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中空玻璃腔體是否充氬氣以及氬氣的含量對傳熱性能的影響

發表時間:2019-05-13 10:37 瀏覽:

  隨著建筑節能意識的逐步提高,其透明部分玻璃的保溫隔熱性能成為大家關注的焦點。提高玻璃保溫隔熱性能的途徑目前有:1)采用高性能Low-E玻璃;2)增加玻璃和腔體數量,如雙玻單腔增加到三玻兩腔,甚或四玻三腔;3)改變腔體內氣體成分,如充氬氣/氪氣,氬氪混合等惰性氣體;4)將氣體抽走,制成真空玻璃;5)增加中空玻璃內腔體厚度等等。

  本文重點介紹一下中空玻璃內部為什么要充氬氣?究竟能起到什么作用?

  建筑玻璃是如何傳熱的?

  首先,我們來了解一下建筑玻璃是如何傳熱,如圖1所示,通過透明部分玻璃的傳熱包括兩種方式,分別為溫差傳熱和太陽輻射傳熱。由于傳熱方式不同,要提升玻璃質量和性能,采取的相應技術手段也有所不同。

  溫差傳熱主要通過降低玻璃的傳熱系數K來控制,太陽輻射傳熱主要通過調節太陽能總透射比g和紅外熱能總透射比gIR來加以控制。

建筑玻璃熱量傳遞基本原理圖

圖1 熱量傳遞基本原理圖

  中空玻璃傳熱系數K值的影響因素

中空玻璃溫差傳熱機理示意圖

圖2 中空玻璃溫差傳熱機理示意圖

  如圖2所示,要降低中空玻璃的傳熱系數,需減少熱輻射、對流傳熱以及熱傳導,通常采取的手段為采用單片或多片Low-E玻璃(單銀、雙銀或三銀)、充入惰性氣體、增加腔體的數量或者腔體的厚度。本文重點討論充入氬氣對玻璃的傳熱系數K值帶來的影響。

  氬氣簡介

  眾所周知,氬氣是惰性氣體的一種,具有無色、無味、無毒的特性,同時具有穩定性。在空氣中,其含量約占1%,與氪氣和氙氣等相比,最經濟的惰性氣體。二者的物理性能對比如表1,由表1可見,氬氣的密度、動態粘度高于空氣,導熱系數和比熱容低于空氣。充入中空玻璃中,可減緩中空玻璃內的熱對流和熱傳導,從而減弱整體中空玻璃的導熱能力,傳熱系數K值得以降低。

  關于不同厚度,不同氣體的熱導如何計算?具體計算可以參考標準JGJ 113中的附錄A或者JGJ/T 151中的6.3。

表1 氬氣和空氣特性對比

 氬氣和空氣特性對比

  充入氬氣后傳熱系數K值的變化

雙玻傳熱系數K值隨Ar濃度的變化

圖3 雙玻傳熱系數K值隨Ar濃度的變化

  由圖3可見,無論是我們分析的那種玻璃,隨氬氣含量的增加,其傳熱系數顯著降低。以單銀+白玻為例,氬氣含量從0-100%,傳熱系數從1.86下降到1.59;三銀+白玻,傳熱系數從1.64下降到1.34。

三玻傳熱系數K值隨Ar濃度的變化

圖4 三玻傳熱系數K值隨Ar濃度的變化

  由圖4可見,隨氬氣含量的增加,其傳熱系數顯著降低。以單銀+白玻+白玻為例,氬氣含量從0-100%,傳熱系數從1.36下降到1.17;三銀+白玻+白玻,傳熱系數從1.24下降到1.02。

  充入氬氣后遮陽系數Sc和相對增熱RHG的變化

  表2 為不同玻璃結構的Sc和相對增熱RHG隨氣體成分的變化,供大家參考。

表2 Sc及RHG隨氣體成分的變化

 Sc及RHG隨氣體成分的變化

  結論:

  由本文的分析可見,中空玻璃腔體是否充氬氣以及氬氣的含量,對傳熱系數K值影響較大,對遮陽系數Sc和相對增熱RHG有一定影響,但影響稍小。此外,充惰性氣體后,能夠較好的保護Low-E膜層尤其是離線Low-E膜,使其更加長久耐用,從而延長中空玻璃的壽命。同時,充惰性氣體的玻璃的隔聲性能也會有所提高。

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