若干个提高中空玻璃节能的技术问题

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核心提示：一、引言自七十年代发生石油危机以来，建筑节能产品的应用成为国际建筑行业的主流，许多发达国家从产品技术开发、技术指导、应用推广到立法等多方面引导、鼓励和规范建筑、建材市场，节能型建材产品的应用有了广...

一、引言

自七十年代发生石油危机以来，建筑节能产品的应用成为国际建筑行业的主流，许多发达国家从产品技术开发、技术指导、应用推广到立法等多方面引导、鼓励和规范建筑、建材市场，节能型建材产品的应用有了广阔的空间。在美国，中空玻璃门窗的使用量占所有玻璃窗用量的82%，而德国政府自七十年代后期即立法，明确规定不使用中空玻璃的新建楼房不批准建设。我国自八十年代开始重视建筑节能工作，并相继出台了《建筑法》《能源法》《建筑节能九五计划和2010年规划》《民用建筑节能设计标准管理规定》等相关法律法规，1996年7月，经修改后的《民用建筑节能设计标准(采暖居住部分)》(JCJ26-95)中明确规定，新设计的建筑节能标准要在1980-1981年的基础上节能50%。同时各省市相继颁布了相应的标准实施细则和相关的标准。如北京市颁布了《关于我市道路两侧新建筑采用隔声窗的通知》《提高建筑门窗使用功能的若干技术要求》等多项法规，明确规定了各类住宅的隔声标准，又如1999年重庆市出台了建筑节能设计标准，要求外窗的传热系数K≤3.0wm2k，节能产品的使用进入了一个新的时期。

对于整幢建筑来说，门窗的面积占建筑面积的比例超过20%，玻璃在其约占70%以上，而从节能角度来讲，整个建筑的能量损失中，约50%是在门窗上的能量损失。据有关部门预

计，我国在2000 年社会总能耗约20亿吨标准煤，其中建筑能耗在社会总能耗中，约占35%-40%，达7-8亿吨标准煤，而建筑门窗、外墙的能耗约占建筑总能耗的50%，达3.5-4亿吨标准煤，建筑门窗、外墙的能耗占社会总能耗的17%-20%，比例是相当大的。根据发达国家的经验，经济越发达，生活水平越高，民用能源消费越多。随着我国经济的发展，目前的这一比例仍会扩大。因而，降低建筑门窗、外墙的能耗，提高建筑门窗、外墙的隔热性、气密性是我们面临的紧迫问题，这就为中空玻璃产品的开发和推广应用提供了政策基础。

二、中空玻璃的性能

在最近修改的中空玻璃标准中，中空玻璃的定义为：两片或多片玻璃以有效支撑均匀隔开并周边粘接密封，使玻璃层间形成有干燥气体空间的制品。因中空玻璃内部的气体是干燥的，使中空玻璃具有隔音、隔热、防结露、降低冷辐射及增强玻璃的安全性等功能。

1、中空玻璃的隔热、隔音原理

众所周知，能量的传递有三种方式：即辐射传递、对流传递和传导传递。

辐射传递是能量通过射线以辐射的形式进行的传递，这种射线包括可见光、红外线和紫外线等的辐射，就象太阳光线的传递一样。合理配置的中空玻璃和合理的中空玻璃间隔层厚度，可以最大限度的降低能量通过辐射形式的传递，从而降低能量的损失。

对流传递是由于在玻璃的两侧具有温度差，造成空气在冷的一面下降而在热的一面上升，产生空气的对流，而造成能量的流失。造成这种现象的原因有几个：一是玻璃与周边的框架系统的密封不良，造成窗框内外的气体能够直接进行交换产生

对流，导致能量的损失;二是中空玻璃的内部空间结构设计的不合理，导致中空玻璃内部的气体因温度差的作用产生对流，带动能量进行交换，从而产生能量的流失;三是构成整个系统的窗的内外温度差较大，致使中空玻璃内外的温度差也较大，空气借助冷辐射和热传导的作用，首先在中空玻璃的两侧产生对流，然后通过中空玻璃整体传递过去，形成能量的流失。合理的中空玻璃设计，可以降低气体的对流，从而降低能量的对流损失。

传导传递是通过物体分子的运动，带动能量进行运动，而达到传递的目的，就象用铁锅作饭和用电烙铁焊东西一样，而中空玻璃对能量的传导传递是通过玻璃和其内部的空气来完成的。我们知道，玻璃的导热系数是0.77W/m2k。而空气的导热系数是0.028W /m2k，由此可见，玻璃的热传导率是空气的27倍，而空气中的水分子等活性分子的存在，是影响中空玻璃能量的传导传递和对流传递性能的主要因素，因而提高中空玻璃的密封性能，是提高中空玻璃隔热性能的重要因素。

2、中空玻璃的防结露、降低冷辐射和安全性能

由于中空玻璃内部存在着可以吸附水分子的干燥剂，气体是干燥的，在温度降低时，中空玻璃的内部也不会产生凝露的现象，同时，在中空玻璃的外表面结露点也会升高。如当室外风速为5ms，室内温度20℃，相对湿度为60%时，5mm玻璃在室外温度为8℃时开始结露，而16mm(5+6+5)中空玻璃在同样条件下，室外温度为-2℃时才上结露，27mm(5+6+5+6+5)三层中空玻璃在室外温度为-11℃时才开始结露。

由于中空玻璃的隔热性能较好，玻璃两侧的温度差较大，还可以降低冷辐射的作用;当室外温度为-10℃时，室内单层玻璃窗前的温度为-2℃而中空玻璃窗前的温度是13℃;在相同的房屋结构中，当室外温度为-8℃，室内温度为20℃时，3mm普通

单层玻璃冷辐射区域占室内空间的67.4%，而采用双层中空玻璃(3+6+3)则为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况下，中空玻璃的抗风压强度是普通单片玻璃的1.5倍。

三、中空玻璃的结构组成

根据中空玻璃使用地点的不同，使用目的不同，中空玻璃所用的原材料和结构也不尽相同。如在南方地区，全年的气温较高，光照时间较长，在使用中空玻璃时，较多的考虑是控制外部的热量能够较少地进入室内，在选择中空玻璃的原片时，会更多地考虑使用镀膜玻璃;在北方地区，使用中空玻璃的主要目的是采暖和保温，所以就会较多地考虑选用透明玻璃作中空玻璃的原片。而在需要控制噪音的地方，就需要采用三层或充气的中空玻璃，以达到使用的目的。

随着经济的发展，中空玻璃的产品品种也有了较多的发展，采用的原材料的品种也随着增加。如幕墙用中空玻璃;汽车、火车用中空玻璃;电器用中空玻璃;装饰用中空玻璃(包括镶嵌用中空玻璃、彩晶立线中空玻璃)等等。所有这些产品，虽然由于用途不同，使用的原材料不尽相同，但基本组成是相同的，即：玻璃--所有的平板玻璃及其深加工产品，是构成中空玻璃的基本成分;

密封剂--对中空玻璃的、边部进行密封，确保尽可能少的水蒸气进入中空玻璃的内部，延长中空下班的失效时间;

干燥剂--保证将密封在中空玻璃内部的所有水蒸气吸附干净，并吸附随着时间的的推移而进入中空玻璃内部的水蒸气，保证中空玻璃的寿命;

隔条--控制中空玻璃的内、外两片玻璃的间距，并控制外部