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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（詞條“中空”由行業(yè)大百科提供）玻璃內(nèi)部為什么要充氬氣?究竟能起到什么作用?
建筑玻璃是如何傳熱的?
首先，我們來(lái)了解一下建筑玻璃是如何傳熱，如圖1所示，通過(guò)透明部分玻璃的傳熱包括兩種方式，分別為溫差傳熱和太陽(yáng)輻射傳熱（詞條“輻射傳熱”由行業(yè)大百科提供）。由于傳熱方式不同，要提升玻璃質(zhì)量和性能，采取的相應(yīng)技術(shù)手段也有所不同。
溫差傳熱主要通過(guò)降低玻璃的傳熱系數(shù)K來(lái)控制，太陽(yáng)輻射傳熱主要通過(guò)調(diào)節(jié)太陽(yáng)能總透射比g和紅外熱能總透射比gIR來(lái)加以控制。
圖1 熱量傳遞基本原理圖
中空玻璃傳熱系數(shù)K值的影響因素
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(duì)流傳熱以及熱傳導(dǎo)（詞條“熱傳導(dǎo)”由行業(yè)大百科提供），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(duì)玻璃的傳熱系數(shù)K值帶來(lái)的影響。
氬氣簡(jiǎn)介
眾所周知，氬氣是惰性氣體的一種，具有無(wú)色、無(wú)味、無(wú)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，最經(jīng)濟(jì)的惰性氣體。二者的物理性能對(duì)比如表1，由表1可見(jiàn)，氬氣的密度、動(dòng)態(tài)粘度高于空氣，導(dǎo)熱系數(shù)（詞條“導(dǎo)熱系數(shù)”由行業(yè)大百科提供）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(duì)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(duì)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
(中空腔體厚度12mm為例)
由圖3可見(jiàn)，無(wú)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
(中空腔體厚度12mm為例)
由圖4可見(jiàn)，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(yáng)系數(shù)Sc和相對(duì)增熱RHG的變化
表2 為不同玻璃結(jié)構(gòu)的Sc和相對(duì)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
結(jié)論
由本文的分析可見(jiàn)，中空玻璃腔體是否充氬氣以及氬氣的含量，對(duì)傳熱系數(shù)K值影響較大，對(duì)遮陽(yáng)系數(shù)Sc和相對(duì)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(xiàn)Low-E膜，使其更加長(zhǎng)久耐用，從而延長(zhǎng)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。
