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浅谈:建筑常用玻璃的性能认识及使用误区

来源:建筑玻璃与工业玻璃  作者:*  日期:2014-8-4
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  在许多场合我们的一些专家学者或工程技术人员把离线 Low-E 玻璃膜层被破坏的原因归结为膜层中的银与空气中的氧气发生氧化反应的结果。
  

  本篇文章内容由[中国幕墙网]编辑部整理发布:

  误区一:离线 Low-E 玻璃的膜层破坏是因为氧化而引起

  在许多场合我们的一些专家学者或工程技术人员把离线 Low-E 玻璃膜层被破坏的原因归结为膜层中的银与空气中的氧气发生氧化反应的结果。实际上一般情况下这个氧化作用并不快,其实其大多数的破坏来自硫化作用。

  由于离线 Low-E 玻璃采用银为功能层,银与硫之间有很大的亲和力,银在空气中遇到硫化氢气体或硫离子时很容易生成一种极难溶解的银盐(Ag2S)(银盐就是辉银矿的主要成分)。这种化学变化可以在极微量的情况下发生,银在空气中只要遇上几万亿至几十万亿分之一的硫化氢气体或硫离子,就会发生下列化学反应:

  4Ag+2H2S+O2=2Ag2S(黑色产物)+2H2O

  这种化学反应要远比单纯的氧化反应强烈得多,快速得多。这才是大多数情况下导致膜层性能降低的主要原因。另外离线Low-E 玻璃在储运、切割、磨边、清洗、加工、使用等过程中未及时清除的残留和吸附的水分存在,更加速这一化学反应。因为水可以大量吸附空气中的硫化物,富积的硫化物浓度比空气中的浓度高数百倍,导致硫化反应更加强烈,膜层性能劣化更加快速。

  所以离线Low-E 玻璃的加工应该放在大气环境条件比较好的地区加工,才能最大限度地保证膜层性能。

  误区二:厚玻璃的 K 值比薄玻璃显著降低,夹层玻璃K 值比同厚度玻璃显著降低

  对于普通浮法玻璃来说单片玻璃厚度的增加对建筑物的保温性能提高并不大,如厚度为12.1mm的玻璃与厚度为5.7mm的玻璃相比较,玻璃的厚度增加1.12 倍,玻璃的重量也增加了1.12倍,但其K 值只降低7.59%。采用这两种玻璃各自组成12mm 厚的充氢中空玻璃,两者相比K 值只下降3.24%。所以单纯通过增加玻璃厚度来提高玻璃的保温性能是很不经济的。从后面的玻璃性能计算可知5mmC+0.76PVB+5mmC夹层玻璃其厚度为10.1mm,K值为5.58W/m2K比9.9mm厚的单片白玻K 值降低1.8%,扣除厚度影响夹层玻璃对玻璃实际K 值的降低也就在1%多一点。

  所以通过夹层玻璃的方法是不能大幅度降低玻璃K 值的。

  误区三:中空玻璃气体层越厚,其节能效果越好

  答案当然是否定的。中空玻璃内部充填的气体除空气以外,还有氩气、氪气等惰性气体,由于气体的导热系数很低(空气0.024W/m2K、氩气0.016 W/m2K、氪气0.0087W/m2K),因此极大地提高了中空玻璃的热阻性能。常用的中空玻璃间隔层厚度为6mm、9mm、12mm、16mm 等。

  气体层从1mm 增加到9mm 时,白玻充填空气时K 值下降37%,Low-E 充填空气时K 值下降53%,充氢气下降59%。从9mm增加到12mm时,下降速度都开始变缓。14mm以后,充氩气的玻璃K 值反而有轻微的回升。气体间隔层的厚薄与传热阻的大小有着直接的联系。

  在玻璃材质、密封构造相同的情况下,气体间隔层越大,传热阻越大。但当气体层厚度增达到一定程度后,气体在玻璃之间温差的作用下就会产生一定的对流过程,从而减低了气体层增厚的作用。在技术服务过程中,有一些设计师认为在同样组成的中空玻璃中,采用16mm 的气体层的中空玻璃比12mm 气体层的中空玻璃节能,因而直接设计采用16mm 气体层的中空玻璃用做建筑物的户,对于气体层厚度为12mm 的中空玻璃而不予考虑。如果两片 6mm 厚的普通浮法白玻组成的中空玻璃采用空气为气体层,则两种不同气体层厚度的中空玻璃的K 值差不多,16mm 气体层的中空玻璃只比12mm 气体层厚度的玻璃降低0.3%的 K 值;但如果采用氨气为气体层,16mm 气体层的中空玻璃就比12mm 气体层厚度中空玻璃的K 值增高0.6%,如果其中一片换成是辐射率为0.16 的6mmLow-E 玻璃,则16mm气体层的中空玻璃较12mm 气体层厚度的玻璃K 值升高4.3%,其他辐射率的Low-E 玻璃也基本在这个范围。所以对于充氩气的中空玻璃和采用Low-E 玻璃的中空玻璃最好采用12mm 气体层厚度,而不要采用16mm 的气体层厚度,这4mm 的减薄不仅了降低铝材分子筛玻璃胶、框材等的消耗同时又降低能源消耗。

  误区四:三玻两腔玻璃比普通 Low-E 中空玻璃性能更好、更节能、更经济

  前段时间黑龙江地区推行三玻两腔玻璃,有传闻说三玻两腔玻璃比普通Low-E 中空玻璃更节能,下面针对这个问题进行讨论,为了说明问题我们就拿辐射率为0.16 的普通Low-E 中空玻璃与之对比6mmC+9Ar+6mmC+9Ar+6mmC 结构的玻璃比普通Low-E 中空玻璃在厚度上增加了49.6%,但其U 值仅比Low-E 中空玻璃高了5.96%,而且其遮阳系数(词条“遮阳系数”由行业大百科提供)也比Low-E 中空玻璃低,其性能明显不如Low-E 中空玻璃,所以其节能性能在此就不再讨论了;对于6mmC+12Ar+6mmC+12Ar+6mmC 结构的玻璃比普通Low-E 中空玻璃在厚度上增加了74.6%,玻璃重量增加了50%,玻璃胶及(词条“铝”由行业大百科提供)隔条用量增加了一倍,其U 值比普通Low-E 中空玻璃的1.616 W/m2K下降到1.613 W/m2K,下降了0.18%,那么我们还不能得出它比普通Low-E 中空玻璃节能的结论。

  在冬季,一方面由于室内温度高于室外,通过玻璃要向外传递热量造成室内热量的流失;同时还要获得来自太阳的辐射得热。为了简化计算并说明问题,我们引入日照标准时间的概念(为了和NFRC-1997 环境条件中的太阳得热强度(词条“强度”由行业大百科提供)783W/m2 相一致,以便使用LBNL 计算软件window5.1 中太阳相对得热的数据)。假定黑龙江地区的冬季平均日照时间为两个标准小时(该假定与国家公布的哈尔滨市最冷三个月的总太阳辐射热数据基本符合,为596MJ/m2),室外温度为-21℃,室内温度为18℃,通过下面的公式就可算出单位面积、单位时间内通过玻璃的综合热量得失Q。HtGain 为相对太阳得热(6mmC+12Ar+6mmC+ 12Ar+6mmC 玻璃的相对太阳得热为477W/m2,普通Low-E 中空玻璃的相对太阳得热为508 W/m2),N 是太阳日照率通过平均日照时间比每日时间获得为8.33%,U 为综合传热值,T 内为室内温度,T 外为室外温度。

  Q=HtGain×N+U(T外-T内)

  Q(3-2)代表6mmC+12Ar+6mmC+12Ar+6mmC 玻璃的热量得失;

  QLow-E 代表普通Low-E 中空玻璃的热量得失。

  QLow-E=508×8.33%+1.616×(-21-18)=-20.7(W/m2)

  Q(3-2)=477×8.33%+1.613×(-21-18)=-23.2(W/m2)

  通过以上计算比较得出在寒冷地区应该是普通 Low-E 中空玻璃比三玻两腔玻璃更节能。三玻两腔玻璃比普通 Low-E 中空玻璃在厚度上增加了74.6%,玻璃重量增加了50%,玻璃胶及铝间隔条用量增加了一倍。由于玻璃厚度增加了74.6%则相应的玻璃窗框框材的厚度也要增加74.6%以上,同时由于玻璃重量的增加,窗用五金器件的质量要求和尺寸要求也加大了。

  我们知道高质量的五金件的价格是非常贵的,如果建筑商为了降低成本而选用不符合质量要求的和尺寸缩水的五金件,会对窗户的使用带来许多问题,尤其玻璃开启窗的变形加大,玻璃下坠,轻的导致窗户关不严,建筑能耗(词条“建筑能耗”由行业大百科提供)增加,严重的可能导致窗户脱落造成事故。现在市场上窗用普通双钢Low-E 中空玻璃和三玻两腔全钢玻璃的价格已基本接近都在220~250 元左右,作为整窗来说,Low-E 双钢中空玻璃窗要比三玻两腔全钢玻璃窗还要便宜。随着Low-E 中空玻璃的普及其价格还会降低,Low-E 中空玻璃在寒冷地区的使用优势将进一步加大。所以不论从建筑节能和窗户整体造价来说Low-E 中空玻璃窗要比三玻两腔中空玻璃窗更经济。

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