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摘要： 本文通过对中空玻璃的结构组成、节能原理的分析，着重探讨了影响中空玻璃节能特性的玻璃厚度、玻璃类型、间隔层厚度、间隔层气体等各方面的相关因素。
【中图分类号】J527.3
【文献标识码】B
【文章编号】2236-1879（2017）09-0212-01
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。
1建筑节能对玻璃性能的要求
在影响建筑能耗的门窗、墙体、屋面、地面四大围护部件中，门窗的绝热性能最差，是影响室内热环境质量和建筑节能的主要因素之一。据统计，在采暖或空调的条件下，冬季单玻窗所损失的热量约占供热负荷的30%～50%，夏季因太阳辐射热透过单玻窗射入室内而消耗的冷量约占空调负荷的20%～30%。因此，增强门窗的保温隔热性能，是改善室内热环境质量和提高建筑节能水平的重要环节。
2中空玻璃的节能原理
2.1中空玻璃的隔热原理。
中空玻璃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，来控制各种射線透过，达到降低辐射传热的目的。
2.2中空玻璃的防结露、降低冷辐射性能。
由于中空玻璃内部存在着可以吸附水分子的干燥剂，气体是干燥的，在温度降低时，中空玻璃的内部也不会产生凝露的现象，同时，在中空玻璃的外表面结露点也会升高。如当室外风速为5m/s，室内温度20℃，相对湿度为60%时，5mm玻璃在室外温度为8℃时开始结露，而16mm（5+6+5）中空玻璃在同样条件下，室外温度为-2℃时才上结露，27mm（5+6+5+6+5）3层中空玻璃在室外温度为-11℃时才开始结露。由于中空玻璃的隔热性能较好，玻璃两侧的温度差较大，还可以降低冷辐射的作用；当室外温度为-10℃时，室内单层玻璃窗前的温度为-2℃，而中空玻璃窗前的温度是13℃；在相同的房屋结构中，当室外温度为-8℃，室内温度为20℃时，3mm普通单层玻璃冷辐射区域占室内空间的67.4%，而采用双层中空玻璃（3+6+3）则为13.4%。
3节能的影响因素分析
3.1玻璃的厚度。
中空玻璃的传热系数，与玻璃的热阻（玻璃的热阻为1mK/W）和玻璃厚度的乘积有着直接的联系。当增加玻璃厚度时，必然会增大该片玻璃对热量传递的阻挡能力，从而降低整个中空玻璃系统的传热系数。据有关资料，对具有12mm空气间隔层的普通中空玻璃进行计算，当两片玻璃都为3mm白玻时，U=2.745W/m2K，都为10mm白玻时，U=2.64W/m2K，降低了3.8%左右，且U值的变化与玻璃厚度的变化基本为直线关系。可以看出，增加玻璃厚度对降低中空玻璃U值的作用不是很大，对建筑能耗的影响甚微。
3.2玻璃的类型。
透明中空玻璃（白玻中空）：透明中空玻璃是由2片（或3片）玻璃与空气层组合而成，有些中空玻璃空气间层为真空或充惰性气体。与单片玻璃相比，透明中空玻璃的传热系数U显著降低，通过温差传热而损失的热能至少降低约40%，明显改善了对冬季暖气的阻挡效果。
3.3Low-E玻璃镀膜面位置。
中空玻璃共有4个表面，由室外向室内数分别为1#、2#、3#、4#面。资料显示，Low-E膜位于2#、3#面时，具有相同的传热系数U值，但位于2#面时具有较低的遮蔽系数Se，而位于第3#面时同样的玻璃其遮蔽系数Se高出15%以上。因此，建议Low-E膜在南方地区位于第2#面，北方地区位于第3#面。还需注意的是，Low-E膜位于第2#、3#面时外观效果也不相同，不同型号的Low-E玻璃所具有的外观效果差别很大，选择时应综合考虑外观效果和节能特性。
3.4间隔气体的类型。
在中空玻璃的内部，充入一些特殊气体，可以提高中空玻璃的隔热、隔声性能，这些气体除空气以外，还有氩气、氪气、CO2、SF6等气体。由于气体的导热系数很低（空气0.024W/mK；氩气0.016W/mK），因此极大地提高了中空玻璃的热阻性能，在普通中空玻璃内部充入特殊气体，节能效果可以提高5%左右，在镀膜中空玻璃尤其是Low-E镀膜中空玻璃内部充入特殊气体，其节能可提高9%以上。
3.5气体间隔层的厚度。
常用的中空玻璃间隔层厚度为6mm、9mm、12mm等。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。但气体层的厚度达到一定程度后，传热阻的增长率就很小了。
3.6间隔条的类型。
中空玻璃边部密封材料的性能对中空玻璃的导热系数有一定影响。通常情况下，大多数间隔使用铝条法，虽然重量轻，加工简单，但其导热系数大，导致中空玻璃的边部热阻降低。在室外气温特别寒冷时，室内的玻璃边部会产生结霜现象。以Swiggle胶条为代表的暖边密封系统具有更优异的隔热性能，大大降低了中空玻璃边部的传热系数，有效地减少了边部结霜现象，节能指标对白玻中空可提高5%以上，对Low-E中空可提高9%以上。
4结论
中空玻璃的广泛应用大大促进了建筑节能的发展步伐，同时建筑节能标准要求的逐步提高也必将促使中空玻璃不断实现更加优良的节能特性。通过以上对中空玻璃的原片组合、间隔类型、使用环境的详细数据分析可以得出，影响中空玻璃节能特性的重要因素是玻璃原片的类型和间隔层的厚度及种类。其中，Low-E玻璃以其优异的光学热工特性使中空玻璃的节能效果得到了很大提高。
参考文献
[1]王铭新.建筑节能对玻璃性能的要求.认证技术2010年10期.
[2]刘志海.中空玻璃发展现状及趋势.中国建材2003年第05期.
【中图分类号】J527.3
【文献标识码】B
【文章编号】2236-1879（2017）09-0212-01
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。
1建筑节能对玻璃性能的要求
在影响建筑能耗的门窗、墙体、屋面、地面四大围护部件中，门窗的绝热性能最差，是影响室内热环境质量和建筑节能的主要因素之一。据统计，在采暖或空调的条件下，冬季单玻窗所损失的热量约占供热负荷的30%～50%，夏季因太阳辐射热透过单玻窗射入室内而消耗的冷量约占空调负荷的20%～30%。因此，增强门窗的保温隔热性能，是改善室内热环境质量和提高建筑节能水平的重要环节。
2中空玻璃的节能原理
2.1中空玻璃的隔热原理。
中空玻璃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，来控制各种射線透过，达到降低辐射传热的目的。
2.2中空玻璃的防结露、降低冷辐射性能。
由于中空玻璃内部存在着可以吸附水分子的干燥剂，气体是干燥的，在温度降低时，中空玻璃的内部也不会产生凝露的现象，同时，在中空玻璃的外表面结露点也会升高。如当室外风速为5m/s，室内温度20℃，相对湿度为60%时，5mm玻璃在室外温度为8℃时开始结露，而16mm（5+6+5）中空玻璃在同样条件下，室外温度为-2℃时才上结露，27mm（5+6+5+6+5）3层中空玻璃在室外温度为-11℃时才开始结露。由于中空玻璃的隔热性能较好，玻璃两侧的温度差较大，还可以降低冷辐射的作用；当室外温度为-10℃时，室内单层玻璃窗前的温度为-2℃，而中空玻璃窗前的温度是13℃；在相同的房屋结构中，当室外温度为-8℃，室内温度为20℃时，3mm普通单层玻璃冷辐射区域占室内空间的67.4%，而采用双层中空玻璃（3+6+3）则为13.4%。
3节能的影响因素分析
3.1玻璃的厚度。
中空玻璃的传热系数，与玻璃的热阻（玻璃的热阻为1mK/W）和玻璃厚度的乘积有着直接的联系。当增加玻璃厚度时，必然会增大该片玻璃对热量传递的阻挡能力，从而降低整个中空玻璃系统的传热系数。据有关资料，对具有12mm空气间隔层的普通中空玻璃进行计算，当两片玻璃都为3mm白玻时，U=2.745W/m2K，都为10mm白玻时，U=2.64W/m2K，降低了3.8%左右，且U值的变化与玻璃厚度的变化基本为直线关系。可以看出，增加玻璃厚度对降低中空玻璃U值的作用不是很大，对建筑能耗的影响甚微。
3.2玻璃的类型。
透明中空玻璃（白玻中空）：透明中空玻璃是由2片（或3片）玻璃与空气层组合而成，有些中空玻璃空气间层为真空或充惰性气体。与单片玻璃相比，透明中空玻璃的传热系数U显著降低，通过温差传热而损失的热能至少降低约40%，明显改善了对冬季暖气的阻挡效果。
3.3Low-E玻璃镀膜面位置。
中空玻璃共有4个表面，由室外向室内数分别为1#、2#、3#、4#面。资料显示，Low-E膜位于2#、3#面时，具有相同的传热系数U值，但位于2#面时具有较低的遮蔽系数Se，而位于第3#面时同样的玻璃其遮蔽系数Se高出15%以上。因此，建议Low-E膜在南方地区位于第2#面，北方地区位于第3#面。还需注意的是，Low-E膜位于第2#、3#面时外观效果也不相同，不同型号的Low-E玻璃所具有的外观效果差别很大，选择时应综合考虑外观效果和节能特性。
3.4间隔气体的类型。
在中空玻璃的内部，充入一些特殊气体，可以提高中空玻璃的隔热、隔声性能，这些气体除空气以外，还有氩气、氪气、CO2、SF6等气体。由于气体的导热系数很低（空气0.024W/mK；氩气0.016W/mK），因此极大地提高了中空玻璃的热阻性能，在普通中空玻璃内部充入特殊气体，节能效果可以提高5%左右，在镀膜中空玻璃尤其是Low-E镀膜中空玻璃内部充入特殊气体，其节能可提高9%以上。
3.5气体间隔层的厚度。
常用的中空玻璃间隔层厚度为6mm、9mm、12mm等。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。但气体层的厚度达到一定程度后，传热阻的增长率就很小了。
3.6间隔条的类型。
中空玻璃边部密封材料的性能对中空玻璃的导热系数有一定影响。通常情况下，大多数间隔使用铝条法，虽然重量轻，加工简单，但其导热系数大，导致中空玻璃的边部热阻降低。在室外气温特别寒冷时，室内的玻璃边部会产生结霜现象。以Swiggle胶条为代表的暖边密封系统具有更优异的隔热性能，大大降低了中空玻璃边部的传热系数，有效地减少了边部结霜现象，节能指标对白玻中空可提高5%以上，对Low-E中空可提高9%以上。
4结论
中空玻璃的广泛应用大大促进了建筑节能的发展步伐，同时建筑节能标准要求的逐步提高也必将促使中空玻璃不断实现更加优良的节能特性。通过以上对中空玻璃的原片组合、间隔类型、使用环境的详细数据分析可以得出，影响中空玻璃节能特性的重要因素是玻璃原片的类型和间隔层的厚度及种类。其中，Low-E玻璃以其优异的光学热工特性使中空玻璃的节能效果得到了很大提高。
参考文献
[1]王铭新.建筑节能对玻璃性能的要求.认证技术2010年10期.
[2]刘志海.中空玻璃发展现状及趋势.中国建材2003年第05期.