中空玻璃的k值
2000年2月18日國家建設(shè)部俞正聲部長簽署了《關(guān)于民用建筑節(jié)能管理規(guī)定》中華人民共和國建設(shè)部令。該規(guī)定對包括建筑門窗的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，政策及實(shí)施的時間作了政策性的規(guī)定。
在實(shí)踐中，如何具體測試影響中空玻璃節(jié)能性能的指標(biāo)即熱傳導(dǎo)值K值(或U值)，人們的認(rèn)識是比較混亂的。有的認(rèn)為中空玻璃的K值(或U值)應(yīng)該是中點(diǎn)玻璃的K值，有的認(rèn)為中空玻璃K值應(yīng)該是中空玻璃上幾處不同點(diǎn)的平均值。結(jié)果，對同一中空玻璃，采用不同方法測試所得到的K值卻是不同的。 可見，實(shí)踐迫切需要理論給予指導(dǎo)。我們認(rèn)為，測試中空玻璃K值的方法必須同時滿足準(zhǔn)確和科學(xué)兩個基本條件。準(zhǔn)確，要求K值必須而且能夠反應(yīng)出某一中空玻璃的確切的熱傳導(dǎo)值。比如，使用溫暖邊緣隔條制成的中空玻璃與傳統(tǒng)的鋁隔條中空玻璃的熱傳導(dǎo)值是不同的�？茖W(xué)，要求測試中空玻璃的方法必須有實(shí)踐和理論方面的依據(jù)，反應(yīng)實(shí)際情況。實(shí)際情況是，玻璃邊緣的熱傳導(dǎo)系數(shù)與玻璃中點(diǎn)的熱傳導(dǎo)系數(shù)是不同的。 本文擬對北美中空玻璃協(xié)會對中空玻璃的K值(即熱傳導(dǎo)值)的規(guī)定及其測試方法作以下介紹，拋磚引玉。
一、基本概念
首先應(yīng)明確幾個彼此相關(guān)但又不同概念，它們是中空玻璃的綜合K值(或U值)，中空玻璃中點(diǎn)的K值，中空玻璃邊緣的K值，及中空玻璃間隔條的K值。中空玻璃綜合K值是中空玻璃中點(diǎn)、邊緣和間隔條K值的加權(quán)平均數(shù)。
1.中空玻璃邊緣K值
中空玻璃邊緣定義為距離間隔條內(nèi)側(cè)63.5mm(21/2英寸)間隔的條形面積。中空玻璃邊緣K值是在此面積上所測試得到的。
2.中空玻璃間隔條K值
中空玻璃間隔條K值是間隔條本身的K值。不同的隔條的K值不同。鋁隔條K值>不銹鋼隔條>舒適膠條>超級間條。
3.中空玻璃的面積
中空玻璃面積是可視面積和鑲嵌在窗框內(nèi)的面積之合。
4.中空玻璃中點(diǎn)的K值
中空玻璃中點(diǎn)定義為整個中空玻璃的面積減去中空玻璃邊緣的條形面積。（如圖1） 
圖片附件:t1.jpg 36.72K
5.K值之間的關(guān)系
在中空玻璃的幾個K值之間，中點(diǎn)K值非常大，間隔條的K值較小，邊緣K值受間隔條K值影響較直接也非常大，中空玻璃綜合K值是它們的加權(quán)平均數(shù)。
二、測試方法
測試中空玻璃K值的方法有二：
通過測試中空玻璃窗戶來取得中空玻璃的綜合K值和測試中空玻璃本身的K值取得中空玻璃的綜合K值。本文采取測試中空玻璃的綜合K值的方法。
采用WINDOW3.1和FRAME3.0軟件對不同間隔條、LOW－E玻璃和氬氣等變量對中空玻璃K值的影響進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬。
三、測試結(jié)果
1.中空玻璃密封結(jié)構(gòu) 檢驗(yàn)的中空玻璃的密封結(jié)構(gòu)是中空玻璃行業(yè)廣泛使用的。按間隔條分類有溫暖邊緣隔條和傳統(tǒng)的金屬隔條兩大類，按密封結(jié)構(gòu)分為單道密封和雙道密封。(詳見表1）
表1 計(jì)算機(jī)模擬的密封中空玻璃系統(tǒng)一覽表
| 間隔條 | 密封結(jié)構(gòu) | 密封膠 |
| 彈性的硅酮隔條 | 逆向雙道密封 | 熱隔丁基膠 |
| 玻璃纖維隔條 | 雙道密封 | 聚胺酯 |
| 不銹鋼U型隔條 | 單道密封 | 熱熔丁基膠 |
| 不銹鋼U型隔條 | 雙道密封 | 聚胺酯 |
| 強(qiáng)化塑料/金屬合成條 | 雙道密封 | 聚胺酯 |
| 鋁帶/丁基合成隔條 | 單道密封 | 復(fù)合丁基膠 |
| 鋁隔條 | 雙道密封 | 聚胺酯 |
表二按不同間隔條的高度合密封膠較小厚度給出中空玻璃的相應(yīng)的不同密封結(jié)構(gòu)(詳見表2)。
表2 間隔條規(guī)格
| 間隔條 | 間隔條高度mm | 密封膠較小厚度 | 邊緣密封高度mm |
| 雙道密封彈性的硅酮間隔條 | 6.35 | 4.76 | 11.11 |
| 雙道密封玻璃纖維隔條 | 8.76 | 3.18 | 11.93 |
| 單道密封不銹鋼U型間隔條 | 7.62 | 1.27 | 8.89 |
| 雙道密封不銹鋼U型間隔條 | 7.62 | 3.18 | 10.80 |
| 雙道密封強(qiáng)化塑料/金屬合成條 | 8.38 | 3.18 | 11.56 |
| 單道密封鋁帶/丁基合成隔條 | 8.53 | 8.53 | |
| 雙道密封鋁隔條 | 8.00 | 3.18 | 11.18 |
2.不同節(jié)能窗技術(shù)對中空玻璃綜合U值改善程度
圖三給出不同節(jié)能窗技術(shù)對中空玻璃綜合U值改善程度的幾種情況。從圖中可見，LOW－E鍍鏌對中空玻璃綜合U值的改善貢獻(xiàn)非常大，間隔條較小，惰性氣體氬氣位于二者之間(詳見圖二、三、四)。 圖片附件:t2.jpg 20.71K
圖片附件:t3.jpg 30.31K
圖片附件:t4.jpg 32.85K
3.中空玻璃窗的綜合U值是玻璃規(guī)格的函數(shù)
圖四表示中空玻璃窗的綜合U值是玻璃規(guī)格的函數(shù)。玻璃規(guī)格越大，中空窗的綜合K值就越接近玻璃中點(diǎn)的K值。不同的中空玻璃技術(shù)對中空玻璃綜合K值的改善也是玻璃規(guī)格大小的函數(shù)。
4.不同間隔條對中空玻璃密封系統(tǒng)的K值影響是不同的
使用不同間隔條的中空玻璃密封系統(tǒng)的K值由表三給出。
表3 中空玻璃綜合K值
規(guī)格：610mm*1219mm，空氣層 16mm
| 白玻 | 0.2LOW-e | 0.1LOW-e | 0.2LOW-e氬氣 | 0.1LOW-e氬氣 | |
| 中空玻璃中點(diǎn) | 2.79 | 2.01 | 1.83 | 1.75 | 1.54 |
| 彈性的硅酮隔條 | 2.86 | 2.13 | 1.96 | 1.89 | 1.70 |
| 玻璃纖維隔條 | 2.87 | 2.15 | 1.99 | 1.92 | 1.72 |
| 不銹鋼U型隔條（單道密封） | 2.92 | 2.20 | 2.04 | 1.96 | 1.77 |
| 強(qiáng)化塑料/金屬合成條 | 2.93 | 2.22 | 2.06 | 1.99 | 1.79 |
| 不銹鋼U型隔條（雙道密封） | 2.94 | 2.23 | 2.06 | 1.99 | 1.80 |
| 鋁帶/丁基合成隔條 | 2.97 | 2.26 | 2.09 | 2.02 | 1.83 |
| 鋁隔條 | 3.08 | 2.39 | 2.22 | 2.16 | 1.97 |
表中列出白玻、兩種不同LOW－E玻璃充惰性氣體和補(bǔ)充惰性氣體等五種情況。中空玻璃的規(guī)格為610mm×1219mm，空氣層：16mm。LOW－E玻璃分硬鍍膜和軟鍍鏌兩種硬鍍鏌的輻射率等于0.20，軟鍍饃輻射率是0.10。LOW－E玻璃鍍鏌面放在中空玻璃的第三面(從外數(shù))。中空玻璃的中點(diǎn)U值、邊緣U值和邊緣密封面積的U值見附表(詳見附表：中空玻璃U值和K值)。
5.不同間隔是導(dǎo)致中空玻璃邊緣處溫度不同的較主要的原因
附表：中空玻璃U值和K值
| K值（w/m2c) | U值（BTU/HFT2F） | |||||||||
| 玻璃種類 | 玻璃中點(diǎn) | 玻璃邊緣 | 邊緣密封 | 綜合值 | 玻璃中點(diǎn) | 玻璃邊緣 | 邊緣密封 | 綜合值 | ||
| 雙道密封彈性 硅酮膠隔條 |
A B C D E |
2.79 2.01 1.83 1.75 1.54 |
2.91 2.23 2.08 2.02 1.84 |
3.38 3.04 2.96 2.93 2.84 |
2.86 2.13 1.96 1.89 1.70 |
0.49 1.35 0.32 0.31 0.27 |
0.51 0.39 0.37 0.36 0.32 |
0.60 0.54 0.52 0.52 0.50 |
0.50 0.38 0.35 0.33 0.30 |
|
| 雙道密封玻璃 纖維隔條 |
A B C D E |
2.79 2.01 1.83 1.75 1.54 |
2.94 2.27 2.12 2.06 1.89 |
3.52 3.21 3.13 3.10 3.02 |
2.87 2.15 1.99 1.92 1.72 |
0.49 0.35 0.32 0.31 0.27 |
0.52 0.40 0.37 0.36 0.33 |
0.62 0.57 0.55 0.55 0.53 |
0.51 0.38 0.35 0.34 0.30 |
|
| 單道密封 不銹鋼U型間隔條 |
A B C D E |
2.79 2.01 1.83 1.75 1.54 |
3.06 2.14 2.27 2.21 2.04 |
4.05 3.76 3.69 3.66 3.58 |
2.92 2.20 2.04 1.96 1.77 |
0.49 0.35 0.32 0.31 0.27 |
0.54 0.38 0.4 0.39 0.36 |
0.71 0.66 0.65 0.64 0.63 |
0.51 0.39 0.36 0.35 0.31 |
|
| 雙道密封 強(qiáng)化塑料/ 金屬合成隔條 |
A B C D E |
2.79 2.01 1.83 1.75 1.54 |
3.05 2.41 2.26 2.2 2.03 |
4.02 3.76 3.7 3.67 3.6 |
2.93 2.22 2.06 1.99 1.79 |
0.49 0.35 0.32 0.31 0.27 |
0.54 0.42 0.4 0.39 0.36 |
0.71 0.66 0.65 0.65 0.63 |
0.52 0.39 0.36 0.35 0.32 |
|
| 雙道密封 不銹鋼U型間隔條 |
A B C D E |
2.79 2.01 1.83 1.75 1.54 |
3.07 2.43 2.28 2.23 2.06 |
4.13 3.86 3.80 3.77 3.71 |
2.94 2.23 2.06 1.99 1.80 |
0.49 0.35 0.32 0.31 0.27 |
0.54 0.43 0.40 0.39 0.36 |
0.73 0.68 0.67 0.66 0.65 |
0.52 0.39 0.36 0.35 0.32 |
|
| 單道密封 鋁帶/ 丁基膠合成膠條 |
A B C D E |
2.79 2.01 1.83 1.75 1.54 |
3.16 2.54 2.39 2.34 2.17 |
4.57 4.34 4.28 4.25 4.18 |
2.97 2.26 2.09 2.02 1.83 |
0.49 0.35 0.32 0.31 0.27 |
0.56 0.45 0.42 0.41 0.38 |
0.8 0.76 0.75 0.75 0.74 |
0.52 0.4 0.37 0.36 0.32 |
|
| 雙道密封 鋁隔條 |
A B C D E |
2.79 2.01 1.83 1.75 1.54 |
3.56 2.76 2.62 2.57 2.42 |
5.19 5.02 4.97 4.95 4.9 |
3.08 2.39 2.22 2.16 1.97 |
0.49 0.35 0.32 0.31 0.27 |
0.59 0.49 0.46 0.45 0.43 |
0.91 0.88 0.88 0.87 0.86 |
0.54 0.42 0.39 0.38 0.35 |
|
表四列出各種節(jié)能技術(shù)條件下中空玻璃室內(nèi)一側(cè)邊緣處的平均溫度，并將此與中點(diǎn)處的溫度比較。表中的平均溫差的變化是隨間隔條的不同而變化的。平均邊緣溫度取值方法有二：中空玻璃垂直邊緣線的中點(diǎn)或邊緣處溫度的平均值。中空玻璃底邊緣處的溫度較表中列出的平均溫度高。
6.間隔條對改善中空玻璃邊緣的K值影響非常大 圖片附件:t5.jpg 35.54K
圖片附件:t6.jpg 31.84K
圖六表示不同中空玻璃節(jié)能技術(shù)對邊緣處的平均溫度改善的貢獻(xiàn)大小。LOW－E和氬氣對邊緣處的溫度改善影響很小，該處溫度的改善的絕大程度來自間隔條的貢獻(xiàn)。 圖片附件:t7.jpg 36.97K
LOW－E鍍鏌對中空玻璃的邊緣面積的影響可清楚地從圖七看出。LOW－E鍍鏌在中點(diǎn)玻璃附近對溫度升高影響非常大，而在接近邊緣處的影響較小。從另一方面看，溫暖間隔條在邊緣處對溫度影響非常大。
四、結(jié) 論
從附表不難得出以下結(jié)論：
中空玻璃邊緣密封處的K值(或U值)較低，中點(diǎn)玻璃K值(U值)較高，邊緣處K值(U值)處于二者之間，綜合值為它們的加權(quán)平均值。所以，籠統(tǒng)地說中空玻璃的K值等于多少是不準(zhǔn)確的。必須搞清楚所說的中空玻璃K值，是指玻璃中點(diǎn)的K值，邊緣密封處的K值，玻璃邊緣處的K值，還是中空玻璃綜合K值�！�
當(dāng)中空玻璃的玻璃種類一定的條件下，無論采用何種間隔條，中空玻璃的中點(diǎn)玻璃K值(或U值)是相等的。
當(dāng)玻璃種類一定的情況下，雖然使用不同隔條制作的中空玻璃中點(diǎn)玻璃處的K值(或U值)是相同的，但是在玻璃的邊緣處和邊緣密封處的K值(或U值)卻相差很大。
當(dāng)玻璃種類一定條件下，中空玻璃的綜合K值(或U值)的改善可以部分地通過采用溫暖邊緣間隔條來實(shí)現(xiàn)。
當(dāng)中空玻璃的間隔條一定的條件下，中空玻璃的綜合K值(或U值)大小隨玻璃的種類不同而不同。一般地說，LOW－E玻璃較之普通白玻的節(jié)能效果要好，LOW－E加充惰性氣體(如氬氣)較之LOW－E和空氣的效果好。
采用溫暖邊緣技術(shù)替代鋁隔條可以大大改善玻璃邊緣的熱傳導(dǎo)系數(shù)，進(jìn)而不同程度地減少或清理邊緣的冷凝現(xiàn)象。
表4 中空玻璃邊緣線的平均溫度（oF)
| 白玻 | 0.2LOW-e | 0.1LOW-e | 0.2LOW-e氬氣 | 0.1LOW-e氬氣 | |
| 中空玻璃中點(diǎn) | 45.3 | 51.8 | 53.4 | 54.1 | 55.8 |
| 彈性的硅酮隔條 | 41.5 | 44.8 | 45.3 | 45.7 | 46.4 |
| 玻璃纖維隔條 | 40.5 | 43.3 | 44.1 | 44.1 | 45.1 |
| 不銹鋼U型隔條（單道密封） | 36.3 | 38.8 | 39.4 | 3936 | 40.1 |
| 強(qiáng)化塑料/金屬合成條 | 36.7 | 39.2 | 39.6 | 39.9 | 40.5 |
| 不銹鋼U型隔條（雙道密封） | 36.0 | 38.3 | 38.8 | 39.0 | 39.6 |
| 鋁帶/丁基合成隔條 | 32.9 | 24.9 | 35.2 | 35.4 | 36.0 |
| 鋁隔條 | 26.6 | 27.9 | 28.2 | 28.2 | 28.6 |
(結(jié)露或上霜)。
與惰性氣體氬氣相比，LOW－E玻璃對中空玻璃的中點(diǎn)K值進(jìn)而綜合K值的貢獻(xiàn)要大得多。
與氬氣相比，采用溫暖間隔條對改善中空玻璃邊緣的K值或(U值)即提高該處的溫度的貢獻(xiàn)要大得多
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