【门窗幕墙网】紫外线（Ultraviolet）又称紫外辐射（有时简称UV），于19世纪初发现，一般指波长为100nm～380nm的光辐射。根据波长的不同，又可分为长波紫外线(UltravioletA，UVA，波长为315nm～380nm)、中波紫外线(UVB，波长为280nm～315nm)和短波紫外线(UVC，波长为200nm～280nm)三大类。紫外辐射对人类生活是个双刃剑，我们离不开，过量还会存在危害。
随着人们对门窗节能性能要求的提升，Low-E玻璃的应用越来越广泛，但人们更多关注的是Low-E玻璃对红外辐射的阻挡作用，很少关心其对紫外线的衰减。本文介绍了紫外线对人体和物的作用与影响，讨论了Low-E玻璃对紫外线的衰减，并就选择Low-E玻璃时是否需要考虑其对紫外线的衰减给出建议。
紫外线的作用与影响
太阳光中波长为300nm以下的紫外辐射几乎被大气层全部吸收，到达地表的紫外线一般只包含波长为300nm～380nm的成分，即UVA和部分UVB。日常生活中可接触到的UVC几乎都来自于闪电或人造光源，不在本章的讨论范围内。
1.1对人的健康的作用与影响
适量的紫外线照射人体，对人体有一定的益处，适量的UVB可以促进维生素D的生成。但人体遭受过量紫外线的照射，会导致机体发生一系列变化，对人的眼睛、皮肤、免疫系统等造成伤害[1]。UVA可以被晶状体吸收，造成晶状体损伤而引起非先天性白内障，此外，过量的紫外线照射可致视网膜黄斑部损害，引起黄斑部病变，甚至导致视力丧失[2]。紫外线中导致皮肤损伤的主要成分是UVA与UVB，长期暴露于紫外线可致皮肤红斑、肿痛、瘙痒、表皮增厚、色素沉着和光老化，甚至发生皮肤肿瘤。皮肤是重要的免疫器官，是人体的第一道防线，紫外线会损伤皮肤，引发一系列炎症，使机体抵抗外界侵袭能力下降，同时也会抑制免疫细胞的活力，降低人体免疫力[3]。
防晒提示：阳光强烈的户外应佩戴太阳镜，户外活动时间较长的情况，少吃或不吃“光敏”蔬菜和水果，如菠菜、芒果等。
1.2对竹木材料的影响
竹木材料及其制品是人们日常生活中使用的最基本的一种材料，大量应用于室内装饰、家具、地板等，更是图书、字画等纸制品的基础原料。纤维素、半纤维素等竹木材料的主要成分对紫外线都有一定程度的吸收，吸收之后分子结构会受到不同程度的破坏，其物理化学性能也会受到严重影响，最终影响竹木材料的稳定性、耐久性、美观度等。纤维素对整个紫外波段的光都有吸光的表现,吸收尾带可以延长到400nm[4]，即对UVA、UVB都有不同程度的吸收，产生纤维素老化的现象，半纤维素对光能的吸收特性与纤维素类同。
1.3对高分子材料的影响
高分子材料包括塑料、橡胶、纤维、薄膜、胶粘剂和涂料等，广泛应用于室内的家具及装置品等。高分子材料受到光照射，材料的分子链断裂，物理机械性能变差和化学结构变化，从而部分丧失或丧失其使用价值，出现发硬、发粘、变脆、变色、失去强度的现象，这就是高分子的光老化。光波越短，光的能量越大，由表1可知，紫外辐射的能量一般高于引起化学键断裂所需的能量，可以切断大多数高分子材料的化学键，另外，高分子材料的实际使用环境大多有氧的存在，也会加速光老化的过程。
表1化学键键能及相近能量的紫外线波长
常见玻璃对紫外线的衰减
采用GlassSpec2500建筑玻璃阳光波段分光光度计对常见玻璃的紫外透射进行测量，该仪器的测量波长范围为300nm～2500nm，可直接测量中空玻璃的紫外线透射比，无需破坏中空玻璃结构，并具有光谱数据导出功能，可满足测量要求，仪器外观见图1。
图1GlassSpec2500建筑玻璃阳光波段分光光度计
2.1普通建筑玻璃对紫外线的衰减
对普通和超白浮法玻璃制成的双玻中空玻璃进行紫外透射测量，玻璃结构分别为（6mmClear+12Air+6mmClear）与（6mmSuperClear+12Air+6mmSuperClear），表2为仪器导出的紫外光谱数据。
表2普通中空玻璃与超白中空玻璃的紫外光谱数据
仪器给出了普通中空玻璃与超白中空玻璃的紫外线透射比，并且测量人员根据表2中的数据计算了太阳光紫外A波段与太阳光紫外B波段透射比，结果见表3。普通中空玻璃的紫外线透射比为47.44%，可以衰减52.56%左右的紫外线，小于315nm（UVB）的紫外线几乎是无法透过普通中空玻璃的，实际上查阅玻璃数据库可知，UVB波段的紫外线也几乎不可透过普通单片白玻，普通单片白玻的UVB透射比约为0.4%。所以我们可以认为，透过普通白玻的紫外线中几乎都是UVA，那么在考虑透过普通白玻及以普通白玻为基片的镀膜玻璃的紫外线的影响时，无需再考虑UVB的影响，例如：UVB对健康的有益效果不能在室内获得，我们站在窗前晒太阳是无法达到合成维生素D，进而促进钙的吸收的目的，UVB对室内物品的损坏也无需考虑。
超白中空玻璃的紫外线透射比为75.52%，可以衰减24.48%左右的紫外线，透过的紫外线中大部分是UVA，也包含一定量的UVB，并不会完全阻隔UVB，在考虑透过超白中空玻璃的紫外线的影响时，需要考虑UVA和UVB的影响。
表3普通中空与超白中空的紫外线透射比
2.2Low-E玻璃对紫外线的衰减
测量单银、双银和三银Low-E中空玻璃（结构为6mmLow-E+12Air+6mmClear）并导出相应的紫外光谱数据，光谱数据见表4。
表4不同Low-E中空玻璃的紫外光谱数据
仪器给出了单银中空，双银中空、三银中空的紫外线透射比，并且测量人员根据表4中的数据计算了太阳光紫外A波段与太阳光紫外B波段透射比，结果见表5。Low-E中空玻璃的紫外线透射比大致在40%之内，即Low-E中空玻璃可以衰减60%以上的紫外线，这与行业内专家给出的结果一致[7]，透过的紫外线中基本都是UVA。当然，本文中选用的玻璃样品并不能代表全部的中空玻璃，表3与表5中数据仅供参考。
表5不同Low-E中空玻璃的紫外线透射比
将本文中所有玻璃样品的紫外线光谱透射比数据汇总，得到图2。由图2可知，对紫外线的衰减能力由强到弱排序：三银中空>双银中空>单银中空>普通中空>超白中空。相较于超白中空玻璃与普通中空玻璃，Low-E中空玻璃可以衰减更多的紫外线，可以在一定程度上减少入射至室内的紫外线。
图2不同中空玻璃的紫外线光谱透射比
从上述分析可知，结构相同的单银、双银、三银中空对紫外线的衰减不同，为什么会出现这种情况呢？因为Low-E膜的材料是金属或可导电的化合物，这样的材料拥有高密度自由电子，其对光场（光是电磁波，会产生电磁场）的响应与光场的频率有关，当光的频率较低（长波）时，材料中的自由电子会被电场加速并发生碰撞，会有一小部分光能被吸收，而被极化的自由电子对光场的电磁屏蔽作用很强，即材料在红外区有很高的反射率。随着光频率的增加，材料对光能的吸收增加，对光的反射率降低。直到当光频率增加到某一频率时，由于电子惯性的存在，电子已经不能跟随光场的变化作运动，此时自由电子对光的吸收和反射都很弱，光可以透射过材料，即材料对大于该频率的光已经“透明”[8]，但是在实际的应用中，我们可以通过改变Low-E膜的厚度来改变Low-E膜的各个波段的透射比[9]，进而改变Low-E膜对紫外线的衰减，Low-E膜越厚，其对紫外线的衰减越强，即Low-E膜对紫外线的衰减与膜厚呈正相关的关系。
有资料显示，银对350nm以下的紫外线是高透射、低衰减的[10]，但是可以通过增加银膜厚度来增强Low-E玻璃对紫外线的衰减。所以一般来说，Low-E中空玻璃对紫外线的衰减要比普通中空或超白中空强，并且三银中空Low-E玻璃对紫外线的衰减较强，双银次之，单银较弱。
是否需要考虑Low-E玻璃对紫外线的衰减
是否需要考虑Low-E玻璃对紫外线的衰减与建筑物的功能及内部的人、设施有关。
例如：对于普通住宅，室内的竹木材料、高分子材料（塑料、涂料等）使用较多的情况下，在选用Low-E玻璃时应关注对紫外线的衰减，尽量减少进入室内的紫外线。好多人担心进入室内的紫外线太少会减少人体从紫外辐射中获得的益处，实际上除采用超白原片非Low-E玻璃的中空玻璃外，我们不能在室内获得UVB的辐照，也就是在室内玻璃窗前晒太阳远不如在户外有效。能透过Low-E玻璃的紫外辐射只有UVA，而UVA在目前的科学认知中，还未发现其对人体的直接好处，即无论Low-E玻璃对紫外线的衰减是多少，人体都无法从透过玻璃的紫外辐射中获得益处。还有人说进入室内的紫外线太少无法起到杀菌消毒作用了，其实能杀灭细菌和病毒的主要是UVC波段，但到达地表的太阳光并没有UVC波段，UVB的短波部分也具有杀菌作用，但从各种玻璃的紫外辐射透射曲线看，除超白中空外，能起到杀菌消毒作用的波段都被玻璃挡住了，即无论Low-E玻璃对紫外线的衰减是多少，透过玻璃的紫外线都无法起到消毒和杀菌的作用。
对于博物馆与图书馆，为减少紫外线对文物、图书字画等的影响，就必须考虑Low-E玻璃对紫外线的衰减，《GB/T23863-2009博物馆照明设计规范》规定光线中的紫外线相对含量小于20μW/lm，图书馆《JGJ38-2015图书馆建筑设计规范》规定应采取消除或减轻紫外线对图书资料危害的措施。
参考文献
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