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滁州UG培训--中空玻璃Ug值的影响因素的分析

来源:上元教育   【上元教育:技能改变命运,上元成就未来】   2014/4/4 11:46:04
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滁州UG培训--中空玻璃Ug值的影响因素的分析

 

本文通过对不同的中空玻璃填充气体及气体层厚度的选择,确定中空玻璃最佳的填充气体及其厚度,同时还比较了不同热辐射率值对中空玻璃Ug值的影响,为设计、施工及工程技术人员提供一些实用信息。

        关键词:中空玻璃(insulating glass)氩气(Argon)热辐射率(emissivity)节能(energy saving)
        1、 前言
        由建设部和国家质量技术监督检验检疫总局联合发布的《公共建筑节能设计标准》,于2005年7月1日起正式实施。这是我国批准发布的第一部公共建筑节能设计的综合性国家标准。标准在保证相同的室内热环境舒适参数的条件下,要求与上世纪80年代初设计建成的公共建筑相比,全年供暖、通风、空调和照明的总能耗减少50%。作为大型商场、高档酒店宾馆等公共建筑,其主要能耗都在空调制冷与采暖系统上,大约占整个能耗的50%~60%,而这些消耗的能量的20%~50%则由外围护结构传热所消耗,因此标准提出的新建筑的设计要求中,维护结构分担节能约25%~13%,空调采暖系统分担节能约20%~16%。
        作为现代建筑的重要组成部分——玻璃,是整个外维护结构中热损失最大的一个环节,70%热量都是通过玻璃的热传导而流失。因此随着节能设计标准的出台,中空玻璃这个在欧洲已经有非常悠久历史的节能产品,在国内也开始进入广泛应用的阶段。
        2、中空玻璃
        中空玻璃(图1)是由2片或两片以上玻璃通过周边密封,形成带间隔框的、干燥空气层的、相对密封的玻璃制品。中空玻璃单元的节能效果,主要是通过玻璃之间形成一定的空间结构,既在玻璃和玻璃之间形成一定的气体层,因为气体的导热系数远低于玻璃,从而降低了整个单元的导热系数达到节能的目的。 但是在国内中空玻璃行业蓬勃发展的过程中,我们发现国内的业主对中空玻璃的认识却有着理论及实践等各方面的不足,存在的问题严重的影响了中空玻璃本身的应用。尤其对中空玻璃的最主要的性能评价标准之一的Ug值,并不是非常的重视。或者重视了,但是基于成本或者其他各方面的考虑,并没有采取最合理有效的Ug值,造成设计、制造及后期应用上的浪费。虽然不合理的中空玻璃同样能起到一定的节能效果,但是这个效果是有疑问的。导致的最终结果就是成本提高了,但是节能效果并没有想象中的明显,以此造成的浪费就更大。
 滁州UG培训--中空玻璃Ug值的影响因素的分析
图1、中空玻璃
        3、中空玻璃的Ug值
        中空玻璃的Ug值是指中空玻璃的传热系数,其传热形式主要有辐射传热、传导传热及对流传热三种。其中辐射传热占60%,传导传热占38%,对流传热占2%。因此中空玻璃单元的Ug值的改善,主要是降低辐射传热及传导传热为主,同时还要考虑气体对流的影响。 3.1 传导传热对Ug值的影响
        不同的气体间隔层厚度对中空玻璃的Ug值有很大的影响。同样,不同的气体对Ug值也有不同的效果。现下就不同的气体及气体层厚度进行比较。我们采用两片4毫米白玻进行了模拟。比较了不同气体的间隔层大小对Ug值的影响,从中我们发现氙是最理想的间隔层气体,其在9mm的时候能够达到最小Ug值2.51,其次是氪在12mm时,能够达到2.55,再次为氩的16mm的2.62,然后时空气和SF6他们分别为2.75和3.04。
滁州UG培训--中空玻璃Ug值的影响因素的分析
图2 传热过程 

图3 不同气体层厚度对Ug值的影响 
表1 不同气体的最佳间隔层


种类 SF6 Xenon Krypton Argon Nitrogen Oxygen Air
厚度/mm 7 9 12 16 18 18 18
Ug值(白玻) 3.04 2.51 2.55 2.62 2.74 2.73 2.75
厚度/ mm 5 7 10 16 18 18 18
Ug值(Low-E) 2.11 1.06 1.16 1.30 1.55 1.54 1.56

        从表1中我们可以发现若以空气作为间隔气体,其厚度要达到18mm左右,而SF6虽然达到Ug值最小时的厚度才7mm,但是它的Ug值却为3.04。其Ug值比空气还要高0.29。完全不能起到隔热的效果,SF6的主要作用就是隔音。而对于热辐射率值为0.1的low-e玻璃而言,Xenon和Krypton可以进一步的减小其厚度,降低空气的对流对传热的影响,达到更小的Ug值的同时还减少了密封胶等材料的使用量。但是Xenon和Krypton是非常稀有的气体,填充这些气体的成本远比减少的密封材料的成本高出许多。因此虽然其效果非常理想,但是考虑到成本,原材料获得等因素,不推荐使用。
        从表1中我们还可以发现Argon作为惰性气体,其也是一种相当好的降低Ug值的填充气体。虽然相对于Krypton高出了0.14,但是其成本相对Xenon和Krypton要低很多。但是其在配合使用low-e玻璃的情况下,其Ug值比填充空气的要低0.26。因此Argon作为间隔层填充气体,其明显的优势就在于填充Argon以后可以明显的降低中空玻璃的Ug值,达到更好的保温效果,而成本相对整块中空玻璃的价格而言却是非常的小,对于节能环保有非常严格的要求的欧洲国家,他们都采用间隔层中填充Argon的方法以达到更低的Ug值。 表2 不同含量的Argon对Ug值的影响

Argon含量 0% 10% 25% 40% 65% 80% 90% 100%
Ug值(白玻) 2.76 2.73 2.72 2.70 2.67 2.65 2.63 2.62
Ug值(low-e) 1.57 1.53 1.49 1.45 1.39 1.35 1.32 1.30

        表2为不同Argon含量的Ug值,计算以16mm间隔层作为参考依据。表中我们可以发现,充气量的多少对Ug值的影响很大。为了得到比较理想的Ug值,其Argon的充填量最好大于90%。
        3.2 辐射传热对Ug值的影响
        辐射传热主要来自两个部分,一个是太阳能的辐射,另外一个是中远红外辐射。太阳辐射光谱可分为三个部分:紫外线(波长在300-400nm), 其占太阳辐射能量的3%;可见光(波长范围在400一700nm),其占太阳辐射能量的48%;近红外(波长范围在700-2500nm),占太阳辐射能量的49%;中远红外的辐射能量基本上等同于太阳的总辐射能量。 
        对于建筑玻璃而言,与太阳辐射有关的一个主要指标是SC值,与黑体辐射部分有关的指标是Ug值,而黑体辐射的主要部分是中远红外的传热。红外部分的传热过程主要是玻璃吸收热量后,通过玻璃表面再次向外辐射的过程,这个重要指标即玻璃的表面热辐射率。因此要降低Ug值的有效方法就是通过降低热辐射率,减少玻璃对热量的吸收,从而可以减少因为玻璃吸收后再辐射的热量。Low-E玻璃就是在玻璃表面镀金属或者金属氧化物提高玻璃中远红外的热反射,降低热辐射率值,以此降低玻璃因为黑体辐射而产生的热传递。
        图5显示玻璃的热辐射率值越小,中空玻璃的Ug值也越小。因此,选用不同热辐射率值的Low-E玻璃,对中空玻璃的Ug值有很大的影响,一般市场上多见的为2种Low-E玻璃,在线低辐射Low-E玻璃及离线低辐射Low-E玻璃。它们的热辐射率一般在0.18和0.1左右,因此他们在填充Argon的情况下,Ug值能够达到1.6和1.3左右。国内市场上的在线和离线的镀膜玻璃都能达到比较理想的设计要求。因此为了得到比较理想的节能效果Low-E中空玻璃是一个很好的选择。 
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图4 太阳辐射及黑体辐射 

滁州UG培训--中空玻璃Ug值的影响因素的分析 
图5 4+16A+4不同辐射率的Ug值

        4、总结
        随着新材料的开发及各种新的技术的应用,中空玻璃的Ug值也在进一步的降低,更低Uf值的窗框的使用,暖边技术的发展,玻璃镀膜尤其是双银的低辐射率Low-E的开发等,都能更有效的降低玻璃的Ug值,达到更加理想的保温节能的效果。但是依据目前的情况,及中空玻璃在中国的发展状况,选择在线或者离线的单银Low-E的中空玻璃,填充Argon是一个比较理想的选择。其Ug值能够达到1.3,完全能够实现国家提出的节能50%的目标。
参考文献 
Analysing the factors of the IGu Ug value Abstract Different kinds of spacers with different gas influence the Ug value largely. This article is written to find the better choice of the gas and spacer width. We find that the IGu with the 16mm spacer and filled the Argon will get a better Ug value. And we also simulate the Emissivity-Ug value curve to evaluate the low-e glass whether it can be used suitably. So the designer, builder and engineer may find some information from this article.

 

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