節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),要求外窗的傳熱系數(shù)K≤3.0wm2k,節(jié)能產(chǎn)品的使用進(jìn)入了一個(gè)新的時(shí)期。
對(duì)于整幢建筑來(lái)說(shuō),門窗的面積占建筑面積的比例超過(guò)20%,玻璃在其約占70%以上,而從節(jié)能角度來(lái)講,整個(gè)建筑的能量損失中,約50%是在門窗上的能量損失。據(jù)有關(guān)部門預(yù)計(jì),我國(guó)在2000年社會(huì)總能耗約20億噸標(biāo)準(zhǔn)煤,其中建筑能耗在社會(huì)總能耗中,約占35%-40%,達(dá)7-8億噸標(biāo)準(zhǔn)煤,而建筑門窗、外墻的能耗約占建筑總能耗的50%,達(dá)3.5-4億噸標(biāo)準(zhǔn)煤,建筑門窗、外墻的能耗占社會(huì)總能耗的17%-20%,比例是相當(dāng)大的。根據(jù)發(fā)達(dá)國(guó)家的經(jīng)驗(yàn),經(jīng)濟(jì)越發(fā)達(dá),生活水平越高,民用能源消費(fèi)越多。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,目前的這一比例仍會(huì)擴(kuò)大。因而,降低建筑門窗、外墻的能耗,提高建筑門窗、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)品的開發(fā)和推廣應(yīng)用提供了政策基礎(chǔ)。
中空玻璃的性能
在最近修改的中空玻璃標(biāo)準(zhǔn)中,中空玻璃的定義為:兩片或多片玻璃以有效支撐均勻隔開并周邊粘接密封,使玻璃層間形成有干燥氣體空間的制品。因中空玻璃內(nèi)部的氣體是干燥的,使中空玻璃具有隔音、隔熱、防結(jié)露、降低冷輻射及增強(qiáng)玻璃的安全性等功能。
1、中空玻璃的隔熱、隔音原理
眾所周知,能量的傳遞有三種方式:即輻射傳遞、對(duì)流傳遞和傳導(dǎo)傳遞。
輻射傳遞是能量通過(guò)射線以輻射的形式進(jìn)行的傳遞,這種射線包括可見光、紅外線和紫外線等的輻射,就象太陽(yáng)光線的傳遞一樣。合理配置的中空玻璃和合理的中空玻璃間隔層厚度,可以最大限度的降低能量通過(guò)輻射形式的傳遞,從而降低能量的損失。
對(duì)流傳遞是由于在玻璃的兩側(cè)具有溫度差,造成空氣在冷的一面下降而在熱的一面上升,產(chǎn)生空氣的對(duì)流,而造成能量的流失。造成這種現(xiàn)象的原因有幾個(gè):一是玻璃與周邊的框架系統(tǒng)的密封不良,造成窗框內(nèi)外的氣體能夠直接進(jìn)行交換產(chǎn)生對(duì)流,導(dǎo)致能量的損失;二是中空玻璃的內(nèi)部空間結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的不合理,導(dǎo)致中空玻璃內(nèi)部的氣體因溫度差的作用產(chǎn)生對(duì)流,帶動(dòng)能量進(jìn)行交換,從而產(chǎn)生能量的流失;三是構(gòu)成整個(gè)系統(tǒng)的窗的內(nèi)外溫度差較大,致使中空玻璃內(nèi)外的溫度差也較大,空氣借助冷輻射和熱傳導(dǎo)的作用,首先在中空玻璃的兩側(cè)產(chǎn)生對(duì)流,然后通過(guò)中空玻璃整體傳遞過(guò)去,形成能量的流失。合理的中空玻璃設(shè)計(jì),可以降低氣體的對(duì)流,從而降低能量的對(duì)流損失。
傳導(dǎo)傳遞是通過(guò)物體分子的運(yùn)動(dòng),帶動(dòng)能量進(jìn)行運(yùn)動(dòng),而達(dá)到傳遞的目的,就象用鐵鍋?zhàn)黠埡陀秒娎予F焊東西一樣,而中空玻璃對(duì)能量的傳導(dǎo)傳遞是通過(guò)玻璃和其內(nèi)部的空氣來(lái)完成的。我們知道,玻璃的導(dǎo)熱系數(shù)是0.77W/m2k。而空氣的導(dǎo)熱系數(shù)是0.028W/m2k,由此可見,玻璃的熱傳導(dǎo)率是空氣的27倍,而空氣中的水分子等活性分子的存在,是影響中空玻璃能量的傳導(dǎo)傳遞和對(duì)流傳遞性能的主要因素,因而提高中空玻璃的密封性能,是提高中空玻璃隔熱性能的重要因素。
2、中空玻璃的防結(jié)露、降低冷輻射和安全性能
由于中空玻璃內(nèi)部存在著可以吸附水分子的干燥劑,氣體是干燥的,在溫度降低時(shí),中空玻璃的內(nèi)部也不會(huì)產(chǎn)生凝露的現(xiàn)象,同時(shí),在中空玻璃的外表面結(jié)露點(diǎn)也會(huì)升高。如當(dāng)室外風(fēng)速為5ms,室內(nèi)溫度20℃,相對(duì)濕度為60%時(shí),5mm玻璃在室外溫度為8℃時(shí)開始結(jié)露,而16mm(5+6+5)中空玻璃在同樣條件下,室外溫度為-2℃時(shí)才上結(jié)露,27mm(5+6+5+6+5)三層中空玻璃在室外溫度為-11℃時(shí)才開始結(jié)露。
由于中空玻璃的隔熱性能較好,玻璃兩側(cè)的溫度差較大,還可以降低冷輻射的作用;當(dāng)室外溫度為-10℃時(shí),室內(nèi)單層玻璃窗前的溫度為-2℃而中空玻璃窗前的溫度是13℃;在相同的房屋結(jié)構(gòu)中,當(dāng)室外溫度為-8℃,室內(nèi)溫度為20℃時(shí),3mm普通單層玻璃冷輻射區(qū)域占室內(nèi)空間的67.4%,而采用雙層中空玻璃(3+6+3)則為13.4%。
使用中空玻璃,可以提高玻璃的安全性能,在使用相同厚度的原片玻璃的情況下,中空玻璃的抗風(fēng)壓強(qiáng)度是普通單片玻璃的1.5倍。
中空玻璃的結(jié)構(gòu)組成
根據(jù)中空玻璃使用地點(diǎn)的不同,使用目的不同,中空玻璃所用的原材料和結(jié)構(gòu)也不盡相同。如在南方地區(qū),全年的氣溫較高,光照時(shí)間較長(zhǎng),在使用中空玻璃時(shí),較多的考慮是控制外部的熱量能夠較少地進(jìn)入室內(nèi),在選擇中空玻璃的原片時(shí),會(huì)更多地考慮使用鍍膜玻璃;在北方地區(qū),使用中空玻璃的主要目的是采暖和保溫,所以就會(huì)較多地考慮選用透明玻璃作中空玻璃的原片。而在需要控制噪音的地方,就需要采用三層或充氣的中空玻璃,以達(dá)到使用的目的。
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,中空玻璃的產(chǎn)品品種也有了較多的發(fā)展,采用的原材料的品種也隨著增加。如幕墻用中空玻璃;汽車、火車用中空玻璃;電器用中空玻璃;裝飾用中空玻璃(包括鑲嵌用中空玻璃、彩晶立線中空玻璃)等等。所有這些產(chǎn)品,雖然由于用途不同,使用的原材料不盡相同,但基本組成是相同的,即:
玻璃--所有的平板玻璃及其深加工產(chǎn)品,是構(gòu)成中空玻璃的基本成分;
密封劑--對(duì)中空玻璃的、邊部進(jìn)行密封,確保盡可能少的水蒸氣進(jìn)入中空玻璃的內(nèi)部,延長(zhǎng)中空下班的失效時(shí)間;
干燥劑--保證將密封在中空玻璃內(nèi)部的所有水蒸氣吸附干凈,并吸附隨著時(shí)間的的推移而進(jìn)入中空玻璃內(nèi)部的水蒸氣,保證中空玻璃的壽命;
隔條--控制中空玻璃的內(nèi)、外兩片玻璃的間距,并控制外部的水蒸氣在這一部分被完全隔絕,保證中空玻璃具有合理的空間層厚度和使用壽命。
從上面我們可以看出:在構(gòu)成中空玻璃的所有原材料中,密封劑和干燥劑性能的的好壞,對(duì)中空玻璃產(chǎn)品的使用壽命影響較大;在考慮節(jié)能問(wèn)題時(shí),間隔條和密封膠的熱傳導(dǎo)性能的好壞將直接影響中空玻璃的邊部隔熱性能,從而影響門窗整體的隔熱性能。中空玻璃生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展歷程,其本身也在不斷完善,產(chǎn)品的隔熱、隔音性能,從最早的焊接法、熔接法到膠結(jié)鋁條法,產(chǎn)品的隔熱、隔音性能有了很大的提高。經(jīng)過(guò)七十年代的石油危機(jī)以后,人們發(fā)現(xiàn),鋁條法產(chǎn)品的邊部隔熱性能較差,必須加以改善,才能提高中空玻璃整體的隔熱性能。到八十年代初期,世界上第一個(gè)暖邊系統(tǒng)的中空玻璃問(wèn)世,這就是實(shí)唯高(Swiggle)膠條系統(tǒng)中空玻璃。這種中空玻璃,邊緣隔熱性能得到了改善,因?yàn)槟z條的密封性能得到了提高,使用壽命更長(zhǎng),中空玻璃的整體隔熱效果更好,使中空玻璃產(chǎn)品的市場(chǎng)應(yīng)用有了更廣闊的前景。