氬氣的基本知識(shí)
我們對(duì)氬氣的基本知識(shí)介紹包括氬氣的物理性質(zhì)和熱工性能兩個(gè)方面。
氬氣的物理性質(zhì)
氬氣是一種無(wú)色、無(wú)味、無(wú)毒的氣體;具有對(duì)UV穩(wěn)定性、不影響可見(jiàn)光透過(guò)的特點(diǎn);空氣中含量 1%,是最經(jīng)濟(jì)的惰性氣體;空氣中密度:1.7836 kg/m3,t=00C (相同溫度條件下,空氣的密度是1.2928 kg/m3)。
氬氣的熱工性能
因?yàn)闅鍤獾拿芏缺绕胀諝獯?,因此充氬氣的中空玻璃,可減慢中空玻璃內(nèi)的熱對(duì)流,從而減少氣體的導(dǎo)熱性。
此外,我們對(duì)氬氣的熱工性能還可從以下兩個(gè)方面進(jìn)一步分析。氬氣與中空玻璃空氣層間隔之間的關(guān)系
充氬中空玻璃與空氣層間隔之間的關(guān)系,是函數(shù)關(guān)系,見(jiàn)圖1。
從圖中可見(jiàn),(1)K值在16mm處最佳(拐點(diǎn)),從6-16mm,K值隨空氣層增加而改善,超過(guò)該拐點(diǎn)傳熱系數(shù)不改變,只增加材料使用量而已,因此, 通過(guò)調(diào)整空間距離,可以提高節(jié)能(6-16mm), 或節(jié)約材料(>16mm)。(2)充氣與低輻射玻璃結(jié)合使用,提高節(jié)能幅度比與充氣透明中空玻璃效果好,前者可高達(dá)15%,而后者僅僅為2-5%。
氬氣的濃度與中空玻璃傳熱系數(shù)改善之間的關(guān)系
用圖2說(shuō)明氬氣的濃度與中空玻璃傳熱系數(shù)改善之間的關(guān)系。圖中的中空玻璃為4+12+4mm,3條曲線分別表示充氣透明玻璃中空、充氣低輻射中空玻璃1和充氣低輻射中空玻璃2(二者e值不同),氣體濃度均為90%。
圖中顯示,(1)氬氣的濃度與中空玻璃傳熱系數(shù)之間呈線性關(guān)系,濃度越大, K值越低;
2)初始充氣濃度應(yīng)該盡可能高一些, 但是并不是說(shuō)越高越好,如100%比較90或95%的改善就不是特別明顯; 從白玻璃看, 100%濃度比較清楚空氣(氬氣0%)改善近5%, 從90%-100%, 改善了小于1%;氬氣濃度從70%到90%, 對(duì)低輻射玻璃來(lái)說(shuō),傳熱系數(shù)提高接12%。<1%;(2)從理論上講,100%的惰性氣體濃度永遠(yuǎn)比90%的濃度、甚至好于95%,但在時(shí)間中,要達(dá)到100%的濃度,是非常難的,姑且不說(shuō)費(fèi)時(shí),從其帶來(lái)的傳熱系數(shù)的改善程度來(lái)看,與從70%提高到90%相比,是很小的。因而,在實(shí)踐中沒(méi)有必要追求100%的初始濃度,只要達(dá)到90%就可以了。
此外,還應(yīng)該強(qiáng)調(diào)指出的是,中空玻璃充氣只能改善中空玻璃的保溫、亦即傳熱系數(shù),而對(duì)提高中空玻璃的隔熱能力沒(méi)有關(guān)系。
氬氣充氣方法
在介紹完氬氣的基本常識(shí)之后,我們知道中空玻璃充氣有助于提高節(jié)能,因而有必要充氣。下面看看應(yīng)該如何充氣?
首先看一下有關(guān)充氣方面的基本知識(shí)。中空玻璃內(nèi)的充氣量取決于中空玻璃的空腔內(nèi)容積, V=H x W x T x 0.001(容積立升=高X寬X空氣層厚度X0.001)。根據(jù)經(jīng)驗(yàn),單位中空玻璃所需充氣的立升數(shù)為中空玻璃容積的1.5倍。由于氬氣的密度大于空氣,所以,從保證充氣質(zhì)量(濃度)和縮短時(shí)間的角度看,正確的充氣位置應(yīng)該是,充氬氣孔在下,空氣輸出孔在上。
概括地說(shuō),中空玻璃的惰性氣體充氣方法有兩種,即全自動(dòng)在線氣幕式和人工充氣方法,前者的代表主要為李賽克和百超公司。手工充氣方法可參見(jiàn)右圖。那么,兩種方法中應(yīng)采取那種方法, 應(yīng)該由充氣的特點(diǎn)和生產(chǎn)的要求所決定,亦即(1)充氣不能影響中空玻璃的生產(chǎn)速度,否則會(huì)成為中空玻璃的生產(chǎn)瓶頸;(2)氬氣的物理性能,具體說(shuō)氬氣的密度大于空氣。
中空玻璃的生產(chǎn)效率, 取決于最慢的工序.惰性氣體和空氣分子量不同,采用手工充氣,如果進(jìn)速<出速,則時(shí)間過(guò)長(zhǎng),會(huì)成為生產(chǎn)能力的瓶頸;但進(jìn)速>出速,會(huì)造成空氣層內(nèi)氣體湍流,要達(dá)到所要求的濃度,時(shí)間也很長(zhǎng),所謂欲速則不達(dá);如果過(guò)快, 則會(huì)使,內(nèi)部氣壓大于正常大氣壓,造成玻璃破碎。
而氣幕式充氣法,兩片玻璃是分開(kāi)的,氣體是從下向上,既可以保證速度,又可以保證濃度。據(jù)報(bào)道,美國(guó)卡迪諾公司采用氣幕式充氣的速度,每片的時(shí)間小于20秒,濃度在90%/以上片。因此,從充氣濃度和生產(chǎn)效率看,在線氣幕要好于手工充氣,應(yīng)該考慮采用。
由氬氣的物理特點(diǎn)我們知道,氬氣無(wú)色、無(wú)味、無(wú)毒。單憑肉眼我們無(wú)法區(qū)分充氣中空玻璃和普通中空玻璃,也無(wú)法斷定充氣中空玻璃的濃度。因此,我們必需用特定手段來(lái)檢測(cè)充氣中空玻璃的氣體濃度,包括兩項(xiàng)內(nèi)容:惰性氣體的初始含量(濃度)和檢測(cè)中空玻璃的惰性氣體的保持能力。
鑒于目前國(guó)外中空玻璃檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)的兩大體系,即歐標(biāo)EN1279和美標(biāo)ASTM2188/89/90中只有歐標(biāo)對(duì)此有所規(guī)定,我們的介紹將以此為主。
EN1279的第3部分規(guī)定了中空玻璃氬氣滲出速度和濃度公差的長(zhǎng)期檢測(cè)方法和要求,目的是確保中空玻璃空腔內(nèi)充惰性氣體的量在其壽命期內(nèi)足以保證中空玻璃的熱工性能或隔音性能的改善;EN1279的第6部分為生產(chǎn)過(guò)程的質(zhì)量控制,規(guī)定了中空玻璃初始充氣濃度的公差及數(shù)量。初始濃度為85%,公差是-5%--+10%,亦即可接受濃度范圍是80%--95%。
EN1279的第3和第6部分中規(guī)定,檢測(cè)中空玻璃惰性氣體的濃度的手段,是使用氣相色譜儀來(lái)分析從中空玻璃空腔內(nèi)抽取的惰性氣體樣品。概括地說(shuō),采用此種方法檢測(cè)中空玻璃地濃度,需要在中空玻璃制作時(shí)預(yù)先放置了采樣塞,檢測(cè)時(shí),將氣密注射器插入中空玻璃構(gòu)件的采樣塞中,把間隔層中的氣體抽入注射器,然后再把注射器里的氣體推入間隔層,如此反復(fù)進(jìn)行兩次后,把氣體試樣抽入注射器,然后將注射器內(nèi)氣體注入氣相色譜儀的吸附柱內(nèi),并記錄色譜圖。該方法的特點(diǎn)是精度高,范圍廣,可檢測(cè)濃度在5-100%的任意濃度。但缺點(diǎn)是(1)檢測(cè)屬于破壞性的,經(jīng)檢測(cè)后的中空玻璃的密封性能已經(jīng)破壞;(2)檢測(cè)時(shí)間過(guò)長(zhǎng),一組20片充氣中空玻璃的檢測(cè)時(shí)間至少8天,根據(jù)EN1279,最長(zhǎng)達(dá)4天;(3)設(shè)備投資大,檢測(cè)需要專(zhuān)業(yè)人員從事,且只能在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行,不能對(duì)在施工現(xiàn)場(chǎng)或既有建筑窗玻璃檢測(cè)。