【技术】影响中空玻璃性能的因素及产品适用性探讨

　　引言

　　随着我国国民经济的发展和人民生活水平的提高，中空玻璃已普遍应用于高层住宅、大型商场、写字楼等建筑物。Low-E玻璃对太阳光中的近红外线和周围环境中的远红外线具有低的辐射率，大大降低了辐射传热方式的传热量，使得用Low-E玻璃制作的中空玻璃隔热效果更优、产品的适用范围更广。目前国内市场中空玻璃种类非常多，为帮助用户和建筑商选用合适的中空玻璃，有必要对影响中空玻璃性能的因素和中空玻璃的区域适用性作一探讨。

　　1 影响中空玻璃节能性能的因素

　　1.1　所用玻璃的影响

　　无论是单腔中空玻璃还是双腔中空玻璃，可以采用白玻组成中空玻璃，也可采用热反射镀膜玻璃组成中空玻璃，还可采用Low-E镀膜玻璃组成中空玻璃，中空玻璃的性能与所采用的玻璃直接相关。

　　1.2　间隔层气体类型的影响

　　一般情况下，中空玻璃的导热系数比单片玻璃低一半左右，其原因在于中空玻璃内干燥的空气间隔层的隔热作用。如果把间隔层气体换成氩气、氪气等惰性气体，由于惰性气体的分子量大、导热系数很低(空气0.024W/mK;氩气0.016W/mK)，会提高气体间隔层的热阻，从而提高中空玻璃的隔热性能。考虑到氩气在空气中含量丰富，提取比较容易，使用成本低，所以为大多数工厂使用。需要说明的是，充入惰性气体，在中空玻璃厚度不变的情况下，提高隔热系数的同时，遮阳系数和可见光透过率不变。

　　1.3　气体间隔层厚度的影响

　　目前，国内市场所用的中空玻璃气体间隔层厚度为6 mm、9 mm、12 mm等，主要是由所采用的铝间隔条所决定的。气体间隔层的厚薄与间隔层的热阻有直接关系。在所用玻璃、密封胶、气体种类相同的情况下，气体间隔层越厚，间隔层热阻越大。其原因是气体间隔层越厚，气体分子传导传热的距离越大，使传热变得困难，相当于增大了气体间隔层热阻。但气体间隔层的厚度达到一定程度后，增加气体间隔层的厚度，热阻不再增加或有减小的趋势。这是因为当气体间隔层厚度增大到一定程度后，气体在玻璃之间温差的作用下就会产生一定的对流过程，从而减低了气体层增厚的作用。

　　1.4　间隔条类型的影响

　　通常在工厂应用中，大多数中空玻璃的间隔框都用铝材料。间隔框材料的性能对中空玻璃的隔热系数有一定影响。铝条重量轻、易于加工，但其导热系数大，会导致中空玻璃的边部热阻降低。尤其在冬天室外气温特别寒冷的情况下，玻璃的边部会有结露现象，会降低中空玻璃的隔热性能。现在市场上已有用间隔胶条等暖边技术来取代铝间隔条制作中空玻璃，可大大降低中空玻璃边部的传热系数，有效地减少了边部结霜现象，保证了中空玻璃在寒冷地区的使用性能。

　　1.5　中空玻璃安装角度的影响

　　常规来说，中空玻璃都是垂直安装使用的。但中空玻璃的应用范围越来越广泛，如果中空玻璃应用于温室或采光屋顶，其安装角度将会发生改变。当中空玻璃由垂直变为倾斜安装时，增大的受光面积使之成为阳光集热器，其隔热性能也会因间隔腔内气体对流的增加而下降30%以上。主要原因是当倾斜安装使用的时侯，中空玻璃内部间隔层气体的对流状态会变得剧烈，这必将降低气体对热量的热阻能力，最终导致中空玻璃的隔热能力变差。

　　2　中空玻璃在不同气候区域的适用性

　　选择中空玻璃要考虑很多方面的因素，如外观颜色、光学性能、节能指标、所耗费用等。不同中空玻璃组合会有不同的指标，用户和建筑商要综合考虑各方面因素，来选择适于自己的产品。表1为3种典型的中空玻璃性能特点，以此为例来说明中空玻璃的区域实用性。

　　2.1　北方地区

　　在寒冷的北方地区，夏天短暂，冬季时间较长。①若用双白中空玻璃，会使整个年度的取暖费用和制冷费用都较高，居室所需的最大暖气量会较大，且在极冷的环境条件下，房间的热舒适性差，窗子的抗结露性能差;②选用热反射中空玻璃，在夏季的短时间内，会有助于节约室内空调费用，冬天则无助窗子的节能效果;③而Low-E中空玻璃具有低的传热系数，能阻挡暖气等产生的远红外线逸出室外，最为实用。采用具有低遮阳系数的Low-E中空玻璃，夏天时可有助于降低空调费用。采用具有高的遮阳系数的Low-E中空玻璃，能使房屋在冬天有效利用太阳能，更能节约冬天的取暖费用，同时居室所需的最大暖气量都会较低。

　　2.2　中部地区

　　在气候适中的中部地区，夏天既需要空调制冷，冬天又需要暖气取暖。①双白中空玻璃价格低，透光性好，光线自然舒服。但夏天会消耗较多的制冷费用，冬天需要较大的取暖供气量;②采用热反射中空玻璃，夏天的制冷功率会得到降低，冬天无助于保持室内的温暖;③采用遮阳型Low-E中空玻璃，既可以起到夏天遮挡阳光，节约制冷费用，又可起到冬天保温，减少取暖费用的目的。

　　2.3　南方地区

　　南方，气候炎热，日照充足，冬天无需采暖。①双白中空玻璃的可见光透过率和太阳能透过率都很高，起不到节能效果;②采用热反射中空玻璃，会减低房屋炎炎夏天的太阳能摄入量，使房间内光线柔和舒适，节约空调费用。③采用具有高遮阳系数的Low-E中空玻璃，夏天仍会有过多的太阳能进入室内，无助于降低室内温度。采用具有低遮阳系数的Low-E中空玻璃，可有效降低太阳能进入室内的量，其节约的空调制冷费用要比高遮阳系数的Low-E中空玻璃节约费用好得多，还可降低制冷所需的最大功率。缺点是玻璃购置费用较高。

　　3　结语

　　中空玻璃的广泛应用大大促进了建筑节能的发展步伐，同时建筑节能标准要求的逐步提高也必将促使中空玻璃不断实现更加优良的节能特性。正确地认识和使用中空玻璃，充分发挥中空玻璃的各项作用，是科研机构和中空玻璃制造商的责任和义务。我国建筑行业中空玻璃的应用正处于迅猛发展的势头，随着可持续发展观念和建筑节能意识的逐步深入，高性能的中空玻璃产品必将得到不断的发展和拥有更加广阔的市场前景。