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中空玻璃窗材料对传热性能影响的分析

2019-12-21 10:53:09

中空玻璃是用两片或多片玻璃以有效支撑均匀隔开并周边密封,使玻璃层内形成有干燥气体空间的玻璃制品。按中空腔内所含气体分为两类:中空腔内为空气的是普通中空玻璃,中空腔内充人氩气、氪气等气体的为充气中空玻璃。其玻璃可采用平板玻璃、镀膜玻璃、夹层玻璃、钢化玻璃、防火玻璃、半钢化玻璃和压花玻璃等。边部密封材料应能够满足气体密封性能并能保持中空玻璃的结构稳定。通常用于中空玻璃的密封胶有聚硫密封胶、硅酮密封胶、丁基密封胶和聚氩酯密封胶等。间隔材料可为铝间隔条、不锈钢间隔条、复合材料间隔条、复合胶条等。国内研发了热塑性间隔条。真空玻璃窗型材主要有:铝合金隔热型材、塑料型材、铝木复合型材和玻璃钢型材间。非隔热铝合金型材不能用于中空玻璃窗,因为其传热很快,用在中空玻璃上就没有意义了。中空玻璃窗是通常两片或多片玻璃用灌满分子筛的铝间隔条将其周边分开并用密封胶条密封,在玻璃层内形成干燥气体空间或灌人惰性气体的产品。
  中空玻璃窗的传热性能受到构成窗的各种材料、生产工艺和施工工艺的影响,下面对这些因素分别进行简要分析。
  1、玻璃
  主要有普通平板玻璃、镀膜玻璃、夹层玻璃、钢化玻璃、防火玻璃和半钢化玻璃、压花玻璃等。以江苏省为例规定,单中空层中空玻璃的厚度不应小于5mm;居住用建筑外窗不提倡使用Low-E玻璃,而提倡采用外遮阳系统,若采用Low-E玻璃,其外窗冬季遮阳系数不得小于0.6,以避免对冬季阳光的遮挡。
  2、间隔条
  间隔条材料的导热率如下:聚丙烯为0.22W/(m·K)、不锈钢为17.0W/(m·K)、铝为160W/(m·K)。对于一个间隔条来说若∑(d*λ)≤0.007W/(m·K)成立,则称之为暖边条系统(d为所用材料厚度)。根据计算,铝间隔条的计算结果为0.112W/K,远大于0.007W/K,所以定义为冷边系统。铝间隔条是目前中空玻璃窗最常用的间隔条,由于其传热快,因而通过中空玻璃窗边缘的热量损失较大,从而导致整窗的传热系数大,因而选择合理的线传热系数较低的间隔条成为中空玻璃窗的发展方向。比如不锈钢间隔条、热塑性间隔条等暖边间隔条都是不错的选择。有些暖边间隔条以降低中空玻璃的密封寿命为代价,甚至与有的密封胶不相容,或导致镀膜玻璃的氧化,这些材料则不能使用。总之选择性价比高的暖边间隔条应成为中空玻璃窗选用间隔条的趋势。
  3、密封胶
  中空玻璃窗采用金属间隔条时一般要用二道密封。第一道密封胶使用丁基热熔密封胶,第二道密封胶可使用硅酮胶、聚硫胶或聚氩酯胶等。新修订的GB11944-2012《中空玻璃》标准规定:中空玻璃的预期使用寿命至少应为15年。中空玻璃内分子筛的吸水量达到饱和,即意味着其寿命的终结。密封胶是水汽进出中空玻璃腔的主要通道。第一道密封胶采用热熔型密封胶,除了密封的作用外,最主要的是起到定位的作用。中空玻璃第二道密封胶采用化学固化型密封胶,作用是将玻璃和间隔条粘结成一个完整的中空玻璃单元,该单元具有一定的强度和弹性恢复性能,保证中空玻璃不变形,同时也具有良好的粘结性和密封性,保证中空玻璃的使用寿命。研究表明:PS型(聚硫密封胶)第二道密封胶是有框中空玻璃、充气中空玻璃外道密封的首选材料。比硅酮密封胶(SR)使用寿命长。
  4、中空层气体
  中空玻璃窗中空层气体可以是干燥空气或惰性气体,惰性气体有氩气(Ar)、氪气(Kr)和人造惰性气体六氟化硫(SF6)。通常采用的是氩气(Ar),因为它的价格最便宜,最容易获取,而S凡由于环保方面的原因而不再使用。充气中空玻璃的惰性气体充气量应不小于85%,由于氢气的导热系数为0.016W/(m·K),而干燥空气为0.024W/(m·K),因而充人氩气的中空玻璃可以改善其传热性能。
  5、嵌缝用密封胶和密封胶条
  嵌缝填充胶应使用中性硅酮密封胶,不得使用酸性硅酮胶。密封胶条应选用三元乙丙橡胶、氯丁橡胶、硅橡胶等热塑性弹性密封条,不得使用PVC密封胶条;推拉窗应使用硅化加片毛条,不得使用非硅化毛条,主要是提高其耐久性。
  6、干燥剂
  一般采用3A孔位的分子筛作干燥剂,应符合GB/T10504-2008《3A分子筛》的规定。用于中空玻璃的其他干燥剂的性能应不低于GB/T10504-2008或者其他相关标准的要求。
  7、窗框、扇用型材
  中空玻璃窗框、扇主要使用铝合金隔热型材、塑料型材、玻璃钢型材和铝木复合型材,其耐老化性能、保温性能和性价比等都比较高。非隔热铝合金型材不得用于中空玻璃窗。