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中空玻璃“充氩气”与“不充氩气”的区别到底有多大?

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随着建筑节能意识的逐步提高,其透明部分玻璃的保温隔热性能成为大家关注的焦点。提高玻璃保温隔热性能的途径目前有:1)采用高性能Low-E玻璃;2)增加玻璃和腔体数量,如双玻单腔增加到三玻两腔,甚或四玻三腔;3)改变腔体内气体成分,如充氩气/氪气,氩氪混合等惰性气体;4)将气体抽走,制成真空玻璃;5)增加中空玻璃内腔体厚度等等。

本文重点先容一下中空玻璃内部为什么要充氩气?究竟能起到什么作用?


建筑玻璃是如何传热的?


首先,大家来了解一下建筑玻璃是如何传热,如图1所示,通过透明部分玻璃的传热包括两种方式,分别为温差传热和太阳辐射传热。由于传热方式不同,要提升玻璃质量和性能,采取的相应技术手段也有所不同。


温差传热主要通过降低玻璃的传热系数K来控制,太阳辐射传热主要通过调节太阳能总透射比g和红外热能总透射比gIR来加以控制。


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图1 热量传递基本原理图


中空玻璃传热系数K值的影响因素


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图2 中空玻璃温差传热机理示意图


如图2所示,要降低中空玻璃的传热系数,需减少热辐射、对流传热以及热传导,通常采取的手段为采用单片或多片Low-E玻璃(单银、双银或三银)、充入惰性气体、增加腔体的数量或者腔体的厚度。本文重点讨论充入氩气对玻璃的传热系数K值带来的影响。


氩气概况


众所周知,氩气是惰性气体的一种,具有无色、无味、无毒的特性,同时具有稳定性。在空气中,其含量约占1%,与氪气和氙气等相比,最经济的惰性气体。二者的物理性能对比如表1,由表1可见,氩气的密度、动态粘度高于空气,导热系数和比热容低于空气。充入中空玻璃中,可减缓中空玻璃内的热对流和热传导,从而减弱整体中空玻璃的导热能力,传热系数K值得以降低。


关于不同厚度,不同气体的热导如何计算?具体计算可以参考标准JGJ 113中的附录A或者JGJ/T 151中的6.3。


表1 氩气和空气特性对比


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充入氩气后传热系数K值的变化


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图3 双玻传热系数K值随Ar浓度的变化


由图3可见,无论是大家分析的那种玻璃,随氩气含量的增加,其传热系数显著降低。以单银+白玻为例,氩气含量从0-100%,传热系数从1.86下降到1.59;三银+白玻,传热系数从1.64下降到1.34。


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图4 三玻传热系数K值随Ar浓度的变化


由图4可见,随氩气含量的增加,其传热系数显著降低。以单银+白玻+白玻为例,氩气含量从0-100%,传热系数从1.36下降到1.17;三银+白玻+白玻,传热系数从1.24下降到1.02。


充入氩气后遮阳系数Sc和相对增热RHG的变化


表2 为不同玻璃结构的Sc和相对增热RHG随气体成分的变化,供大家参考。


表2 Sc及RHG随气体成分的变化


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结论:

由本文的分析可见,中空玻璃腔体是否充氩气以及氩气的含量,对传热系数K值影响较大,对遮阳系数Sc和相对增热RHG有一定影响,但影响稍小。此外,充惰性气体后,能够较好的保护Low-E膜层尤其是离线Low-E膜,使其更加长久耐用,从而延长中空玻璃的寿命。同时,充惰性气体的玻璃的隔声性能也会有所提高。

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