影響中空玻璃性能的因素及其對(duì)建筑節(jié)能的意義

1、<p>　　影響中空玻璃性能的因素及其對(duì)建筑節(jié)能的意義</p><p>　　[摘要] 本文闡述了中空玻璃產(chǎn)品的發(fā)展及對(duì)建筑節(jié)能的意義，通過(guò)對(duì)各種類(lèi)型中空玻璃的傳熱系數(shù)和太陽(yáng)得熱系數(shù)進(jìn)行大量模擬計(jì)算，分析了原片組合、間隔類(lèi)型、使用環(huán)境等各方面的相關(guān)因素對(duì)中空玻璃節(jié)能指標(biāo)的影響趨勢(shì)及程度。在此基礎(chǔ)上，探討了建筑和生產(chǎn)設(shè)計(jì)中，應(yīng)正確選用的、能達(dá)到最佳節(jié)能效果的中空玻璃組合方式及使用條件。 </p>

2、<p>　　[關(guān)鍵詞] 中空玻璃 傳熱系數(shù) 太陽(yáng)得熱系數(shù) 建筑節(jié)能 </p><p>　　一、中空玻璃性能對(duì)建筑節(jié)能對(duì)的意義 </p><p>　　中空玻璃在經(jīng)過(guò)一個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展特別是本世紀(jì)50年代中空玻璃獲得了大量的應(yīng)用，尤其七十年代發(fā)生石油危機(jī)以后，西方各發(fā)達(dá)國(guó)家認(rèn)識(shí)到了能源的緊張，節(jié)能成為一項(xiàng)長(zhǎng)期的目標(biāo)。建筑節(jié)能產(chǎn)品的應(yīng)用成為國(guó)際建筑行業(yè)的主流。許多發(fā)達(dá)國(guó)家從產(chǎn)品技術(shù)開(kāi)

3、發(fā)，技術(shù)指導(dǎo)，應(yīng)用推廣到立法等方面引導(dǎo)、鼓勵(lì)和規(guī)范建筑建材市場(chǎng)，節(jié)能型建材產(chǎn)品的應(yīng)用有了廣闊的空間。在我國(guó)能源的發(fā)展速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于經(jīng)濟(jì)的發(fā)展速度，外墻的能耗提高建筑門(mén)窗，外墻的隔熱性、氣密性是我們面臨的緊迫問(wèn)題，這就為中空玻璃產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和推廣應(yīng)用提供了政策基礎(chǔ)。 </p><p>　　二、中空玻璃節(jié)能特性的基本指標(biāo) </p><p>　　在建筑用中空玻璃諸多的性能指標(biāo)中，能夠用來(lái)判別其節(jié)能

4、特性的主要有傳熱系數(shù)K和太陽(yáng)得熱系數(shù)SHGC。中空玻璃的傳熱系數(shù)K是指在穩(wěn)定傳熱條件下，玻璃兩側(cè)空氣溫度差為1℃時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)1平方米中空玻璃的傳熱量，以W/m2K 表示。太陽(yáng)得熱系數(shù)SHGC是指在太陽(yáng)輻射相同的條件下，太陽(yáng)輻射能量透過(guò)窗玻璃進(jìn)入室內(nèi)的量與通過(guò)相同尺寸但無(wú)玻璃的開(kāi)口進(jìn)入室內(nèi)的太陽(yáng)熱量的比率。 </p><p>　　目前，中空玻璃的K值是通過(guò)實(shí)驗(yàn)室實(shí)際測(cè)量得出的，SHGC值是對(duì)光譜數(shù)據(jù)計(jì)算得出的

5、。因?yàn)镵值的實(shí)際測(cè)量受成本限制難以收集各種類(lèi)型的大量數(shù)據(jù)，所以本文的分析過(guò)程將采用美國(guó)勞倫斯伯克利實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)的Window5.2軟件進(jìn)行模擬計(jì)算。為了保證計(jì)算結(jié)果的一致性，除特殊說(shuō)明以外，本文在計(jì)算分析中采用NFRC系列標(biāo)準(zhǔn)的環(huán)境條件設(shè)置數(shù)據(jù)。 </p><p>　　三、節(jié)能指標(biāo)的影響因素分析 </p><p><b>　　1、玻璃的厚度： </b></p>

6、;<p>　　中空玻璃的傳熱系數(shù)，與玻璃的熱阻（玻璃的熱阻為1mK/W）和玻璃厚度的乘積有著直接的聯(lián)系。當(dāng)增加玻璃厚度時(shí)，必然會(huì)增大該片玻璃對(duì)熱量傳遞的阻擋能力，從而降低整個(gè)中空玻璃系統(tǒng)的傳熱系數(shù)。對(duì)具有12 mm空氣間隔層的普通中空玻璃進(jìn)行計(jì)算，當(dāng)兩片玻璃都為3mm白玻時(shí)，K=2.745W/m2K，都為10mm白玻時(shí)，K=2.64 W/m2K，降低了3.8%左右，且K值的變化與玻璃厚度的變化基本為直線關(guān)系。從計(jì)算結(jié)果也可

7、以看出，增加玻璃厚度對(duì)降低中空玻璃K值的作用不是很大，8+12+8的組合方式比常用的6+12+6組合K值僅降低0.03 W/m2K，對(duì)建筑能耗的影響甚微。由吸熱玻璃或鍍膜玻璃組成的中空系統(tǒng)，其變化情況與白玻相近，所以在下面的其它因素分析中將以常用的6mm玻璃為主。 </p><p><b>　　2、玻璃的類(lèi)型： </b></p><p>　　組成中空的玻璃類(lèi)型有白玻、

8、吸熱玻璃、陽(yáng)光控制鍍膜、Low-E玻璃等，以及由這些玻璃所產(chǎn)生的深加工產(chǎn)品。不同類(lèi)型的玻璃，在單片使用時(shí)的節(jié)能特性就有很大的差別，當(dāng)合成中空時(shí)，各種形式的組合也會(huì)呈現(xiàn)出不同的變化特性。 </p><p>　　吸熱玻璃是通過(guò)本體著色減小太陽(yáng)光熱量的透過(guò)率、增大吸收率，由于室外玻璃表面的空氣流動(dòng)速度會(huì)大于室內(nèi)，所以能更多地帶走玻璃本身的熱量，從而減少了太陽(yáng)輻射熱進(jìn)入室內(nèi)的程度。各種顏色系列的吸熱玻璃，其輻射率都與普通

9、白玻相同，約為0.84。所以在相同厚度的情況下，組成中空玻璃時(shí)傳熱系數(shù)K值是相同的。選取不同廠商的幾種有代表性的6mm厚度吸熱玻璃，中空組合方式為吸熱玻璃+12mm空氣+6mm白玻，表1列出了各項(xiàng)節(jié)能特性參數(shù)。計(jì)算結(jié)果表明，吸熱玻璃僅能控制太陽(yáng)輻射的熱量傳遞，不能改變由于溫度差引起的熱量傳遞。 </p><p>　　3、Low-E玻璃的輻射率： </p><p>　　Low-E玻璃的傳熱系

10、數(shù)與其膜面的輻射率有著直接的聯(lián)系。輻射率越小時(shí)，對(duì)遠(yuǎn)紅外線的反射率越高，玻璃的傳熱系數(shù)也會(huì)越低。例如，當(dāng)6mm單片Low-E玻璃的膜面輻射率為0.2時(shí)，傳熱系數(shù)為3.80 W/m2K；輻射率為0.1時(shí)，傳熱系數(shù)為3.45 W/m2K。單片玻璃K值的變化必然會(huì)引起中空玻璃K值的變化，所以Low-E中空玻璃的傳熱系數(shù)會(huì)隨著低輻射膜層輻射率的變化而改變。 </p><p>　　4、Low-E玻璃鍍膜面位置： </

11、p><p>　　由于Low-E玻璃膜面所具有的獨(dú)特的低輻射特性，所以在組成中空玻璃時(shí)，鍍膜面放置位置的不同將使中空玻璃產(chǎn)生不同的光學(xué)特性。以耀華Low-E為例，按照與白玻進(jìn)行6+12+6的組合方式計(jì)算，將鍍膜面放置在4個(gè)不同的位置上時(shí)（室外為1#位置，室內(nèi)為4#位置），中空玻璃節(jié)能特性的變化如表3所示。根據(jù)結(jié)果顯示，膜面位置在2#或3#時(shí)的中空玻璃K值最小，即保溫隔熱性能最好。3#位置時(shí)的太陽(yáng)得熱系數(shù)要大于2#位置，

12、這一區(qū)別是在不同氣候條件下使用Low-E玻璃時(shí)要注意的關(guān)鍵因素。寒冷氣候條件下，在對(duì)室內(nèi)保溫的同時(shí)人們希望更多地獲得太陽(yáng)輻射熱量，此時(shí)鍍膜面應(yīng)位于3#位置；炎熱氣候條件下，人們希望進(jìn)入室內(nèi)的太陽(yáng)輻射熱量越少越好，此時(shí)鍍膜面應(yīng)位于2#位置。 </p><p>　　如果為了建筑節(jié)能或顏色裝飾的設(shè)計(jì)需要，在炎熱地區(qū)采用吸熱玻璃與Low-E玻璃組成中空時(shí)，從表3中可以看出，膜面在2#或3#位置時(shí)的傳熱系數(shù)都是最小，但3#

13、位置的太陽(yáng)得熱系數(shù)比2#位置小得多，此時(shí)Low-E膜層應(yīng)該位于3#位置。 </p><p>　　5、間隔氣體的類(lèi)型 </p><p>　　中空玻璃的導(dǎo)熱系數(shù)比單片玻璃低1半左右，這主要是氣體間隔層的作用。中空玻璃內(nèi)部充填的氣體除空氣以外，還有氬氣、氪氣等惰性氣體。由于氣體的導(dǎo)熱系數(shù)很低（空氣0.024W/mK；氬氣0.016W/mK），因此極大地提高了中空玻璃的熱阻性能。6+12+6的白玻

14、中空組合，當(dāng)充填空氣時(shí)K值約為2.7 W/m2K，充填90%氬氣時(shí)K值約為2.55 W/m2K，充填100%氬氣時(shí)約為2.53 W/m2K，充填100%氪氣時(shí)K值約為2.47 W/m2K。兩種惰性氣體相比，氬氣在空氣中的含量豐富，提取比較容易，使用成本低，所以應(yīng)用較為廣泛。不論填充何種氣體，相同厚度情況下，中空玻璃的SHGC值和可見(jiàn)光透過(guò)率基本保持不變。 </p><p>　　6、氣體間隔層的厚度： </p

15、><p>　　常用的中空玻璃間隔層厚度為6mm、9mm、12mm等。氣體間隔層的厚薄與傳熱阻的大小有著直接的聯(lián)系。在玻璃材質(zhì)、密封構(gòu)造相同的情況下，氣體間隔層越大，傳熱阻越大。但氣體層的厚度達(dá)到一定程度后，傳熱阻的增長(zhǎng)率就很小了。因?yàn)楫?dāng)氣體層厚度增達(dá)到一定程度后，氣體在玻璃之間溫差的作用下就會(huì)產(chǎn)生一定的對(duì)流過(guò)程，從而減低了氣體層增厚的作用。 </p><p>　　7、間隔條的類(lèi)型： </

16、p><p>　　中空玻璃邊部密封材料的性能對(duì)中空玻璃的K值有一定影響。通常情況下，大多數(shù)間隔使用鋁條法，雖然重量輕，加工簡(jiǎn)單，但其導(dǎo)熱系數(shù)大，導(dǎo)致中空玻璃的邊部熱阻降低。在室外氣溫特別寒冷時(shí)，室內(nèi)的玻璃邊部會(huì)產(chǎn)生結(jié)霜現(xiàn)象。以Swiggle膠條為代表的暖邊密封系統(tǒng)具有更優(yōu)異的隔熱性能，大大降低了中空玻璃邊部的傳熱系數(shù)，有效地較少了邊部結(jié)霜現(xiàn)象，同時(shí)可以將白玻中空的中央K值降低5%以上，Low-E中空的中央K值降低9%以

17、上。 </p><p>　　表4 各種邊部密封材料的導(dǎo)熱系數(shù) </p><p>　　邊部材料 雙封鋁條 熱熔丁基/U形 鋁帶Swiggle 不銹鋼Swiggle </p><p>　　導(dǎo)熱系數(shù)W/mK 10.8 4.43 3.06 1.36 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><