关于中空玻璃的节能.pdf

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1、关于中空玻璃的节能 2011年3月31日 一、概述一、概述 二、中空玻璃节能的影响因素二、中空玻璃节能的影响因素 三、结语三、结语 据统计，在整个建筑围护结构能量损失的分 布中，通过门窗的能量损失约占50，其中通过 玻璃的损失又在整个门窗中占到了75。而在能 源日益紧张的今天，兼有节能和环保功能的中空 玻璃受到越来越多的关注。 中空玻璃的节能性能包括保温性能和隔热性能，保温 性能反映的是中空玻璃降低传导传热及对流传热的特性， 以U值表示，指在稳定传热条件下，玻璃两侧空气温度差 为1C时，单位时间内通过1 m2中空玻璃的传热量，以 W/m2K 表示。 隔热性能反映的是中空玻璃对太阳热能辐射的遮蔽

2、特 性，控制的是辐射传热，一般以Sc值表示。Sc称为遮阳系 数，其含义是透过玻璃的太阳辐射总透射比与3mm厚无色 透明浮法玻璃的太阳辐射总透射比的比值。 U值主要衡量的是由于温度差而产生的传热过 程，Sc值主要衡量的是由太阳辐射产生的热量传 递，因此我们可以将两者结合起来综合考察中空 玻璃的保温隔热性能，定量计算节能效果的公式 为：RHG=QT+Qe 一、概述一、概述 二、中空玻璃节能的影响因素二、中空玻璃节能的影响因素 三、结语三、结语 分析过程将采用Window5.2软件对各种类型玻 璃的U值和SHGC值等相关参数进行模拟计算，采用 NFRC 100-2001 Summer标准的环境条件设

3、置数据。 从中空玻璃结构角度考虑，影响中空玻璃节 能性能的主要因素有：玻璃、间隔条和气体。下 面以SYP生产的实际产品（没有特殊说明的情况下， 以下使用的白玻（也称无色透明浮法玻璃）、吸 热玻璃（也称本体着色玻璃）、镀膜玻璃、中空 玻璃均使用SYP产品）为例分析各种因素对中空玻 璃节能指标的影响。 中空玻璃的传热系数与玻璃的热阻（玻璃的热阻为 1m K/W）和玻璃厚度的乘积有着直接的联系。当玻璃厚 度增加时，必然会增大其对热传递的阻挡能力，从而降低 整个中空玻璃系统的传热系数。当对4C(白片)+12+4C(白 片)中空玻璃，采用NFRC 100-2001 Summer标准进行计算 时，玻璃中部

4、U=2.873W/m2K；当使用SYP的15mm白玻时， U=2.697 W/m2K，降低了6.1%。 另一方面，当玻璃厚度增加时，太阳光穿透玻璃进入 室内的能量将会随之而减少，从而导致中空玻璃太阳得热 系数的降低。单片玻璃厚度由4mm增加到15mm时，SHGC值 降低了19%。 2.1玻璃的厚度 46810121416 2.68 2.70 2.72 2.74 2.76 2.78 2.80 2.82 2.84 2.86 2.88 单片白玻的厚度(mm) U值(W/m2K） U Value SHGC 0.62 0.64 0.66 0.68 0.70 0.72 0.74 0.76 0.78 SHG

5、C 图1 单片玻璃厚度的变化与中空玻璃U值和SHGC的变化关系 2.2玻璃的类型 中空玻璃通常由白玻、吸热玻璃、镀膜玻璃相互配对 组合而成，它们的热工性能直接决定中空产品的节能特性。 吸热玻璃的节能是通过太阳光透过玻璃时将光能转化为热 能而被玻璃吸收，热能以对流和辐射的形式散发出去从而 减少太阳能进入室内。 镀膜玻璃包括阳光控制镀膜玻璃和低辐射镀膜玻璃两 类。阳光控制镀膜玻璃是在玻璃表面镀上金属、非金属及 其氧化物薄膜使其具有一定的反射效果，能将太阳能反射 回大气中而达到阻挡太阳能进入室内使太阳能不在室内转 化为热能的目的。低辐射玻璃节能效果的重要指标是辐射 率。辐射率越低，反射太阳辐射中远红

6、外辐射的能力越强， 玻璃的节能效果越好。 随着吸热玻璃的颜色加深，中空产品的随着吸热玻璃的颜色加深，中空产品的SHGCSHGC值在不断减值在不断减 小。小。这是因为玻璃颜色越深，其对红外波段能量吸收越强， 即对太阳光能量的吸收率越大，所以太能光能量的透过率在 减小，即SHGC在减小。由于吸热玻璃与普通白玻的辐射率相由于吸热玻璃与普通白玻的辐射率相 同，因此在相同厚度的情况下，构成中空产品的同，因此在相同厚度的情况下，构成中空产品的U U值是相同值是相同 的。的。 阳光控制镀膜玻璃的主要作用就是降低玻璃的太阳得热阳光控制镀膜玻璃的主要作用就是降低玻璃的太阳得热 系数系数SHGCSHGC值，值，而

7、不同类型的膜层会使玻璃的SHGC值和可见光 透过率发生很大的变化，但对远红外热辐射没有明显的反射对远红外热辐射没有明显的反射 作用，作用，所以阳光控制镀膜玻璃单片或中空使用时，U值与白 玻相近。 Low-ELow-E玻璃可以将温度高的一侧传递过来的玻璃可以将温度高的一侧传递过来的80%80%以上的远以上的远 红外热辐射反射回去红外热辐射反射回去，从而避免了由于自身温度提高产生的 二次热传递，所以 Low-E玻璃具有很低的传热系数。 2740.3591.6510.5406 Low-E No.2+12Air+6C7 4200.5581.8180.7146 Low-E No.1+12Air+6C6

8、3980.5172.7860.5326S2+12Air+6C5 5100.6712.8220.7096S1+12Air+6C4 3640.4692.8390.3976EuroGrey+12Air+6C3 3820.4932.8390.6686H-green+12Air+6C2 5540.7322.8390.8026C+12Air+6C1 RHG(W/m2)SHGCU值(W/m2K)可见光透过率玻璃配置编号 表1 不同配置中空玻璃的光热性能参数 Low-E玻璃的传热系数与其膜面的辐射率有着直接的联系。辐射率越小时， 对远红外线的反射率越高，玻璃的传热系数也会越低。6号中空产品外层Low-E 玻璃

9、的辐射率为0.13，U值为2.672 W/m2K，相应中空玻璃的U值为1.818 W/m2K，7号中空产品外层Low-E玻璃的辐射率为0.05，U值为2.329 W/m2K， 相应中空玻璃的U值为1.651 W/m2K。 2.3间隔条的类型 一般铝合金的热导率为160W/m K，所以铝质间隔条的 （d ）一般为0.1120W/K。厚度不超过0.20mm的热导率为20 W/m K不锈钢（SSFF09间隔条，其（d ）=0.0068 W/K， 另外，由热导率为0.22 W/m K的聚合物与热导率为20 W/m K 不锈钢（SS）复合而成的间隔条的（d ）= 0.0020 W/K， 根据EN 100

10、77窗、门和百叶窗的热工性能中整窗U值的 计算公式： Uw=（Agi Ugi + Afi Ufi+Lgi gi）/Aw Uw整窗的传热系数 Uf 型材的热传导系数 Ug玻璃的 热传导系数 Aw整窗面积 Af型材面积 Ag玻璃面积 Lg玻璃的周长 g玻璃边缘线性传热系数 在玻璃和型材相同的条件下，Uw值将由玻璃边缘线性传热系 数g决定。由于密封系统与玻璃紧密接触，因此中空玻璃边部的 传热为传导传热，而采用暖边技术降低间隔条的导热率将直接减 低g值 。 铝间隔条：6A，9A，12A，16A，20A（黑色）不锈钢间隔条（黑色） 德国泰诺风集团TGI暖边间隔条 聚丙烯材料和不锈钢薄膜 美国艾杰公司Su

11、per Spacer 超级间隔条 干燥剂粉末和微孔材料 0.22聚丙烯 0.16微孔材料 17不锈钢 160铝 热导率（热导率（W/mK）材料名称材料名称 2.4气体间隔层 2.4.1 间隔气体的类型 由于气体的导热系数很低，因此中空玻璃的U值较单片玻璃低很多。 为了尽可能降低U值，提高中空玻璃保温性能，通常中空玻璃填充热阻 更高的氩气、氪气、氙气等惰性气体。它们的物性参数见图2： 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 0.005 0.008 0.016 氙气氪气氩气 密度（kg/m3） 空气 0.024 0.005 0.010 0.015 0

12、.020 0.025 导热系数W/mK(0C时) 图2 各种惰性气体物性参数 12.5%2.4856C+12Xenon+6C 10.2%2.5496C+12Krypton+6C 4.9%2.7016C+12Argon+6C N/A2.8396C+12Air+6C 相对普通中空玻璃U值降低U值W/m2K配置 表2 不同惰性气体对中空玻璃U值的影响 2.4.2 气体浓度对U值的影响 从图3对6 Low-E No.1+12Argon+6C中空玻璃U值随氩气填充量变化 的分析中可以看出，中空玻璃U值随氩气填充量的增加线性降低。U值由 1.818 W/m2K（纯空气）降低到1.514 W/m2K（纯氩气

13、），U值相对降低了 16.7%，当填充90%的氩气时，中空玻璃U值为1.544 W/m2K，即U值相对降 低了15.1%，因此要通过充气来降低中空玻璃U值，就必须保证气体含量， EN1279要求充氩气中空玻璃的气体含量在80%-95%。同时，可以看到， 气体浓度从95%增加到100%，中空玻璃U值的改善并不明显。 020406080100 1.50 1.55 1.60 1.65 1.70 1.75 1.80 1.85 1.514 1.544 U值(W/m2k） 氩气填充量（%） 1.818 图3 Low-E中空玻璃U值随氩气含量的变化 2.5气体间隔层的厚度 46810121416182022

14、2426 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6 2.8 3.0 6Low-E No.1+12(90%Argon)+6C 6C+12(90%Argon)+6C 空气层厚度(mm) U值(W/m2K） 2.661 2.5872.592 1.522 1.429 1.465 图4 中空玻璃U值随空气层厚度的变化 在玻璃材质、密封构造相同的情况 下，气体间隔层越厚，传导热阻越 大。如图4所示，空气层厚度从6- 16mm时，U值随厚度增加而不断降低， 即中空玻璃的节能效果不断提高。 但气体层的厚度达到一定程度后， 传导热阻的增长率就很小了。因为 当气体层厚度增大到一定程度后， 气体在玻璃

15、之间温差的作用下就会 产生一定的对流过程，从而减弱了 气体层增厚的作用。如图示，当空 气层厚度为20mm时，U值由16mm对应 的最低值1.429 W/m2K开始增大。 2.6采用不用标准的影响 中空玻璃传热系数和SHGC值的测试或模拟计算条件在各 个国家的标准中略有不同。美国采用NFRC100和NFRC200，国 际ISO标准为 ISO15099，欧洲的prEN ISO 10077和prEN 13363标准主要采用了ISO的有关规定，我国的玻璃传热系数 测试标准为GB8484，在JGJ113-2003中加入了等效于 ISO10292的传热系数计算条件，按照GB/T2680可以测试或计 算玻璃

16、的光学热工性能。这些标准在测试或模拟计算的环境 条件设置上，主要是在室内外温度差、对流换热系数（或风 速）、太阳辐射强度等方面不完全相同。 一、概述一、概述 二、中空玻璃节能的影响因素二、中空玻璃节能的影响因素 三、结语三、结语 通过以上对影响中空玻璃节能特性因素的分析，可以 看出，填充氩气的Low-E中空玻璃比传统中空玻璃的热工 性能更加优异，节能效果更好。近年来，在同时满足玻璃 高透光性及更低的SHGC值的条件下，研制成功了双银和三 银Low-E玻璃。其中，双银Low-E中空玻璃的U值可以达到 1.4 W/m2K以下，再配合暖边技术，将实现更高的节能目 标。 另外，通过将两平板玻璃（至少一

17、片玻璃为Low-E玻 璃）间的气压降低到低于10-1Pa的真空状态，制备出的间 距只有0.1mm-0.2mm的真空玻璃，由于其能够隔绝气体传 热，并且热工参数取决于Low-E玻璃的参数，因此保温隔 热性能更好，真空Low-E玻璃的U值可以达到1.2 W/m2K。 100 7 2.56.5 84 31.4 39.5 5 g g0.870.87 14 36 45 100 g g0.590.59 吸热玻璃吸热玻璃 普通玻璃普通玻璃 950 单片玻璃比较 12.5 9.17.3 71.1 g g0.770.77 100 5.7 10.7 33.6 30.9 普通中空玻璃 100 10.6 9.442 38 37.2 47.2 28 g g0.660.66 吸热中空玻璃比较