暖边技术与中空玻璃的节能

暖边技术与中空玻璃的节能

中空玻璃由美国人托马思?司特森发明，1865年获得专利。其结构设计与今天的中空玻璃虽然有所不同，但是却很接近了。中空玻璃出现之前，人们使用的多为双层玻璃窗，由于当时窗户的气密性较差，人们不得不花一定的时间来擦洗两片玻璃之间的污物。中空玻璃的发明主要是为了迎合人们减少擦洗玻璃的劳动的需要。当时的结构为两片玻璃，中间使用绳子或木条来间隔外面采用焦泥来密封。这种中空玻璃的缺点在于密封性差，内部没有干燥剂，玻璃空腔内的空气是不干燥的。在以后的大约100年的漫长岁月里，中空玻璃的发展是十分缓慢的，只在局部结构方面得到了某些改进。从上个世纪60年代起，现代中空玻璃材料的逐步出现和广泛使用，包括铝金属间隔条、有机密封胶(从单道密封为主到今天的双道密封占主导地位)和3A分子筛，才使得中空玻璃的密封性能得到彻底的改善，形成了目前的中空玻璃结构。铝金属间隔条的应用使中空玻璃的现代生产成为可能，但另一方面，却是以牺牲中空玻璃的节能性为代价的，这是由于铝金属间隔条的导热系数大，形成能源损失的通道。为了解决中空玻璃边部的热损失问题，暖边间隔条应运而生，在发达国家得到了广泛应用。据统计，1990年冷边中空玻璃占市场份额的85％，暖边仅仅占15％，但是到了2000年，暖边上升到80％，冷边则下降到20％。

暖边概念：任何一种间隔条只要其热传导系数低于铝金属的导热系数，就可以称为暖边。暖边可以采用三种方法得到：

(1)非金属材料，如超级间隔条、TPS、玻璃纤维条；

(2)部分金属材料，如断桥间隔条、复合胶条；

(3)低于铝金属传导系数的金属间隔条，如不锈钢间隔条。

可见发达国家有关暖边的定义是十分宽松的。由此，我们可将其按节能的性能分为以下三大类：低性能、中等性能和高性能间隔条。

(1)低性能间隔条的特点是含有部分金属或采用比铝金属导热系数低的金属。采用NFRC （美国国家门窗等级评定委员会)标准窗，低性能间隔条对整窗的U值改善程度为0．06。

(2)中等性能间隔条的特点是含有部分金属或采用比铝金属导热系数低的金属。采用NFKc(美国国家门窗等级评定委员会)标准窗，该类间隔条对整窗的U值改善程度为O．1 1。

(3)高性能间隔条的特点是采用非金属材料，因此导热系数大大低于铝金属。采用NFRC(美国国家门窗等级评定委员会)标准窗，高性能间隔条(如超级间隔条)对整窗的U值改善程度为0．2。

暖边间隔条和65％的节能标准。超级间隔条是暖边中唯一不含有金属、内含3A分子筛、具有微孔结构的弹性硅酮间隔条，不但导热系数低(仅仅为铝金属的1／950)，从而改善中空玻璃的整体节能效果，而且还有利于延长中空玻璃的密封寿命，同时提高生产效率。

北京地区从2004年7月1日起率先在全国实行65％的节能标准，对窗户要求传热系数应达到2．8W／m2?K。普通双玻中空玻璃的节能配置为，普通玻璃、槽铝式间隔条、空气，其传热系数是3w／m2?K，不能满足北京地区65％的节能标准。为达到这一要求，对普通中空玻璃的节能配置必须改进。可供选择方案如下：

1) 将普通玻璃替换成低辐射玻璃，传热系数可降低到2 W／m2?K

2) 将铝间隔条替换成超级间隔条，传热系数降低到2．8W／m2?K

3) 将空气置换成氩气，传热系数有所下降，但仍大于2．8W／m2?K

4) 使用三玻双腔中空玻璃(配置仍是普通玻璃、槽铝式间隔条、空气)，传热系数低于2．8W／m2?K

上述4个方案比较，方案1)具有节能效果显著，但其成本增加过大，且节能性能取决于中空玻璃的密封性和寿命，未能解决中空玻璃的冷凝问题；方案3)难以满足要求，尽管成本较方案1)低，但对中空玻璃的密封性要求较高，一旦泄漏，会出现挠曲现象；方案4)可满足要求，但是工艺复杂，不容易保证质量，中空玻璃的重量和总宽度增加，而且成本较方案2)和方案3)高；方案2)不但满足要求，成本增加较低，而且还具有消除冷凝现象，提高中空玻璃密封寿命长等优点

中空玻璃的暖边技术

摘要：论述了中空玻璃的结构组成和传热热阻，介绍了近期暖边产品的种类和特性以及用于中空玻璃间隔层内的各种气体，提出了暖边技术在该领域的最新发展和今后中空玻璃的研究重点。

关键词：中空玻璃；暖边技术；间隔物；密封剂 1 导言

对中空玻璃而言，暖边技术已成为一个工业词汇。在经历了几十年的发展之后，中空玻璃的结构都基本相似，但随着材料科学的发展，玻璃的物理化学性能得到很大的改进，镀膜玻璃以及各种高分子材料的组合应用，使得中空玻璃的隔热性能产生很大的变化，能满足各种不同场合的需要。发达国家都能根据具体的使用要求设计出各种类型的中空玻璃，并不断开发出暖边间隔物的新品种。我国建设部也已把中空玻璃列为推广应用的建材节能产品之一，这使我国中空玻璃的研制和生产面临着良好的发展机遇。

本文介绍当前世界上中空玻璃暖边技术的进展，并对各种暖边间隔物进行评述。

2 暖边技术的产生

中空玻璃由两片或两片以上的玻璃板组合而成，玻璃板之间用边缘密封系统进行间隔，中间充以气体。玻璃板可以是普通平板玻璃、钢化玻璃或Low―E玻璃，这根据中空玻璃的使用地点及所起的作用而选定。玻璃板之间的气体必须干燥，可以是空气、氩气或其他特殊气体，内用分子筛保持气体干燥。边缘密封系统种类繁多，主要为间隔条(框)、密封胶和分子筛。间隔条在两层玻璃之间，起分隔玻璃板的作用，四周用密封胶进行封边，使玻璃粘合在一起，并防止层内气体外溢。

当中空玻璃两侧有两种不同温度的流体时，通过其中间部分和边缘部分的热量大小是不同的(图1)。热量通过玻璃板的方式都是导热和辐射，其热阻也相同。被间隔的气体主要产生导热，也可能发生对流换热。中空玻璃的隔热能力主要来自密封着的空气层，在温度为20℃时，空气的导热系数为0．026W／m?K，而普通透明玻璃板的导热系数为0．76W／m?K，其比值为l：29。中空玻璃密封的空气层内，对流换热所占的份额较小，基本为导热方式，所以能较大程度地提高中空玻璃的热阻。

在中空玻璃的边部，由于密封系统与玻璃板紧密接触，所以是多层平壁之间的传导传热。间隔条材质的导热系数对热阻的影响极大，最初使用的铝质隔条导热系数大，热阻小。对中空部分而言，空气层厚度与间隔条尺寸接近，所以它们的热阻之比也近似于它们导热系数的比值。