有机污物分解为二氧化碳和水。经过光催化处理的污物失去粘附力，容易被雨水冲走。由于薄膜的超亲水性，雨水在玻璃表面形成均匀的水膜而不是水珠，流下时能够带走更多污物，不会留下水痕。
自清洁玻璃特别适合用于不易清洁的场合，如高层建筑外窗、玻璃幕墙、阳光房顶等。这些部位清洁困难且成本高昂，使用自清洁玻璃可以大大降低维护成本。自清洁玻璃也适合用于空气污染较重的城市环境，能够长期保持玻璃的清洁透明。需要注意的是，自清洁效果需要紫外线和雨水的配合，在室内或干燥地区效果会受到限制。
真空玻璃是在两片玻璃之间形成真空层的高效节能玻璃。真空状态下没有气体分子，因此对流和传导传热几乎为零，真空玻璃的传热系数可低至0.6W/(m²·K)，保温性能超过三层Low-E中空玻璃。真空层的间距仅为0.1-0.2mm，因此真空玻璃的总厚度比中空玻璃薄得多，特别适合既有建筑的节能改造。
真空玻璃的制造技术难度很高。为了防止两片玻璃在大气压作用下紧贴在一起，需要在真空层中均匀分布支撑点，支撑点的直径仅0.3-0.5mm，间距20-40mm，对视觉影响很小。真空层的真空度需要达到0.1帕以下，且必须保持长期稳定，这对密封技术要求极高。目前真空玻璃的生产成本较高，主要用于对节能要求极高的寒冷地区建筑。
防弹玻璃前面已经提到，这里补充说明其分类。根据防护能力，防弹玻璃分为多个级别，从能够抵御手枪弹的F79级到能够抵御步枪弹的SG2级。防弹玻璃的总厚度从20mm到100mm不等，由3-7层玻璃和2-6层中间膜复合而成。外侧玻璃通常较厚，用于抵抗子弹的冲击；中间的聚碳酸酯等韧性材料用于吸收能量；内侧玻璃防止碎片溅射。
玻璃幕墙
幕墙的类型
玻璃幕墙是现代高层建筑的典型外围护结构，由玻璃面板和支撑结构组成，相对于主体结构有一定的位移能力，不承担主体结构的荷载。玻璃幕墙既是建筑外墙，又是建筑装饰，集建筑艺术、建筑功能、建筑节能于一体，代表了当代建筑技术的发展方向。
框架式玻璃幕墙是最传统也最常见的幕墙类型，由铝合金框架固定玻璃，框架通过连接件固定在主体结构上。框架可以是明框，也可以是隐框或半隐框。明框幕墙的铝合金框架暴露在外表面，线条清晰，装饰效果明显。隐框幕墙的玻璃用结构胶粘接在铝框上，外表面看不到框架，呈现出简洁明快的效果。
单元式玻璃幕墙是将玻璃、铝框、保温材料等在工厂组装成标准单元，运到现场后整体安装的幕墙类型。单元式幕墙的最大优势是施工速度快、质量稳定、安全性高。由于大部分工作在工厂完成，现场作业量少，施工周期可缩短50%以上。单元式幕墙特别适合高层和超高层建筑，目前150米以上的高层建筑基本都采用单元式幕墙。
点支式玻璃幕墙采用金属连接件和紧固件将玻璃固定在支撑结构上，玻璃通过钻孔安装，连接点集中，大部分玻璃表面暴露在外。点支式幕墙结构轻巧通透,视觉效果独特，能够最大限度地利用玻璃的透明特性。这种幕墙对玻璃强度要求高，必须采用钢化玻璃或钢化夹层玻璃，且开孔处需进行应力分析。
全玻璃幕墙由玻璃肋和玻璃面板组成，不使用或极少使用金属构件。玻璃肋既是支撑构件，又是装饰构件。全玻璃幕墙通透性最好，给人以轻盈飘逸的感觉，适合用于大堂、展厅等需要营造开阔空间感的场所。这种幕墙对玻璃的强度和尺寸精度要求极高，且安装难度大，通常用于高档建筑的重点部位。
双层通风幕墙由两层幕墙构成，两层之间形成一定宽度的空气层，通过自然通风或机械通风使空气在空气层中流动，带走热量。双层幕墙的外层玻璃阻挡风雨，内层玻璃保温隔热，空气层可以安装遮阳装置。这种幕墙在欧洲应用较多，适合温差大、日照强的地区，节能效果显著但造价较高。
从上图可以看出，不同类型的玻璃幕墙各有优劣。单元式幕墙在施工效率上具有明显优势，双层通风幕墙的节能性能最佳，而框架式幕墙在经济性方面表现突出。工程设计中应根据建筑高度、使用要求、经济条件等因素综合选择。
幕墙的性能要求
玻璃幕墙必须满足一系列性能要求，以保证建筑的安全、舒适和耐久。抗风压性能是幕墙最基本的要求，幕墙必须能够承受设计风压作用而不发生破坏。高层建筑的风压很大，百米高度处的阵风风压可达3-5kPa，相当于每平方米承受300-500kg的力。幕墙的抗风压性能分为9个等级，不同等级适用于不同高度和地区的建筑。
气密性能关系到建筑的能耗和舒适度。幕墙的气密性不良会导致冷热风渗入室内，增加空调能耗，同时产生吹风感，影响舒适。气密性能用单位开启缝长的空气渗透量表示，分为8个等级。高层建筑和严寒地区建筑应采用高等级气密性能的幕墙。幕墙的气密性主要通过选用高质量的密封材料和精确控制安装精度来保证。
水密性能决定了幕墙能否有效阻止雨水渗入室内。幕墙的防水原理主要是"等压原理"，即通过设置压力平衡腔，使腔内压力与室外压力相等，消除雨水渗入的驱动力。同时配合多道密封线，形成多重防护。水密性能分为6个等级，沿海台风地区和高层建筑应选用高等级水密性能的幕墙。
保温性能体现在幕墙的传热系数上。幕墙的传热系数包括透明部分（玻璃）和不透明部分（铝型材、保温材料）的综合传热系数。提高幕墙保温性能的措施包括：采用Low-E中空玻璃降低玻璃的传热系数，采用隔热铝型材阻断铝框的热桥效应，在不透明部分填充保温材料。不同气候区对幕墙传热系数有明确要求，严寒地区要求传热系数不大于1.5W/(m²·K)。
隔声性能对于临街建筑和机场周边建筑尤为重要。幕墙的隔声性能主要取决于玻璃的隔声性能和框架的密封性能。采用夹层玻璃或不同厚度玻璃组合的中空玻璃可以提高隔声效果。幕墙的开启扇是隔声薄弱环节，应严格控制开启扇周边的密封质量。对于隔声要求特别高的建筑，可以采用双层幕墙，其隔声量可达45-50dB。
幕墙的设计与施工要点
玻璃幕墙的设计是一个综合性很强的工作，涉及建筑、结构、热工、物理等多个专业。设计的第一步是进行建筑设计，确定幕墙的分格形式、开启方式、材料颜色等，使幕墙与建筑整体风格协调统一。分格设计应考虑玻璃的生产和运输尺寸，一般玻璃板块宽度不宜超过1.8米，面积不宜超过6平方米。
结构设计是幕墙设计的核心，需要进行详细的力学计算。首先根据建筑所在地区、建筑高度、周边环境等因素确定风荷载、地震作用等荷载。然后进行玻璃的强度计算，确定玻璃的类型和厚度。铝型材的设计应保证足够的强度和刚度，挠度不应过大以免影响玻璃的安全和密封。连接件的设计必须可靠，能够承受和传递各种荷载。
热工设计关系到建筑的节能效果。设计师需要根据建筑所在气候区选择合适的节能玻璃，计算幕墙的传热系数、太阳得热系数等参数，确保满足节能标准要求。对于大面积玻璃幕墙的建筑，还需要进行能耗模拟分析，优化窗墙比、玻璃参数、遮阳措施等，在满足建筑效果的前提下实现最佳节能效果。
施工准备阶段需要对主体结构进行复测，检查预埋件的位置和数量是否符合设计要求。主体结构的施工误差会影响幕墙的安装质量，需要在幕墙设计中预留一定的调节余量。对于单元式幕墙，需要在工厂进行试装配，检查单元板块的质量和配合精度。重要工程应进行三性试验（抗风压、气密、水密）和平面内变形性能试验。
现场安装是保证幕墙质量的关键环节。框架式幕墙的安装顺序一般是：安装固定连接件、安装立柱、安装横梁、安装玻璃面板、注密封胶。每道工序都有严格的质量控制要求。立柱安装的垂直度误差不应超过3mm，横梁安装的水平度误差不应超过3mm。玻璃安装时应保证玻璃与框架之间有足够的间隙，一般不小于10mm，以适应温度变形。
密封胶的施工对幕墙的水密性和耐久性至关重要。结构性硅酮密封胶用于隐框幕墙玻璃与铝框的粘接，必须具有高强度和长期耐候性。耐候密封胶用于接缝的密封，应具有良好的弹性和耐老化性能。密封胶施工前应进行基材相容性试验，确保密封胶与被粘材料具有良好的粘接性。密封胶应均匀饱满，表面应光滑平整，不应有气泡和裂缝。
幕墙工程完工后需要进行全面的质量检查。外观检查包括玻璃表面质量、框架表面质量、密封胶施工质量等。性能检查包括淋水试验检验水密性、充气检验气密性、观察检查开启扇的功能等。对于大型幕墙工程，还应进行现场三性检测，抽取代表性部位进行原位测试。只有通过全面检查确认质量合格后，幕墙工程才能交付使用。
玻璃幕墙投入使用后需要进行定期维护保养。应每年进行一次全面检查，重点检查密封胶是否开裂、五金件是否锈蚀、排水孔是否堵塞、玻璃是否有裂纹等。密封胶的使用寿命一般为15-20年，到期后应进行更换。台风、地震等灾害天气后应进行专项检查。玻璃表面应定期清洁，保持幕墙的美观效果。建立幕墙档案，记录维护保养情况，对于保证幕墙的长期安全使用具有重要意义。