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中空玻璃“充氬氣”與“不充氬氣”的區(qū)別到底有多大？

  隨著建筑節(jié)能意識(shí)的逐步提高，其透明部分玻璃的保溫隔熱性能成為大家關(guān)注的焦點(diǎn)。提高玻璃保溫隔熱性能的途徑目前有：1)采用高性能Low-E玻璃;2)增加玻璃和腔體數(shù)量，如雙玻單腔增加到三玻兩腔，甚或四玻三腔;3)改變腔體內(nèi)氣體成分，如充氬氣/氪氣，氬氪混合等惰性氣體;4)將氣體抽走，制成真空玻璃;5)增加中空玻璃內(nèi)腔體厚度等等。

  本文重點(diǎn)介紹一下中空玻璃內(nèi)部為什么要充氬氣?究竟能起到什么作用?

  溫差傳熱主要通過降低玻璃的傳熱系數(shù)K來控制，太陽輻射傳熱主要通過調(diào)節(jié)太陽能總透射比g和紅外熱能總透射比gIR來加以控制。

圖1 熱量傳遞基本原理圖

圖2 中空玻璃溫差傳熱機(jī)理示意圖

  如圖2所示，要降低中空玻璃的傳熱系數(shù)，需減少熱輻射、對流傳熱以及熱傳導(dǎo)，通常采取的手段為采用單片或多片Low-E玻璃(單銀、雙銀或三銀)、充入惰性氣體、增加腔體的數(shù)量或者腔體的厚度。本文重點(diǎn)討論充入氬氣對玻璃的傳熱系數(shù)K值帶來的影響。

  眾所周知，氬氣是惰性氣體的一種，具有無色、無味、無毒的特性，同時(shí)具有穩(wěn)定性。在空氣中，其含量約占1%，與氪氣和氙氣等相比，經(jīng)濟(jì)的惰性氣體。二者的物理性能對比如表1，由表1可見，氬氣的密度、動(dòng)態(tài)粘度高于空氣，導(dǎo)熱系數(shù)和比熱容低于空氣。充入中空玻璃中，可減緩中空玻璃內(nèi)的熱對流和熱傳導(dǎo)，從而減弱整體中空玻璃的導(dǎo)熱能力，傳熱系數(shù)K值得以降低。

  關(guān)于不同厚度，不同氣體的熱導(dǎo)如何計(jì)算?具體計(jì)算可以參考標(biāo)準(zhǔn)JGJ 113中的附錄A或者JGJ/T 151中的6.3。

表1 氬氣和空氣特性對比

充入氬氣后傳熱系數(shù)K值的變化

圖3 雙玻傳熱系數(shù)K值隨Ar濃度的變化

  由圖3可見，無論是我們分析的那種玻璃，隨氬氣含量的增加，其傳熱系數(shù)顯著降低。以單銀+白玻為例，氬氣含量從0-100%，傳熱系數(shù)從1.86下降到1.59;三銀+白玻，傳熱系數(shù)從1.64下降到1.34。

圖4 三玻傳熱系數(shù)K值隨Ar濃度的變化

  由圖4可見，隨氬氣含量的增加，其傳熱系數(shù)顯著降低。以單銀+白玻+白玻為例，氬氣含量從0-100%，傳熱系數(shù)從1.36下降到1.17;三銀+白玻+白玻，傳熱系數(shù)從1.24下降到1.02。

充入氬氣后遮陽系數(shù)Sc和相對增熱RHG的變化

表2 為不同玻璃結(jié)構(gòu)的Sc和相對增熱RHG隨氣體成分的變化，供大家參考。

表2 Sc及RHG隨氣體成分的變化

  由本文的分析可見，中空玻璃腔體是否充氬氣以及氬氣的含量，對傳熱系數(shù)K值影響較大，對遮陽系數(shù)Sc和相對增熱RHG有一定影響，但影響稍小。此外，充惰性氣體后，能夠較好的保護(hù)Low-E膜層尤其是離線Low-E膜，使其更加長久耐用，從而延長中空玻璃的壽命。同時(shí)，充惰性氣體的玻璃的隔聲性能也會(huì)有所提高。