中空玻璃的隔热、隔音原理中空玻璃的防结露、降低冷辐射和安全性

中空玻璃由美国人于1865年发明，是一种良好的隔热、隔音、美观适用、并可降低建筑物自重的新型建筑材料，它是用两片（或三片）玻璃，使用高强度高气密性复合粘结剂，将玻璃片与内含干燥剂的铝合金框架粘结，制成的高效能隔音隔热玻璃。中空玻璃多种性能优越于普通双层玻璃，因此得到了世界各国的认可，中空玻璃是将两片或多片玻璃以有效支撑均匀隔开并周边粘结密封，使玻璃层间形成有干燥气体空间的玻璃制品。其主要材料是玻璃、铝间隔条、弯角栓、丁基橡胶、聚硫胶、干燥剂。中空玻璃的隔热、隔音原理能量的传递有三种方式：即辐射传递、对流传递和传导传递。辐射传递是能量通过射线以辐射的形式进行的传递，这种射线包括可见光、红外线和紫外线等的辐射，就象太阳光线的传递一样。合理配置的中空玻璃和合理的中空玻璃间隔层厚度，可以最大限度的降低能量通过辐射形式的传递，从而降低能量的损失。对流传递是由于在玻璃的两侧具有温度差，造成空气在冷的一面下降而在热的一面上升，产生空气的对流，而造成能量的流失。造成这种现象的原因有几个：一是玻璃与周边的框架系统的密封不良，造成窗框内外的气体能够直接进行交换产生对流，导致能量的损失；二是中空玻璃的内部空间结构设计的不合理，导致中空玻璃内部的气体因温度差的作用产生对流，带动能量进行交换，从而产生能量的流失；三是构成整个系统的窗的内外温度差较大，致使中空玻璃内外的温度差也较大，空气借助冷辐射和热传导的作用，首先在中空玻璃的两侧产生对流，然后通过中空玻璃整体传递过去，形成能量的流失。合理的中空玻璃设计，可以降低气体的对流，从而降低能量的对流损失。传导传递是通过物体分子的运动，带动能量进行运动，而达到传递的目的，就象用铁锅作饭和用电烙铁焊东西一样，而中空玻璃对能量的传导传递是通过玻璃和其内部的空气来完成的。我们知道，玻璃的导热系数是0.77W/m2k。而空气的导热系数是0.028W/m2k，由此可见，玻璃的热传导率是空气的27倍，而空气中的水分子等活性分子的存在，是影响中空玻璃能量的传导传递和对流传递性能的主要因素，因而提高中空玻璃的密封性能，是提高中空玻璃隔热性能的重要因素。中空玻璃的防结露、降低冷辐射和安全性能由于中空玻璃内部存在着可以吸附水分子的干燥剂，气体是干燥的，在温度降低时，中空玻璃的内部也不会产生凝露的现象，同时，在中空玻璃的外表面结露点也会升高。如当室外风速为5m/s，室内温度20℃，相对湿度为60%时，5mm玻璃在室外温度为8℃时开始结露，而16mm（5+6+5）中空玻璃在同样条件下，室外温度为-2℃时才上结露，27mm（5+6+5+6+5）三层中空玻璃在室外温度为-11℃时才开始结露。由于中空玻璃的隔热性能较好，玻璃两侧的温度差较大，还可以降低冷辐射的作用；当室外温度为-10℃时，室内单层玻璃窗前的温度为-2℃而中空玻璃窗前的温度是13℃；在相同的房屋结构中，当室外温度为-8℃，室内温度为20℃时，3mm普通单层玻璃冷辐射区域占室内空间的67.4%，而采用双层中空玻璃（3+6+3）则为13.4%。使用中空玻璃，可以提高玻璃的安全性能，在使用相同厚度的原片玻璃的情况下，中空玻璃的抗风压强度是普通单片玻璃的1.5倍。普通中空玻璃中空玻璃是由两层以上平板玻璃构成。四周用高强高气密性复合粘结剂，将两片或多片玻璃与密封条、玻璃条粘接、密封。中间充入干燥气体，框内充以干燥剂，以保证玻璃片间空气的干燥度。可以根据要求选用各种不同性能的玻璃原片，如无色透明浮法玻璃压花玻璃、吸热玻璃、热反射玻璃、夹丝玻璃、钢化玻璃等与边框（铝框架或玻璃条等），经胶结、焊接或熔接而制成。其结构如图双层中空玻璃剖面图。中空玻璃可采用3、4、5、6mm厚片度原片玻璃，空气层厚度可采用6、9、12mm间隔。（1）中空玻璃的技术要求，GB11944-89的规定摘录如下：①材料a.玻璃可采用平板玻璃、夹层玻璃、压花玻璃、吸热玻璃、镀膜热反射玻璃、钢化玻璃等。浮法玻璃应符合GB11614规定的一级品、优等品，夹层玻璃应符合GB9962的规定，钢化玻璃应符合GB9963的规定.b.密封胶应满足以下要求使用的第一道、第二道密封胶组份间色差应分明；有效期在半年以上；隐框幕墙用第二道密封胶必须是硅酮密封胶；必须满足中空玻璃性能要求。c.间隔框：使用铝间隔框时须去污进行阳极化处理。d.干燥剂的质量、规格、性能必须满足中空玻璃制造及性能要求。②中空玻璃的长度及宽度允许偏差见表。长度或宽度允许偏差（mm）1000±21000-2000±2.52000-2500±3③中空玻璃的厚度允许偏差见表。玻璃厚度公称厚度（mm）允许偏差（mm）≤618±118-25±1.5625±2注：中空玻璃的公称厚度为两片玻璃厚度与间隔框厚度之和。④中空玻璃两对角线允许偏差见表。对角线长度（mm）允许偏差（mm）10004≥1000-25006⑤中空玻璃密封胶宽度：单道密封胶层宽度应计算确定，其最小宽度为10±2mm，双道密封外层密封胶宽度应计算确定，其最小宽度为5-7mm。⑥外观：中空玻璃的内表面不得有妨碍透视的污迹及胶粘剂飞溅现象。⑦性能要求：中空玻璃的密封、露点、紫外线照射、气候循环和高温、高湿性能按GB7020进行检验，必须满足下表的要求。·密封在试验压力低于环境气压10±0.5KPa,厚度增长必须≥0.8mm，在该气压下保持2.5后，厚度增长偏差15%为渗漏全部试样不允许有渗漏现象·露点将露点仪温度降到≤－40度，使露点仪与试样表面接触3min全部试样内表面无结露或结霜·紫外线照射紫外线照射168h试样内表面不得有结雾和污染的痕迹·气候循环及高温高湿气侯试验经320次循环，高温、试验经224次循环，试验后进行露点测试。总计12块试样，至少11块无结露或结霜隐框幕墙选用中空玻璃时，必须做到中空玻璃第二道密封胶一定要采用硅酮密封胶，并与结构性玻璃装配用密封胶相容，即两者必须采用相互相容的密封胶。当结构性装配使用某一硅酮密封胶，最好订购的中空玻璃密封胶层也用同一厂硅酮密封胶。（2）中空玻璃性能玻璃的热传导率是空气的27倍，只要中空玻璃是密封的，该中空玻璃就在最佳隔热效果。中空玻璃的光学性能比较如表4－33所示。双层中空玻璃的光学性能比较如表4－34所示。中空玻璃的绝热性能如表4－35所示。各种场合的噪音度如表4－36所示。中空玻璃隔声性能如表4－37所示。（3）中空玻璃的特点中空玻璃的玻璃与玻璃之间，留有一定的空腔。因此，具有良好的保温、隔热、隔声等性能。如在玻璃之间充以各种漫射光材料或电介质等，则可获得更好的声控、光控、隔热等效果。（4）中空玻璃的用途中空玻璃主要用于需要采暖、空调、防止噪音或结露以及需要无直射阳光和特殊光的建筑物上。广泛应用于住宅、饭店、宾馆、办公楼、学校、医院、商店等需要室内空调的场合。也可用于火车、汽车、轮船、冷冻柜的门窗等处。中空玻璃主要用于外层玻璃装饰。其光学性能、导热系数、隔音系数均应符合国家标准。2、高性能中空玻璃高性能中空玻璃与一般普通中空玻璃不同，除在两层玻璃中间封入干燥空气之外，不要在外侧玻璃中间空气层侧，涂上一层热性能好的特殊金属膜。它可以截止由太阳射到室内的相当的能量，起到更大的隔热效果。（1）高性能中空玻璃特点①较大的节能效果高性能中空玻璃，由于有一层特殊的金属膜，可达到0.22-0.49遮蔽系数，使室内空调（冷气）负载减轻。传热系数1.4-2.8W（m2.K），比普通中空玻璃好。对减轻室内暖气负荷，同样发挥很大效率。因此，窗户开得越大，节能效果越明显。②改善室内环境高性能中空玻璃可以拦截由太阳射到室内的相当的能量，因而可以防止因辐射热引起的不舒适感和减轻夕照阳光引起的目眩。③丰富的色调和艺术性高性能中空玻璃有多种色彩，可以根据需要选用色彩，以达到更理想的艺术效果。④高性能中空玻璃用途适用于办公大楼、展览室、图书馆等公共设施和像计算机房、精密仪器车间、化学工厂等要求恒温洹湿的特殊建筑物。另外也可以用于防晒和防夕照目眩的地方。注意事项：中空玻璃中间封入干燥空气，因此根据温度、气压的变化，内部空气压力也随之变化，但玻璃面上只产生很小的变形。另外，制造时可能产生微小翘曲，施工过程中也可能形成畸变。所以包括这样一些因素在内，有时对反射也相应地有些变化，应予以重视。选用颜色不同，反射也不尽相同。（2）高性能中空玻璃性能金、铜及银金属涂层在中远红外区，即波长范围大于4μm时，反射率很高。如金属涂层为典型厚度，全部反射率可达90％-95％，高红外反射率就相当于低发射率（Low-e），这会减少中空玻璃组件内外玻璃板的辐射转换，与此相应的是，与空气层为12mm标准中空玻璃构件比较，其隔热值能够从0.3W/(m2.K)。另外，如构件中的空气由重气体替代的话，其隔热值是1.4W/(m2.K)。减薄金属层的厚度，透光率可以增加到60％-60％左右。此种极薄的涂层具有非常好的保护太能的作用，同时还仍有很高的红外反射率值，在85%或75%范围内。空气层为12mm中间充以重气体，用涂层隔热值可达1.6-1.9W/(m2.K)。玻璃行业的发展居民消费结构升级、鼓励企业自主创新、新农村建设和城镇化进程等都将保证国内市场对玻璃产品的中长期需求增长趋势不变。随着建筑、汽车、装饰装修、家具、信息产业技术等行业的发展和人们对生活空间环境要求的提高，安全玻璃、节能中空玻璃等功能性加工产品得到广泛应用。平板玻璃的供求格局和消费结构正在发生变化。玻璃行业的发展与国民经济的许多行业都存在着联系，玻璃行业对推动整个国民经济的发展都起着积极作用。因此“十一五”规划中也对玻璃产业的发展提出了具体要求。也颁布了各项法律法规来规范玻璃行业的健康发展。在新的形势下，玻璃工业必须按照科学发展观的要求，转变增长方式，有效调整产业结构，才能促进行业健康发展。