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中空玻璃的k值

2013/6/10 1:26:51 來源：

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    2000年2月18日國家建設(shè)部俞正聲部長簽署了《關(guān)于民用建筑節(jié)能管理規(guī)定》中華人民共和國建設(shè)部令。該規(guī)定對包括建筑門窗的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，政策及實(shí)施的時間作了政策性的規(guī)定。
    在實(shí)踐中，如何具體測試影響中空玻璃節(jié)能性能的指標(biāo)即熱傳導(dǎo)值K值(或U值)，人們的認(rèn)識是比較混亂的。有的認(rèn)為中空玻璃的K值(或U值)應(yīng)該是中點(diǎn)玻璃的K值，有的認(rèn)為中空玻璃K值應(yīng)該是中空玻璃上幾處不同點(diǎn)的平均值。結(jié)果，對同一中空玻璃，采用不同方法測試所得到的K值卻是不同的。 可見，實(shí)踐迫切需要理論給予指導(dǎo)。我們認(rèn)為，測試中空玻璃K值的方法必須同時滿足準(zhǔn)確和科學(xué)兩個基本條件。準(zhǔn)確，要求K值必須而且能夠反應(yīng)出某一中空玻璃的確切的熱傳導(dǎo)值。比如，使用溫暖邊緣隔條制成的中空玻璃與傳統(tǒng)的鋁隔條中空玻璃的熱傳導(dǎo)值是不同的。科學(xué)，要求測試中空玻璃的方法必須有實(shí)踐和理論方面的依據(jù)，反應(yīng)實(shí)際情況。實(shí)際情況是，玻璃邊緣的熱傳導(dǎo)系數(shù)與玻璃中點(diǎn)的熱傳導(dǎo)系數(shù)是不同的。 本文擬對北美中空玻璃協(xié)會對中空玻璃的K值(即熱傳導(dǎo)值)的規(guī)定及其測試方法作以下介紹，拋磚引玉。
     一、基本概念
    首先應(yīng)明確幾個彼此相關(guān)但又不同概念，它們是中空玻璃的綜合K值(或U值)，中空玻璃中點(diǎn)的K值，中空玻璃邊緣的K值，及中空玻璃間隔條的K值。中空玻璃綜合K值是中空玻璃中點(diǎn)、邊緣和間隔條K值的加權(quán)平均數(shù)。
    1.中空玻璃邊緣K值
    中空玻璃邊緣定義為距離間隔條內(nèi)側(cè)63.5mm(21/2英寸)間隔的條形面積。中空玻璃邊緣K值是在此面積上所測試得到的。
    2.中空玻璃間隔條K值
    中空玻璃間隔條K值是間隔條本身的K值。不同的隔條的K值不同。鋁隔條K值>不銹鋼隔條>舒適膠條>超級間條。
    3.中空玻璃的面積
    中空玻璃面積是可視面積和鑲嵌在窗框內(nèi)的面積之合。
    4.中空玻璃中點(diǎn)的K值
    中空玻璃中點(diǎn)定義為整個中空玻璃的面積減去中空玻璃邊緣的條形面積。（如圖1）

 圖片附件:t1.jpg 36.72K

    5.K值之間的關(guān)系
    在中空玻璃的幾個K值之間，中點(diǎn)K值非常大，間隔條的K值較小，邊緣K值受間隔條K值影響較直接也非常大，中空玻璃綜合K值是它們的加權(quán)平均數(shù)。
    二、測試方法
    測試中空玻璃K值的方法有二：
    通過測試中空玻璃窗戶來取得中空玻璃的綜合K值和測試中空玻璃本身的K值取得中空玻璃的綜合K值。本文采取測試中空玻璃的綜合K值的方法。
    采用WINDOW3.1和FRAME3.0軟件對不同間隔條、LOW－E玻璃和氬氣等變量對中空玻璃K值的影響進(jìn)行計算機(jī)模擬。
    三、測試結(jié)果
    1.中空玻璃密封結(jié)構(gòu) 檢驗的中空玻璃的密封結(jié)構(gòu)是中空玻璃行業(yè)廣泛使用的。按間隔條分類有溫暖邊緣隔條和傳統(tǒng)的金屬隔條兩大類，按密封結(jié)構(gòu)分為單道密封和雙道密封。(詳見表1）
    表1 計算機(jī)模擬的密封中空玻璃系統(tǒng)一覽表

間隔條 密封結(jié)構(gòu) 密封膠
彈性的硅酮隔條 逆向雙道密封 熱隔丁基膠
玻璃纖維隔條 雙道密封 聚胺酯
不銹鋼U型隔條 單道密封 熱熔丁基膠
不銹鋼U型隔條 雙道密封 聚胺酯
強(qiáng)化塑料/金屬合成條 雙道密封 聚胺酯
鋁帶/丁基合成隔條 單道密封 復(fù)合丁基膠
鋁隔條 雙道密封 聚胺酯

表二按不同間隔條的高度合密封膠較小厚度給出中空玻璃的相應(yīng)的不同密封結(jié)構(gòu)(詳見表2)。
表2 間隔條規(guī)格

間隔條 間隔條高度mm 密封膠較小厚度 邊緣密封高度mm
雙道密封彈性的硅酮間隔條 6.35 4.76 11.11
雙道密封玻璃纖維隔條 8.76 3.18 11.93
單道密封不銹鋼U型間隔條 7.62 1.27 8.89
雙道密封不銹鋼U型間隔條 7.62 3.18 10.80
雙道密封強(qiáng)化塑料/金屬合成條 8.38 3.18 11.56
單道密封鋁帶/丁基合成隔條 8.53   8.53
雙道密封鋁隔條 8.00 3.18 11.18


    2.不同節(jié)能窗技術(shù)對中空玻璃綜合U值改善程度
    圖三給出不同節(jié)能窗技術(shù)對中空玻璃綜合U值改善程度的幾種情況。從圖中可見，LOW－E鍍鏌對中空玻璃綜合U值的改善貢獻(xiàn)非常大，間隔條較小，惰性氣體氬氣位于二者之間(詳見圖二、三、四)。

 圖片附件:t2.jpg 20.71K


 圖片附件:t3.jpg 30.31K


 圖片附件:t4.jpg 32.85K

    3.中空玻璃窗的綜合U值是玻璃規(guī)格的函數(shù)
    圖四表示中空玻璃窗的綜合U值是玻璃規(guī)格的函數(shù)。玻璃規(guī)格越大，中空窗的綜合K值就越接近玻璃中點(diǎn)的K值。不同的中空玻璃技術(shù)對中空玻璃綜合K值的改善也是玻璃規(guī)格大小的函數(shù)。
    4.不同間隔條對中空玻璃密封系統(tǒng)的K值影響是不同的
    使用不同間隔條的中空玻璃密封系統(tǒng)的K值由表三給出。
    表3 中空玻璃綜合K值
    規(guī)格：610mm*1219mm，空氣層 16mm

  白玻 0.2LOW-e 0.1LOW-e 0.2LOW-e氬氣 0.1LOW-e氬氣
中空玻璃中點(diǎn) 2.79 2.01 1.83 1.75 1.54
彈性的硅酮隔條 2.86 2.13 1.96 1.89 1.70
玻璃纖維隔條 2.87 2.15 1.99 1.92 1.72
不銹鋼U型隔條（單道密封） 2.92 2.20 2.04 1.96 1.77
強(qiáng)化塑料/金屬合成條 2.93 2.22 2.06 1.99 1.79
不銹鋼U型隔條（雙道密封） 2.94 2.23 2.06 1.99 1.80
鋁帶/丁基合成隔條 2.97 2.26 2.09 2.02 1.83
鋁隔條 3.08 2.39 2.22 2.16 1.97


    表中列出白玻、兩種不同LOW－E玻璃充惰性氣體和補(bǔ)充惰性氣體等五種情況。中空玻璃的規(guī)格為610mm×1219mm，空氣層：16mm。LOW－E玻璃分硬鍍膜和軟鍍鏌兩種硬鍍鏌的輻射率等于0.20，軟鍍饃輻射率是0.10。LOW－E玻璃鍍鏌面放在中空玻璃的第三面(從外數(shù))。中空玻璃的中點(diǎn)U值、邊緣U值和邊緣密封面積的U值見附表(詳見附表：中空玻璃U值和K值)。
    5.不同間隔是導(dǎo)致中空玻璃邊緣處溫度不同的較主要的原因
    附表：中空玻璃U值和K值

K值（w/m2c)   U值（BTU/HFT2F）
  玻璃種類 玻璃中點(diǎn) 玻璃邊緣 邊緣密封 綜合值 玻璃中點(diǎn) 玻璃邊緣 邊緣密封 綜合值
雙道密封彈性

硅酮膠隔條		 A
B
C
D
E		 2.79
2.01
1.83
1.75
1.54		 2.91
2.23
2.08
2.02
1.84		 3.38
3.04
2.96
2.93
2.84		 2.86
2.13
1.96
1.89
1.70		 0.49
1.35
0.32
0.31
0.27		 0.51
0.39
0.37
0.36
0.32		 0.60
0.54
0.52
0.52
0.50		 0.50
0.38
0.35
0.33
0.30
雙道密封玻璃

纖維隔條		 A
B
C
D
E		 2.79
2.01
1.83
1.75
1.54		 2.94
2.27
2.12
2.06
1.89		 3.52
3.21
3.13
3.10
3.02		 2.87
2.15
1.99
1.92
1.72		 0.49
0.35
0.32
0.31
0.27		 0.52
0.40
0.37
0.36
0.33		 0.62
0.57
0.55
0.55
0.53		 0.51
0.38
0.35
0.34
0.30
單道密封

不銹鋼U型間隔條		 A
B
C
D
E		 2.79
2.01
1.83
1.75
1.54		 3.06
2.14
2.27
2.21
2.04		 4.05
3.76
3.69
3.66
3.58		 2.92
2.20
2.04
1.96
1.77		 0.49
0.35
0.32
0.31
0.27		 0.54
0.38
0.4
0.39
0.36		 0.71
0.66
0.65
0.64
0.63		 0.51
0.39
0.36
0.35
0.31
雙道密封
強(qiáng)化塑料/
金屬合成隔條		 A
B
C
D
E		 2.79
2.01
1.83
1.75
1.54		 3.05
2.41
2.26
2.2
2.03		 4.02
3.76
3.7
3.67
3.6		 2.93
2.22
2.06
1.99
1.79		 0.49
0.35
0.32
0.31
0.27		 0.54
0.42
0.4
0.39
0.36		 0.71
0.66
0.65
0.65
0.63		 0.52
0.39
0.36
0.35
0.32
雙道密封

不銹鋼U型間隔條		 A
B
C
D
E		 2.79
2.01
1.83
1.75
1.54		 3.07
2.43
2.28
2.23
2.06		 4.13
3.86
3.80
3.77
3.71		 2.94
2.23
2.06
1.99
1.80		 0.49
0.35
0.32
0.31
0.27		 0.54
0.43
0.40
0.39
0.36		 0.73
0.68
0.67
0.66
0.65		 0.52
0.39
0.36
0.35
0.32
單道密封
鋁帶/
丁基膠合成膠條		 A
B
C
D
E		 2.79
2.01
1.83
1.75
1.54		 3.16
2.54
2.39
2.34
2.17		 4.57
4.34
4.28
4.25
4.18		 2.97
2.26
2.09
2.02
1.83		 0.49
0.35
0.32
0.31
0.27		 0.56
0.45
0.42
0.41
0.38		 0.8
0.76
0.75
0.75
0.74		 0.52
0.4
0.37
0.36
0.32
雙道密封

鋁隔條		 A
B
C
D
E		 2.79
2.01
1.83
1.75
1.54		 3.56
2.76
2.62
2.57
2.42		 5.19
5.02
4.97
4.95
4.9		 3.08
2.39
2.22
2.16
1.97		 0.49
0.35
0.32
0.31
0.27		 0.59
0.49
0.46
0.45
0.43		 0.91
0.88
0.88
0.87
0.86		 0.54
0.42
0.39
0.38
0.35

 

 

 

    表四列出各種節(jié)能技術(shù)條件下中空玻璃室內(nèi)一側(cè)邊緣處的平均溫度，并將此與中點(diǎn)處的溫度比較。表中的平均溫差的變化是隨間隔條的不同而變化的。平均邊緣溫度取值方法有二：中空玻璃垂直邊緣線的中點(diǎn)或邊緣處溫度的平均值。中空玻璃底邊緣處的溫度較表中列出的平均溫度高。
    6.間隔條對改善中空玻璃邊緣的K值影響非常大

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 圖片附件:t6.jpg 31.84K

    圖六表示不同中空玻璃節(jié)能技術(shù)對邊緣處的平均溫度改善的貢獻(xiàn)大小。LOW－E和氬氣對邊緣處的溫度改善影響很小，該處溫度的改善的絕大程度來自間隔條的貢獻(xiàn)。

 圖片附件:t7.jpg 36.97K

    LOW－E鍍鏌對中空玻璃的邊緣面積的影響可清楚地從圖七看出。LOW－E鍍鏌在中點(diǎn)玻璃附近對溫度升高影響非常大，而在接近邊緣處的影響較小。從另一方面看，溫暖間隔條在邊緣處對溫度影響非常大。
    四、結(jié)　論
    從附表不難得出以下結(jié)論：
    中空玻璃邊緣密封處的K值(或U值)較低，中點(diǎn)玻璃K值(U值)較高，邊緣處K值(U值)處于二者之間，綜合值為它們的加權(quán)平均值。所以，籠統(tǒng)地說中空玻璃的K值等于多少是不準(zhǔn)確的。必須搞清楚所說的中空玻璃K值，是指玻璃中點(diǎn)的K值，邊緣密封處的K值，玻璃邊緣處的K值，還是中空玻璃綜合K值?！?br>    當(dāng)中空玻璃的玻璃種類一定的條件下，無論采用何種間隔條，中空玻璃的中點(diǎn)玻璃K值(或U值)是相等的。
    當(dāng)玻璃種類一定的情況下，雖然使用不同隔條制作的中空玻璃中點(diǎn)玻璃處的K值(或U值)是相同的，但是在玻璃的邊緣處和邊緣密封處的K值(或U值)卻相差很大。
    當(dāng)玻璃種類一定條件下，中空玻璃的綜合K值(或U值)的改善可以部分地通過采用溫暖邊緣間隔條來實(shí)現(xiàn)。
    當(dāng)中空玻璃的間隔條一定的條件下，中空玻璃的綜合K值(或U值)大小隨玻璃的種類不同而不同。一般地說，LOW－E玻璃較之普通白玻的節(jié)能效果要好，LOW－E加充惰性氣體(如氬氣)較之LOW－E和空氣的效果好。
    采用溫暖邊緣技術(shù)替代鋁隔條可以大大改善玻璃邊緣的熱傳導(dǎo)系數(shù)，進(jìn)而不同程度地減少或清理邊緣的冷凝現(xiàn)象。
    表4 中空玻璃邊緣線的平均溫度（oF)

  白玻 0.2LOW-e 0.1LOW-e 0.2LOW-e氬氣 0.1LOW-e氬氣
中空玻璃中點(diǎn) 45.3 51.8 53.4 54.1 55.8
彈性的硅酮隔條 41.5 44.8 45.3 45.7 46.4
玻璃纖維隔條 40.5 43.3 44.1 44.1 45.1
不銹鋼U型隔條（單道密封） 36.3 38.8 39.4 3936 40.1
強(qiáng)化塑料/金屬合成條 36.7 39.2 39.6 39.9 40.5
不銹鋼U型隔條（雙道密封） 36.0 38.3 38.8 39.0 39.6
鋁帶/丁基合成隔條 32.9 24.9 35.2 35.4 36.0
鋁隔條 26.6 27.9 28.2 28.2 28.6

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