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充气中空玻璃隔热性能的提高

低辐射镀膜玻璃在上世纪80年代曾是令人兴奋的新型产品,那么“充气”是否在90年代能够成为主要改善中空玻璃性能的方法呢?

  为什么要充气?

  当PPG和LOF对他们具有20年“玻璃优势”的中空玻璃开始充气时,还是一个相对比较新的概念,美国很多使用有机密封胶的中空玻璃生产企业开始在生产中空玻璃上考虑充气。充气在欧洲是1972开始起步,现在已经非常成功,因为他们的油价很高(比美国高6倍),这使得欧洲在节能意识上比美国更胜一筹。正因为这样,欧洲市场传统上在中空玻璃节能工艺开发方面就已经是先锋了。例如低辐射镀膜玻璃,在美国之前欧洲就已经大面积使用了。

  在欧洲,德国是制定充气标准的先锋之一。这些标准,已经被纳入德国DIN测试标准,在其他很多国家都被作为模范,尤其是在充气中空玻璃质量控制项目上。

  充气被认为是相对较新的实践,首次开发是在1935年,那时候是为通过充气认定不同气体的导热率为课题申请的专利。在1957年,A.Krings和J.T.Olink发表了一篇关于充气中空玻璃的论文,里面包括了一些热传导测量等基本信息。

  在60年代,许多企业开始开发充气工业化应用的机械设备。一些企业之前有医疗行业气体应用方面的经验,然后根据既有经验把它应用到了玻璃行业。

  自70年代中期起,充气已经在欧洲盛行。欧洲大陆主要市场,如奥地利,比利时,丹麦,德国,荷兰,挪威和瑞士,加起来充气中空玻璃的面积有2亿6千万平方英尺。

  随着北美市场对节能需求与日俱增,充气中空玻璃开始被公认为可以使门窗的热工性能得到更好地改善。

  充气的好处

  充气通常被用来加强隔热和隔声。最普遍被应用的气体为氩气和六氟化硫(SF6)。为了使得热工性能最大化,充气通常都是与低辐射镀膜玻璃一起结合使用。

  通过充气替换掉中空玻璃密闭气腔层内的空气,可以降低中空玻璃导热性能,从而使其U-值得以改善,或者通过降低声速来增强隔声。

  热工性能的改善

  能量通过三种途径经中空玻璃传递:传导,对流和辐射。

  传导造成的热损失发生是因为热能总是流向较低温度的方向。气体,比空气密度大,降低了建筑物的热能在冬天向外流动的速度,同时在夏天减少了户外热能的进入。对流是气体在玻璃片中间隔层内活动产生的热传递,特定的气体类型和密闭的间隔层对此有巨大的影响。充气通常不会影响热辐射通过中空玻璃传递热能。不过,SF6对辐射有一些影响,是因为它会吸收红外辐射的特定波长。

  表1

  双玻单腔中空玻璃

  两片没有镀膜的玻璃

  数据来源:

  (1) Forschungingstitutfuer Waermeschutz, Munich (1978)

  (2) Architectural Testing, York (1982)

  (3) Glaeser (1977)

  试验样片尺寸:31.5″× 31.5″

  混合气体比例,氩气/SF6如下:

  1/4″,间隔层=10-90, 3/8″间隔层=30-70, 1/2″,间隔层=80-20

  表2 三玻两腔中空玻璃

  三片没有镀膜的玻璃

  数据来源:

  Forschungingstitut fuer Waermeschutz, Munich (1978)

  Architectural Testing, York (1982)

  试验样片尺寸:31.5″×31.5″

  混合气体比例,氩气/SF6如下:

  1/4″间隔层=10-90,5/6″间隔层=80-20

  表3

  双玻单腔中空玻璃

  一片有低辐射镀膜的玻璃(E=0.30)

  一片没有镀膜的玻璃

  数据来源:

  Glaverbel,Brussels(1988)

  试验样片尺寸:31.5″×31.5″

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