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中空玻璃的暖边技术的产生

2019-09-28 17:44:50

对中空玻璃而言,暖边技术已成为一个工业词汇。在经历了几十年的发展之后,中空玻璃的结构都基本相似,但随着材料科学的发展,玻璃的物理化学性能得到很大的改进,镀膜玻璃以及各种高分子材料的组合应用,使得中空玻璃的隔热性能产生很大的变化,能满足各种不同场合的需要。发达国家都能根据具体的使用要求设计出各种类型的中空玻璃,并不断开发出暖边间隔物的新品种。我国建设部也已把中空玻璃列为推广应用的建材节能产品之一,这使我国中空玻璃的研制和生产面临着良好的发展机遇。

  中空玻璃由两片或两片以上的玻璃板组合而成,玻璃板之间用边缘密封系统进行间隔,中间充以气体。玻璃板可以是普通平板玻璃、钢化玻璃或Low-E玻璃,这根据中空玻璃的使用地点及所起的作用而选定。玻璃板之间的气体必须干燥,可以是空气、氩气或其他特殊气体,内用分子筛保持气体干燥。边缘密封系统种类繁多,主要为间隔条(框)、密封胶和分子筛。间隔条在两层玻璃之间,起分隔玻璃板的作用,四周用密封胶进行封边,使玻璃粘合在一起,并防止层内气体外溢。

  当中空玻璃两侧有两种不同温度的流体时,通过其中间部分和边缘部分的热量大小是不同的。热量通过玻璃板的方式都是导热和辐射,其热阻也相同。被间隔的气体主要产生导热,也可能发生对流换热。中空玻璃的隔热能力主要来自密封着的空气层,在温度为20℃时,空气的导热系数为0.026W/(m·K),而普通透明玻璃板的导热系数为0.76W/(m·K),其比值为1:29。中空玻璃密封的空气层内,对流换热所占的份额较小,基本为导热方式,所以能较大程度地提高中空玻璃的热阻。

  在中空玻璃的边部,由于密封系统与玻璃板紧密接触,所以是多层平壁之间的传导传热。间隔条材质的导热系数对热阻的影响极大,最初使用的铝质隔条导热系数大,热阻小。对中空部分而言,空气层厚度与间隔条尺寸接近,所以它们的热阻之比也近似于它们导热系数的比值。纯铝的导热系数为202W/(m·K),铝合金的导热系数一般也在130~150W/(m·K),所以,边部的热阻远远小于中间部分。

  冬天时,建筑物中空玻璃其四周部分的热阻小,温度下降明显。由于室内具有一定湿度,空气中的水分碰到较低温度的玻璃板就被冷凝,在中空玻璃的边缘产生结露结霜现象,这既影响美观,又对密封材料造成损害。

  为改善中空玻璃四周部分热阻过小、容易结露结霜现象,研究方向集中在间隔条材质和间隔条形状的热性能上。结果表明,采用导热系数较低的材料替代传统的铝间隔条,能使内层玻璃周边温度比过去高,避免内层玻璃边缘处的结露。

  因此,导热系数小的各种材料以及各种形状的间隔条被大量研制出来,于是出现暖边技术这一术语。

  在建筑节能过程中,最初是普通中空玻璃,其后是Low-E玻璃,现在则是暖边技术的发展。传热的三种方式为导热、对流和辐射,降低中空玻璃的传热性能,可采用以下重要的技术手段:中空的Low-E玻璃可降低辐射热的透过,内充惰性气体以及配上暖边技术,可减小导热的作用,合理地控制间隔尺寸的大小,能消除对流换热的影响。较高档的建筑玻璃构件都采用了这些方法,这在发达国家很普遍。

  高分子技术的发展,使能设计出具有各种性能的间隔系统,能显著地改善窗户的特性。当前暖边技术的发展主要为两个方面,首先是更加注重间隔物的隔热性能,如采用管状、发泡高分子材料等,以满足不断提高节能要求的标准;其次是在材料设计上,较多地使用抗气体扩散的箔片(有时采用极薄的不锈钢片)、薄膜粘接的应用与新型镀膜玻璃的结合等。先进的高分子挤压技术能制成各种形状的间隔物,使之能够用在各种新式窗户,如弯曲的窗户、冷藏展示柜等不同场合。同时,也非常注重降低生产成本,使产品在市场上更有竞争力。

  在发达国家,2、3代的暖边间隔条产品不断出现,并仍然集中力量研究开发暖边技术,暖边技术肯定会在原先基础上不断演绎、发展。这给我们的启示是,中空玻璃的制作应根据市场需求的实际情况而确定,做到量体裁衣,物尽所用,使其发挥应有的作用。

  对中空玻璃的研究,应将重点放到暖边技术的开发应用上,在该领域,有很多新型材料、新型结构可以被研制出来,研究开发的空间较大。此外,继续研制和生产高隔热、高耐久性、高舒适感的新型中空玻璃仍是今后的发展方向。