中空玻璃的K值.doc

中空玻璃的k值
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作者：加拿大联合太平洋有限公司   王铁华
   引 言
    2000年2月18日国家建设部俞正声部长签署了《关于民用建筑节能管理规定》中华人民共和国建设部令。该规定对包括建筑门窗的节能标准，政策及实施的时间作了政策性的规定。
    在实践中，如何具体测试影响中空玻璃节能性能的指标即热传导值K值(或U值)，人们的认识是比较混乱的。有的认为中空玻璃的K值(或U值)应该是中央玻璃的K值，有的认为中空玻璃K值应该是中空玻璃上几处不同点的平均值。结果，对同一中空玻璃，采用不同方法测试所得到的K值却是不同的。 可见，实践迫切需要理论给予指导。我们认为，测试中空玻璃K值的方法必须同时满足准确和科学两个基本条件。准确，要求K值必须而且能够反应出某一中空玻璃的确切的热传导值。比如，使用温暖边缘隔条制成的中空玻璃与传统的铝隔条中空玻璃的热传导值是不同的。科学，要求测试中空玻璃的方法必须有实践和理论方面的依据，反应实际情况。实际情况是，玻璃边缘的热传导系数与玻璃中央的热传导系数是不同的。 本文拟对北美中空玻璃协会对中空玻璃的K值(即热传导值)的规定及其测试方法作以下介绍，抛砖引玉。
     一、基本概念
    首先应明确几个彼此相关但又不同概念，它们是中空玻璃的综合K值(或U值)，中空玻璃中央的K值，中空玻璃边缘的K值，及中空玻璃间隔条的K值。中空玻璃综合K值是中空玻璃中央、边缘和间隔条K值的加权平均数。
    1.中空玻璃边缘K值
    中空玻璃边缘定义为距离间隔条内侧63.5mm(21/2英寸)间隔的条形面积。中空玻璃边缘K值是在此面积上所测试得到的。
    2.中空玻璃间隔条K值
    中空玻璃间隔条K值是间隔条本身的K值。不同的隔条的K值不同。铝隔条K值>不锈钢隔条>舒适胶条>超级间条。
    3.中空玻璃的面积
    中空玻璃面积是可视面积和镶嵌在窗框内的面积之合。
    4.中空玻璃中央的K值
    中空玻璃中央定义为整个中空玻璃的面积减去中空玻璃边缘的条形面积。（如图1）

 图片附件:t1.jpg 36.72K

    5.K值之间的关系
    在中空玻璃的几个K值之间，中央K值最大，间隔条的K值最小，边缘K值受间隔条K值影响最直接也最大，中空玻璃综合K值是它们的加权平均数。
    二、测试方法
    测试中空玻璃K值的方法有二：
    通过测试中空玻璃窗户来取得中空玻璃的综合K值和测试中空玻璃本身的K值取得中空玻璃的综合K值。本文采取测试中空玻璃的综合K值的方法。
    采用WINDOW3.1和FRAME3.0软件对不同间隔条、LOW－E玻璃和氩气等变量对中空玻璃K值的影响进行计算机模拟。
    三、测试结果
    1.中空玻璃密封结构 检测的中空玻璃的密封结构是中空玻璃行业广泛使用的。按间隔条分类有温暖边缘隔条和传统的金属隔条两大类，按密封结构分为单道密封和双道密封。(详见表1）
    表1 计算机模拟的密封中空玻璃系统一览表
间隔条
密封结构
密封胶
弹性的硅酮隔条
逆向双道密封
热隔丁基胶
玻璃纤维隔条
双道密封
聚胺酯
不锈钢U型隔条
单道密封
热熔丁基胶
不锈钢U型隔条
双道密封
聚胺酯
强化塑料/金属合成条
双道密封
聚胺酯
铝带/丁基合成隔条
单道密封
复合丁基胶
铝隔条
双道密封
聚胺酯
表二按不同间隔条的高度合密封胶最小厚度给出中空玻璃的相应的不同密封结构(详见表2)。
表2 间隔条规格
间隔条
间隔条高度mm
密封胶最小厚度
边缘密封高度mm
双道密封弹性的硅酮间隔条
6.35
4.76
11.11
双道密封玻璃纤维隔条
8.76
3.18
11.93
单道密封不锈钢U型间隔条
7.62
1.27
8.89
双道密封不锈钢U型间隔条
7.62
3.18
10.80
双道密封强化塑料/金属合成条
8.38
3.18
11.56
单道密封铝带/丁基合成隔条
8.53

8.53
双道密封铝隔条
8.00
3.18
11.18

    2.不同节能窗技术对中空玻璃综合U值改善程度
    图三给出不同节能窗技术对中空玻璃综合U值改善程度的几种情况。从图中可见，LOW－E镀镆对中空玻璃综合U值的改善贡献最大，间隔条最小，惰性气体氩气位于二者之间(详见图二、三、四)。

 图片附件:t2.jpg 20.71K

 图片附件:t3.jpg 30.31K

 图片附件:t4.jpg 32.85K

    3.中空玻璃窗的综合U值是玻璃规格的函数
    图四表示中空玻璃窗的综合U值是玻璃规格的函数。玻璃规格越大，中空窗的综合K值就越接近玻璃中央的K值。不同的中空玻璃技术对中空玻璃综合K值的改善也是玻璃规格大小的函数。
    4.不同间隔条对中空玻璃密封系统的K值影响是不同的
    使用不同间隔条的中空玻璃密封系统的K值由表三给出。
    表3 中空玻璃综合K值
    规格：610mm*1219mm，空气层 16mm

白玻
0.2LOW-e
0.1LOW-e
0.2LOW-e氩气
0.1LOW-e氩气
中空玻璃中央
2.79
2.01
1.83
1.75
1.54
弹性的硅酮隔条
2.86
2.13
1.96
1.89
1.70
玻璃纤维隔条
2.87
2.15
1.99
1.92
1.72
不锈钢U型隔条（单道密封）
2.92
2.20
2.04
1.96
1.77
强化塑料/金属合成条
2.93
2.22
2.06
1.99
1.79
不锈钢U型隔条（双道密封）
2.94
2.23
2.06
1.99
1.80
铝带/丁基合成隔条
2.97
2.26
2.09
2.02
1.83
铝隔条
3.08
2.39
2.22
2.16
1.97

    表中列出白玻、两种不同LOW－E玻璃充惰性气体和补充惰性气体等五种情况。中空玻璃的规格为610mm×1219mm，空气层：16mm。LOW－E玻璃分硬镀膜和软镀镆两种硬镀镆的辐射率等于0.20，软镀馍辐射率是0.10。LOW－E玻璃镀镆面放在中空玻璃的第三面(从外数)。中空玻璃的中央U值、边缘U值和边缘密封面积的U值见附表(详见附表：中空玻璃U值和K值)。
    5.不同间隔是导致中空玻璃边缘处温度不同的最主要的原因
    附表：中空玻璃U值和K值
K值（w/m2c)

U值（BTU/HFT2F）

玻璃种类
玻璃中央
玻璃边缘
边缘密封
综合值
玻璃中央
玻璃边缘
边缘密封
综合值
双道密封弹性

硅酮胶隔条
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
双道密封玻璃

纤维隔条
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
单道密封

不锈钢U型间隔条
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
双道密封
强化塑料/
金属合成隔条
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
双道密封

不锈钢U型间隔条
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
单道密封
铝带/
丁基胶合成胶条
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
双道密封

铝隔条
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
    表四列出各种节能技术条件下中空玻璃室内一侧边缘处的平均温度，并将此与中央处的温度比较。表中的平均温差的变化是随间隔条的不同而变化的。平均边缘温度取值方法有二：中空玻璃垂直边缘线的中点或边缘处温度的平均值。中空玻璃底边缘处的温度较表中列出的平均温度高。
    6.间隔条对改善中空玻璃边缘的K值影响最大

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 图片附件:t6.jpg 31.84K

    图六表示不同中空玻璃节能技术对边缘处的平均温度改善的贡献大小。LOW－E和氩气对边缘处的温度改善影响很小，该处温度的改善的绝大程度来自间隔条的贡献。

 图片附件:t7.jpg 36.97K

    LOW－E镀镆对中空玻璃的边缘面积的影响可清楚地从图七看出。LOW－E镀镆在中央玻璃附近对温度升高影响最大，而在接近边缘处的影响较小。从另一方面看，温暖间隔条在边缘处对温度影响最大。
    四、结　论
    从附表不难得出以下结论：
    中空玻璃边缘密封处的K值(或U值)最低，中央玻璃K值(U值)最高，边缘处K值(U值)处于二者之间，综合值为它们的加权平均值。所以，笼统地说中空玻璃的K值等于多少是不准确的。必须搞清楚所说的中空玻璃K值，是指玻璃中央的K值，边缘密封处的K值，玻璃边缘处的K值，还是中空玻璃综合K值。　
    当中空玻璃的玻璃种类一定的条件下，无论采用何种间隔条，中空玻璃的中央玻璃K值(或U值)是相等的。
    当玻璃种类一定的情况下，虽然使用不同隔条制作的中空玻璃中央玻璃处的K值(或U值)是相同的，但是在玻璃的边缘处和边缘密封处的K值(或U值)却相差很大。
    当玻璃种类一定条件下，中空玻璃的综合K值(或U值)的改善可以部分地通过采用温暖边缘间隔条来实现。
    当中空玻璃的间隔条一定的条件下，中空玻璃的综合K值(或U值)大小随玻璃的种类不同而不同。一般地说，LOW－E玻璃较之普通白玻的节能效果要好，LOW－E加充惰性气体(如氩气)较之LOW－E和空气的效果好。
    采用温暖边缘技术替代铝隔条可以大大改善玻璃边缘的热传导系数，进而不同程度地减少或消除边缘的冷凝现象。
    表4 中空玻璃边缘线的平均温度（oF)

白玻
0.2LOW-e
0.1LOW-e
0.2LOW-e氩气
0.1LOW-e氩气
中空玻璃中央
45.3
51.8
53.4
54.1
55.8
弹性的硅酮隔条
41.5
44.8
45.3
45.7
46.4
玻璃纤维隔条
40.5
43.3
44.1
44.1
45.1
不锈钢U型隔条（单道密封）
36.3
38.8
39.4
3936
40.1
强化塑料/金属合成条
36.7
39.2
39.6
39.9
40.5
不锈钢U型隔条（双道密封）
36.0
38.3
38.8
39.0
39.6
铝带/丁基合成隔条
32.9
24.9
35.2
35.4
36.0
铝隔条
26.6
27.9
28.2
28.2
28.6
(结露或上霜)。
    与惰性气体氩气相比，LOW－E玻璃对中空玻璃的中央K值进而综合K值的贡献要大得多。
    与氩气相比，采用温暖间隔条对改善中空玻璃边缘的K值或(U值)即提高该处的温度的贡献要大得多