剖析：中空玻璃节能原理及实际运用问题

　　随着我国基础设施和城镇建设的快速发展，对建筑节能的要求越来越高，其中中空玻璃（词条“中空玻璃”由行业大百科提供）产品在建筑节能中发挥着重要的作用，中空玻璃的质量问题也越来越受到关注。随着人们生活水平的日益提高，加工玻璃的应用越来越被人们所重视，中空玻璃以其独特的隔热、节能特性被广泛使用。但由于许多消费者对中空玻璃的性能和特点缺乏深入的了解，在选择和应用时不尽合理，本文详细介绍安全节能的中空玻璃及其选用方面的有关问题。

　　1. 中空玻璃的结构组成和节能原理

　　中空玻璃是由两片或多片玻璃加工产品。四周用高强度气密性复合胶粘剂（词条“复合胶粘剂”由行业大百科提供）将玻璃及铝合金框和橡皮条、玻璃条粘结、密封，中间充入干燥气体，还可以涂上各种颜色或不同性能的薄膜，框内充以干燥剂，以保证玻璃原片间空气的干燥度。中空玻璃的边缘是用密封胶严格密封的，中空玻璃内腔有干燥的空气或充有惰性气体，该部分气体被长期密封在腔内，无法与外界空气进行对流，中空玻璃两边的热量不会因为玻璃间气体的对流而带走热量。空气是热的不良导体，用密封气体隔开的两层玻璃相互热传导很少，从而起到良好的隔热作用。在中空玻璃两边出现较大温差时，单片玻璃的两个表面不会有很大的温差，因此不会产生结霜、结露（词条“结露”由行业大百科提供）的现象。由于中空玻璃良好的热绝缘性能，国外称它为“隔热玻璃”。

　　中空玻璃和普通双层玻璃有着本质的区别。两者最本质的区别是前者密封，后者不密封。正是由于双层玻璃的不密封使得灰尘、水汽很容易进入玻璃内腔，水汽遇冷结霜、遇热结露，附着在玻璃内表面的灰尘永远不能清除，安装使用不久，就会使窗户的玻璃模糊一片，污秽不堪。当然，双层玻璃在一定程度上也能起一定的隔音、隔热作用，但性能却和中空玻璃相差甚远。中空玻璃不是真空玻璃，中空玻璃内腔气体的压力基本与外界一致，否则非常容易造成玻璃的破碎。真空玻璃是将两片玻璃四周密闭起来，将其间隙抽成真空，两片玻璃之间的间隙为0.1～0.2mm，中间用粒子隔开。真空玻璃的两片玻璃有一片是膜面向里的低辐射玻璃，降低两片玻璃之间的辐射换热，这样通过真空玻璃散失的热能降低到最低，其隔热原理与保温瓶的保温隔热原理相同。

　　根据中空玻璃使用地点的不同，使用目的不同，中空玻璃所用的原材料和结构也不尽相同。如在南方地区，全年的气温较高，光照时间较长，在使用中空玻璃时，较多的考虑是控制外部的热量能够较少地进入室内，在选择中空玻璃的原片时，会更多地考虑使用镀膜玻璃;在北方地区，使用中空玻璃的主要目的是采暖和保温，所以就会较多地考虑选用透明玻璃作中空玻璃的原片。而在需要控制噪音的地方，就需要采用三层或充气的中空玻璃，以达到使用的目的。随着经济的发展，中空玻璃的产品品种也有了较多的发展，采用的原材料的品种也随着增加。如幕墙用中空玻璃;汽车、火车用中空玻璃;电器用中空玻璃;装饰用中空玻璃(包括镶嵌用中空玻璃、彩晶立线中空玻璃)等等。所有这些产品，虽然由于用途不同，使用的原材料不尽相同，但基本组成是相同的，即：

　　(1)各种玻璃，包括各种白玻，各种颜色玻璃、镀膜玻璃及各种二次加工的玻璃如钢化玻璃、夹层玻璃（词条“夹层玻璃”由行业大百科提供）等等;所有的平板玻璃及其深加工产品，是构成中空玻璃的基本成分。

　　(2)中间间隔气体，包括干燥的空气和一些特殊惰性气体如氩气、氪气及六氟化硫，一般根据需要和产品品种不同，充入的惰性气体也不同。氩气和氪气主要起隔热作用而六氟化硫主要起隔音作用;密封剂对中空玻璃的、边部进行密封，确保尽可能少的水蒸气进入中空玻璃的内部，延长中空的失效时间;干燥剂保证将密封在中空玻璃内部的所有水蒸气吸附干净，并吸附随着时间的的推移而进入中空玻璃内部的水蒸气，保证中空玻璃的寿命;隔条控制中空玻璃的内、外两片玻璃的间距，并控制外部的水蒸气在这一部分被完全隔绝，保证中空玻璃具有合理的空间层厚度和使用寿命。

　　(3)边部密封系统，世界上流行的中空玻璃基本是由于胶结中空玻璃产品比较适合于工业化生产，所以世界上流行的中空玻璃基本是胶接中空玻璃，胶结中空玻璃有冷边密封系统——主要是以传统的铝条法产品为代表和暖边密封系统——以swiggle胶条法为代表之分;任何一种形式的中空玻璃都可以使用同样的原片玻璃及间隔气体，而因为边部密封系统不同，就产生了冷边密封系统和暖边密封系统中空玻璃之间的差异。这两种产品使用的材料品种和最终的节能效果是不同的。传统的铝条法中空玻璃使用的材料品种多，生产工序复杂，造成生产效率低下，需要的人工多，产品质量受人的因素制约很大，质量控制及生产管理成本较高。

　　由上述可以看出：在构成中空玻璃的所有原材料中，密封剂和干燥剂性能的的好坏，对中空玻璃产品的使用寿命影响较大;在考虑节能问题时，间隔条和密封胶的热传导性能的好坏将直接影响中空玻璃的边部隔热性能，从而影响门窗整体的隔热性能。中空玻璃生产技术经过多年的发展历程，其本身也在不断完善，产品的隔热、隔音性能，从最早的焊接法、熔接法到胶结铝条法，产品的隔热、隔音性能有了很大的提高。

　　由于采用的边部材料导热性（词条“导热性”由行业大百科提供）能较好，造成中空玻璃在隔热性能、产品使用寿命及产品失效率等方面存在着问题。而暖边swiggle胶条密封系统在保持中空玻璃性能的同时，极大地改善了中空玻璃边部的节能效果使中空玻璃边部的温度明显高出5℃左右，既可以减少在北方地区室内表面的结露又可以降低在南方地区的边部热应力，减少玻璃自爆的可能，因而被行业公认为最成熟的暖边密封系统，开创了中空玻璃暖边密封系统之先河。

　　热量的传递方式有三种即对流传热（词条“对流传热”由行业大百科提供）、热传导和辐射传热。对流传热是由于气体中存在温度差，导致气体产生对流，带动能量进行传递;热传导是由于分子运动而进行的能量传递;辐射（词条“辐射”由行业大百科提供）传热是能量以射线即红外线直接传递。作为中空玻璃，其隔热性能主要因其内部气体处于一个封闭的空间，气体不产生对流，而且空气的导热系数为0.028W/m·K是玻璃的导热（词条“导热”由行业大百科提供）系数为0.77W/m·K的1/27，因而，对流传热和传导传热在中空玻璃的能量传递中，占较小的比例。要提高中空玻璃的隔热性能，一般来讲是增大空间层的厚度，和使用导热系数低的气体置换中空玻璃内部的空气，这样可减少传导传热，但空间层太大，又会产生气体的对流，增加对流传热，合理的空间层间隙应该是12mm左右;要降低辐射传热，一般是通过使用阳光控制尤其是低辐射玻璃，来控制各种射线透过，达到降低辐射传热的目的。

　　我国中空玻璃产品结构大致可分为两大类：普通型和复合型(特殊型)。普通型：以浮法白玻为基片，以一个气室为主的中空玻璃结构。这类结构的产品具有中空玻璃的三大基本功能：节能、隔音降噪、防霜露;复合型：采用镀膜玻璃、安全玻璃、丝网印刷玻璃、离子着色浮法玻璃、Low-E玻璃等基片，以一个气室为主的中空玻璃结构。这类结构产品，除了具有中空玻璃的三个基本功能外，还增加了安全性、装饰美化之功能。

　　2. 中空玻璃的隔热、隔音原理

　　众所周知，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。声音是人耳感觉到的，可闻波段的声波(20～16000HZ范围内的机械波)，其强弱用声级表示，单位为分贝(dB)。衡量隔音性能的指标是计权隔声量Rw，或传声级(STC)，单位均为分贝dB。

　　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。玻璃的导热系数是0.77W/m2·K。而空气的导热系数是0.028W/m2·K，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。中空玻璃是将玻璃用空气隔离成两个刚体，会使声音震动的传递间断并被部分吸收，这会进一步降低透过声波的声级。中空玻璃的隔音性能与玻璃的厚度、间隔层中气体的成分、间隔层的数量和厚度有关。中空玻璃的主要功能是隔热隔声，所以，又称为绝缘玻璃。一般可降低噪声30～40dB;且防结霜性能好，结箱温度比普通玻璃低15℃左右。传热系数为3.09W/m2·K，而普通玻璃(3mm厚)的传热系数则为7.19W/m2·K，耗热量为中空玻璃的两倍。优质的中空玻璃寿命可达25年之久。

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