【門窗幕墻網】紫外線（Ultraviolet）又稱紫外輻射（有時簡稱UV），于19世紀初發現，一般指波長為100nm～380nm的光輻射。根據波長的不同，又可分為長波紫外線(UltravioletA，UVA，波長為315nm～380nm)、中波紫外線(UVB，波長為280nm～315nm)和短波紫外線(UVC，波長為200nm～280nm)三大類。紫外輻射對人類生活是個雙刃劍，我們離不開，過量還會存在危害。
隨著人們對門窗節能性能要求的提升，Low-E玻璃的應用越來越廣泛，但人們更多關注的是Low-E玻璃對紅外輻射的阻擋作用，很少關心其對紫外線的衰減。本文介紹了紫外線對人體和物的作用與影響，討論了Low-E玻璃對紫外線的衰減，并就選擇Low-E玻璃時是否需要考慮其對紫外線的衰減給出建議。
紫外線的作用與影響
太陽光中波長為300nm以下的紫外輻射幾乎被大氣層全部吸收，到達地表的紫外線一般只包含波長為300nm～380nm的成分，即UVA和部分UVB。日常生活中可接觸到的UVC幾乎都來自于閃電或人造光源，不在本章的討論范圍內。
1.1對人的健康的作用與影響
適量的紫外線照射人體，對人體有一定的益處，適量的UVB可以促進維生素D的生成。但人體遭受過量紫外線的照射，會導致機體發生一系列變化，對人的眼睛、皮膚、免疫系統等造成傷害[1]。UVA可以被晶狀體吸收，造成晶狀體損傷而引起非先天性白內障，此外，過量的紫外線照射可致視網膜黃斑部損害，引起黃斑部病變，甚至導致視力喪失[2]。紫外線中導致皮膚損傷的主要成分是UVA與UVB，長期暴露于紫外線可致皮膚紅斑、腫痛、瘙癢、表皮增厚、色素沉著和光老化，甚至發生皮膚腫瘤。皮膚是重要的免疫器官，是人體的第一道防線，紫外線會損傷皮膚，引發一系列炎癥，使機體抵抗外界侵襲能力下降，同時也會抑制免疫細胞的活力，降低人體免疫力[3]。
防曬提示：陽光強烈的戶外應佩戴太陽鏡，戶外活動時間較長的情況，少吃或不吃“光敏”蔬菜和水果，如菠菜、芒果等。
1.2對竹木材料的影響
竹木材料及其制品是人們日常生活中使用的最基本的一種材料，大量應用于室內裝飾、家具、地板等，更是圖書、字畫等紙制品的基礎原料。纖維素、半纖維素等竹木材料的主要成分對紫外線都有一定程度的吸收，吸收之后分子結構會受到不同程度的破壞，其物理化學性能也會受到嚴重影響，最終影響竹木材料的穩定性、耐久性、美觀度等。纖維素對整個紫外波段的光都有吸光的表現,吸收尾帶可以延長到400nm[4]，即對UVA、UVB都有不同程度的吸收，產生纖維素老化的現象，半纖維素對光能的吸收特性與纖維素類同。
1.3對高分子材料的影響
高分子材料包括塑料、橡膠、纖維、薄膜、膠粘劑和涂料等，廣泛應用于室內的家具及裝置品等。高分子材料受到光照射，材料的分子鏈斷裂，物理機械性能變差和化學結構變化，從而部分喪失或喪失其使用價值，出現發硬、發粘、變脆、變色、失去強度的現象，這就是高分子的光老化。光波越短，光的能量越大，由表1可知，紫外輻射的能量一般高于引起化學鍵斷裂所需的能量，可以切斷大多數高分子材料的化學鍵，另外，高分子材料的實際使用環境大多有氧的存在，也會加速光老化的過程。
表1化學鍵鍵能及相近能量的紫外線波長
常見玻璃對紫外線的衰減
采用GlassSpec2500建筑玻璃陽光波段分光光度計對常見玻璃的紫外透射進行測量，該儀器的測量波長范圍為300nm～2500nm，可直接測量中空玻璃的紫外線透射比，無需破壞中空玻璃結構，并具有光譜數據導出功能，可滿足測量要求，儀器外觀見圖1。
圖1GlassSpec2500建筑玻璃陽光波段分光光度計
2.1普通建筑玻璃對紫外線的衰減
對普通和超白浮法玻璃制成的雙玻中空玻璃進行紫外透射測量，玻璃結構分別為（6mmClear+12Air+6mmClear）與（6mmSuperClear+12Air+6mmSuperClear），表2為儀器導出的紫外光譜數據。
表2普通中空玻璃與超白中空玻璃的紫外光譜數據
儀器給出了普通中空玻璃與超白中空玻璃的紫外線透射比，并且測量人員根據表2中的數據計算了太陽光紫外A波段與太陽光紫外B波段透射比，結果見表3。普通中空玻璃的紫外線透射比為47.44%，可以衰減52.56%左右的紫外線，小于315nm（UVB）的紫外線幾乎是無法透過普通中空玻璃的，實際上查閱玻璃數據庫可知，UVB波段的紫外線也幾乎不可透過普通單片白玻，普通單片白玻的UVB透射比約為0.4%。所以我們可以認為，透過普通白玻的紫外線中幾乎都是UVA，那么在考慮透過普通白玻及以普通白玻為基片的鍍膜玻璃的紫外線的影響時，無需再考慮UVB的影響，例如：UVB對健康的有益效果不能在室內獲得，我們站在窗前曬太陽是無法達到合成維生素D，進而促進鈣的吸收的目的，UVB對室內物品的損壞也無需考慮。
超白中空玻璃的紫外線透射比為75.52%，可以衰減24.48%左右的紫外線，透過的紫外線中大部分是UVA，也包含一定量的UVB，并不會完全阻隔UVB，在考慮透過超白中空玻璃的紫外線的影響時，需要考慮UVA和UVB的影響。
表3普通中空與超白中空的紫外線透射比
2.2Low-E玻璃對紫外線的衰減
測量單銀、雙銀和三銀Low-E中空玻璃（結構為6mmLow-E+12Air+6mmClear）并導出相應的紫外光譜數據，光譜數據見表4。
表4不同Low-E中空玻璃的紫外光譜數據
儀器給出了單銀中空，雙銀中空、三銀中空的紫外線透射比，并且測量人員根據表4中的數據計算了太陽光紫外A波段與太陽光紫外B波段透射比，結果見表5。Low-E中空玻璃的紫外線透射比大致在40%之內，即Low-E中空玻璃可以衰減60%以上的紫外線，這與行業內專家給出的結果一致[7]，透過的紫外線中基本都是UVA。當然，本文中選用的玻璃樣品并不能代表全部的中空玻璃，表3與表5中數據僅供參考。
表5不同Low-E中空玻璃的紫外線透射比
將本文中所有玻璃樣品的紫外線光譜透射比數據匯總，得到圖2。由圖2可知，對紫外線的衰減能力由強到弱排序：三銀中空>雙銀中空>單銀中空>普通中空>超白中空。相較于超白中空玻璃與普通中空玻璃，Low-E中空玻璃可以衰減更多的紫外線，可以在一定程度上減少入射至室內的紫外線。
圖2不同中空玻璃的紫外線光譜透射比
從上述分析可知，結構相同的單銀、雙銀、三銀中空對紫外線的衰減不同，為什么會出現這種情況呢？因為Low-E膜的材料是金屬或可導電的化合物，這樣的材料擁有高密度自由電子，其對光場（光是電磁波，會產生電磁場）的響應與光場的頻率有關，當光的頻率較低（長波）時，材料中的自由電子會被電場加速并發生碰撞，會有一小部分光能被吸收，而被極化的自由電子對光場的電磁屏蔽作用很強，即材料在紅外區有很高的反射率。隨著光頻率的增加，材料對光能的吸收增加，對光的反射率降低。直到當光頻率增加到某一頻率時，由于電子慣性的存在，電子已經不能跟隨光場的變化作運動，此時自由電子對光的吸收和反射都很弱，光可以透射過材料，即材料對大于該頻率的光已經“透明”[8]，但是在實際的應用中，我們可以通過改變Low-E膜的厚度來改變Low-E膜的各個波段的透射比[9]，進而改變Low-E膜對紫外線的衰減，Low-E膜越厚，其對紫外線的衰減越強，即Low-E膜對紫外線的衰減與膜厚呈正相關的關系。
有資料顯示，銀對350nm以下的紫外線是高透射、低衰減的[10]，但是可以通過增加銀膜厚度來增強Low-E玻璃對紫外線的衰減。所以一般來說，Low-E中空玻璃對紫外線的衰減要比普通中空或超白中空強，并且三銀中空Low-E玻璃對紫外線的衰減較強，雙銀次之，單銀較弱。
是否需要考慮Low-E玻璃對紫外線的衰減
是否需要考慮Low-E玻璃對紫外線的衰減與建筑物的功能及內部的人、設施有關。
例如：對于普通住宅，室內的竹木材料、高分子材料（塑料、涂料等）使用較多的情況下，在選用Low-E玻璃時應關注對紫外線的衰減，盡量減少進入室內的紫外線。好多人擔心進入室內的紫外線太少會減少人體從紫外輻射中獲得的益處，實際上除采用超白原片非Low-E玻璃的中空玻璃外，我們不能在室內獲得UVB的輻照，也就是在室內玻璃窗前曬太陽遠不如在戶外有效。能透過Low-E玻璃的紫外輻射只有UVA，而UVA在目前的科學認知中，還未發現其對人體的直接好處，即無論Low-E玻璃對紫外線的衰減是多少，人體都無法從透過玻璃的紫外輻射中獲得益處。還有人說進入室內的紫外線太少無法起到殺菌消毒作用了，其實能殺滅細菌和病毒的主要是UVC波段，但到達地表的太陽光并沒有UVC波段，UVB的短波部分也具有殺菌作用，但從各種玻璃的紫外輻射透射曲線看，除超白中空外，能起到殺菌消毒作用的波段都被玻璃擋住了，即無論Low-E玻璃對紫外線的衰減是多少，透過玻璃的紫外線都無法起到消毒和殺菌的作用。
對于博物館與圖書館，為減少紫外線對文物、圖書字畫等的影響，就必須考慮Low-E玻璃對紫外線的衰減，《GB/T23863-2009博物館照明設計規范》規定光線中的紫外線相對含量小于20μW/lm，圖書館《JGJ38-2015圖書館建筑設計規范》規定應采取消除或減輕紫外線對圖書資料危害的措施。
參考文獻
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