中空玻璃传热系数影响因素

中空玻璃传热系数影响因素

张洪艳 徐博杰 向海寻 李蜀秦 游果

重庆友友利鸿玻璃有限公司 重庆万州 404100

摘要：近些年，国家十分重视节能环保事业的发展，在此背景下，带Low-E镀膜的双玻、三玻中空玻璃被大量用于绿色建筑、被动房、既有建筑的节能改造等门窗及幕墙产品中，由于其加工工艺复杂，生产成本较普通玻璃高出很多，导致建筑市场中鱼目混珠、以次充好的案例频频出现，难以保证建筑质量和建材行业的健康发展。目前我国的国家标准、行业标准、地方标准中都没有涉及中空玻璃传热系数现场检测的方法及设备，更无适用于工程现场中空玻璃传热性能的测试评定方法。如何快速、准确、直观的鉴别Low-E中空玻璃，并能够相对准确检测中空玻璃的传热系数就成为业内面临的实际问题。

关键词：中空玻璃；传热系数；影响因素

引言

中空玻璃是由两片或多片玻璃以有效支撑均匀隔开并周边密封，使玻璃层间形成有干燥气体空间的玻璃制品。作为建筑外门窗幕墙的重要构件，中空玻璃对门窗幕墙的节能性能起到决定性作用。资料显示，通过玻璃制品的建筑能耗约占到建筑能耗的28%。因此，准确评价中空玻璃的保温性能对推进建筑节能工作具有重要意义。

1中空玻璃的传热过程

中空玻璃是由两片或者多片玻璃所组成的，中空玻璃铝框间隔出一定的宽度，其中有很多高效分子筛吸附剂，中空玻璃边部使用高强度密封胶粘合而成。结合实际需要，玻璃基片一般可以选用普通透明玻璃、Low-E玻璃、着色玻璃、夹层玻璃、热弯玻璃、热反射膜玻璃以及钢化玻璃。中空玻璃原片性能是不同的，因此，中空玻璃的可见光透过率在7～80%之间，反射率在10～42%之间。中空玻璃具有良好的保温、隔热性能，有利于减少传导传热、减少对流传热、减少辐射传热。另外，与普通玻璃相比，中空玻璃的隔音性能较好，能够有效降低噪音30dB左右。中空玻璃传热过程有三种，即辐射传递、对流传递以及传导传递，其中，辐射传递指的是通过射线以辐射的方式进行能量传递，常见射线包括可见光、红外线以及紫外线等等，当高温物体向低温玻璃进行辐射时，辐射热量与物体本身的辐射发射率有一定的关联，玻璃的辐射发射率比较大，为了有效减少辐射热量，可以在玻璃上镀低辐射膜，这样有利于提升玻璃保温作用。如果玻璃两侧有一定的温差，则在冷的一边，空气下降，而在热的一边，空气上升，这样就会产生空气对流，导致能量流失。传导传递过程指的是相邻质子的温度不同，当这类质子发生碰撞时，质子就会带动能量进行运动，从而起到热传递作用。中空玻璃对于能量的传递，是通过玻璃以及玻璃内部的空气来完成的。

2中空玻璃传热系数影响因素

2.1间隔层厚度

气体间隔层的厚度与热阻有很大的关系，我们需要选用合理的间隔层厚度，在密封胶，间隔条材质都相同的情况下，气体间隔层厚度增大时，气体间传热热阻增大，传热系数减小，但当中间层达到一定厚度时，中间层厚度增加，传热阻力增长率很小，传热系数不会显著变化。因为当玻璃层厚度增加到一定程度时，间隔层中的气体在温差的作用下会发生对流换热，从而减小玻璃间隔层增厚对它的影响。

2.2填充气体的厚度

玻璃的导热系数是1．0W/(m·K)，而空气的导热系数是0．027W/(m·K)，因为空气具有良好的保温隔热效果，有空气层的中空玻璃相对于单片玻璃也有空气良好的保温隔热效果的特性。中空玻璃两面均采用6mm普通透明玻璃，填充气体为空气，空气层的厚度分别是常用的6mm、9mm和12mm。空气层厚度从6mm增加到9mm，中空玻璃的传热系降低了6%。空气层厚度从9mm增加到12mm，中空玻璃的传热系数降低了7%。可见，中空玻璃填充气体的厚度越大，中空玻璃的传热系数越低，中空玻璃的保温性能也越好。但是，空气层也不能无限增大，随着厚度增大，对流越强，热阻减少，传热系数会增大。如(6+24A+6)mm厚普通透明中空玻璃，其传热系数为2．7W/(m·K)，对比(6+12A+6)mm厚普通透明中空玻璃，其提升幅度已经甚微。

2.3间隔条材质

中空玻璃间隔条材质对玻璃的传热系数有一定影响，以往大多采用铝条，虽然具有质量轻、价格便宜等特点，但导热系数大，会明显增大中空玻璃边部的导热系数，导致冬天气温度降低时会使玻璃出现结霜的现象。所以超级间隔条逐步发展，它具有热固，弹性及微孔结构，内含分子筛，降低露点速度快，同时具有易剪切、抗风压能力强、寿命长等优点。间隔条的密封性一定要好，可以有效阻止空气的进入，防止在玻璃内部出现结露或者结霜的现象。

3中空玻璃传热系数测定程序

试验前，将中空玻璃传热系数现场测定装置的加热面和接收面测试箱（含加热单元、温度传感器）安装于被测试件两侧，调整两侧测试箱并对齐，同时用辅助夹具将两侧测试箱牢固可靠地贴合于试件两侧表面。设定适宜的试件接收面过余温度和停止加热后的测试时间：其取值应综合考虑玻璃形式、厚度、低辐射Low-E膜面位置及数量以及整体试验效率等多种因素。为使测定结果避免出现明显偏差，故列出了以下经验所得的双玻和三玻中空玻璃设定的接收面过余温度与停止加热后的测试时间，供试验时参考：a）双玻中空玻璃时，设置的接收面过余温度一般为2K，停止加热后的测试时间设置为2倍的加热时间；b）三玻中空玻璃时，设置的接收面过余温度一般为1K，停止加热后的测试时间设置为1倍的加热时间。测定装置安装完毕后，当试件两侧表面的初始温度在5min内的变化均≤0.1℃，且试件两侧表面温差变化≤0.2℃时，可认为达到稳定初始状态。稳定初始状态满足后，可开始测定。启动恒功率控制系统，在整个测试的加热过程中，将与试件加热面紧密相贴合的加热单元的功率始终恒定在设定值40（±0.5）W：a）启动加热的同时开始计时，之后接续记录试件加热面和接收面的温度，当试件接收面达到设定的过余温度时，立即停止加热；b）测试过程中，从上述开始计时始，装置的数据采集系统应以不超过10s的采样时间间隔，采集记录加热功率Q、加热面的温度TR、持续时间tR，接收面的温度TJ、持续时间tJ等测试参数，直至加热停止后的测试时间达到设定值时，整个测试终止。c）测试终止后，为避免过热烫伤，应待接收面的温度TJ达到安全温度（≤45℃）时方可关机，并小心拆除测定装置的加热面和接收面测试箱，妥善放置。测试终止后，装置的自控系统应保留上述过程参数的原始记录，并按照本文之5.1的数据处理方法，计算试件现场测得的传热系数U1X。之后将此U1X按本文2.2.1装置标定修正系数的要求进行修正后，得出现场传热系数UB的结果值。最后，按相应方法修正成冬季标准边界条件下的传热系数U1。

结语

综上所述，影响中空玻璃传热系数的主要因素为:组成中空玻璃的玻璃类别、填充气体的厚度和填充气体的类型。影响中空玻璃传热系数的次要因素为:玻璃的厚度。对于不同类别玻璃组成的中空玻璃，玻璃的辐射率不同是造成其传热系数不同的主要因素。此外，间隔条的类型会影响中空玻璃边部的传热系数，在中空玻璃实际使用中，玻璃的放置角度、室外风速等也会影响到中空玻璃的实际传热系数。

参考文献

［1］童树庭，冯晓云．中空玻璃的传热特性及其影响因素［J］．建筑材料报，2004(1):52－57．

［2］郝曼．中空玻璃节能性能影响因素分析［J］．门窗，2010(6):22－24．

［3］郑建昕．新型中空玻璃系统在建筑中的应用［N］．中国建材报，2007－04－27．