中空玻璃暖边技术应用研究.docx

中空玻璃暖边技术应用研究 泰诺风保泰（苏州）隔热材料有限公司 刘军 中国建筑科学研究院 王洪涛 万成龙 王昭君 摘要 关键词 我国建筑节能逐步提高至75%的要求，作为热工薄弱环节的建筑玻璃是建筑节能的重点；暖边技术作为中空玻 璃性能的有效改善手段，已成为重要发展趋势之一。本文从暖边技术的节能原理、对中空玻璃性能影响及工程应用 角度进行了探讨，为暖边技术在中空玻璃中的应用提供了参考。中空玻璃；暖边技术注：本文为北京市科技计划资助项目(项目编号：z13111000560000)一、中空玻璃暖边技术概述1、暖边技术的定义对于暖边技术的定义，较早的一种说法是：任何一种间隔 条只要其热传导系数低于铝金属的导热系数，就可以称为暖边系 统。这种说法在一定程度上反映了暖边间隔条的特点，但不够严 格明确。对暖边系统给出了明确而权威定义的是德国标准din v 4108- 4:2002-02，见公式11： (d) = d11 + d22+dnn0.007w/k（公式1）其中：d为所用材料的厚度，值是所用材料的导热率。 对一个间隔条来说，若公式(1)成立，即计算结果小于或等于0.007w/k，则称之为暖边系统；若公式(1)不成立，即计算结果大 于0.007w/k，则定义为冷边系统。这个定义已被欧洲标准和iso 标准 2采用。根据这个定义，可以对间隔条进行定量的判定。例如：根 据en10077，材料的导热率如下：聚丙烯为0.22 w/(mk)，不 锈钢为17.0w/(mk)，铝为160.0w/(mk)。 将以上数据带入公 式得出，某间隔条的计算结果为 0.002w/k，小于0.007 w/k，因此 定义为暖边系统；铝间隔条的计算 结果是0.112 w/k，远大于0.007 w/ k，所以定义为冷边系统。2、暖边技术的节能原理一个完整外窗系统的传热系 数，由玻璃，窗框以及中空玻璃边 缘线性传热系数三部分组成3，见整窗的传热系数计算式见公式2：（公式2）式中：uw整窗的传热系数；uf窗框的传热系数；ug玻 璃的传热系数；aw整窗面积；af窗框面积；ag玻璃面积； lf间隔条的长度；中空玻璃边缘线性传热系数。公式中的值，即中空玻璃边缘线性传热系数，描述的是通 过中空玻璃边缘的热量损失率。值越大，表示通过中空玻璃边 缘的热量损失会增大；降低线传热系数值，可有效降低整窗的 传热系数。可见，一个相对较低的边缘线性传热系数值对整窗的 隔热性能的提高是非常关键的4。值的大小主要由所用间隔条的材质来决定。选用合理的线 传热系数较低的间隔条是降低线传热系数值的重要方法，这就 是暖边间隔条比传统铝间隔条节能的原理。二、暖边技术对中空玻璃性能影响研究以目前市场上广泛使用的tgi间隔条为例，利用建筑门窗玻 璃幕墙热工计算软件对暖边中空玻璃的性能分析研究，分三个方 面：（1）暖边技术对整窗传热系数u值的影响研究；（2）暖边 技术对中空玻璃抗结露性能影响研究；（3）暖边技术对玻璃热应 力影响研究。1、暖边技术对整窗传热系数影响研究对某铝合金型材节点，采用传统铝间隔条和暖边间隔条进行 传热系数计算，计算结果见图2。从图2可以看出，该铝合金窗框扇节点在采用暖边间隔条后， 相比传统的铝间隔条，整个节点的传热系数从3.58 w/(m2k)降至 3.12w/(m2k)，降低0.46 w/(m2k)；按框窗比30%计算，可降低图1。图1 整窗传热原理示意整窗传热系数约0.14w/(m2k)。74（1）铝间隔条（2）暖边间隔条 图2 不同间隔条框扇节点传热系数计算结果门窗幕墙 图4 不同露点条件下室内相对湿度计算门窗幕墙设计时，有人认为，设计好门窗型材的u值和中空 玻璃的u值，将二者按照面积加权计算，即可得到整窗的u值，这 实际上是错误的。通过门窗u值的计算公式（公式2）可以看出， 型材与玻璃接合部位的线性传热系数对整窗u值的影响需要考 虑，图2的计算结果也表明暖边间隔条相比铝间隔条对整窗的传热 系数有明显影响。2、暖边技术对中空玻璃抗结露性能影响研究（1）铝间隔条（2）暖边间隔条图3 暖边间隔条与铝间隔条中空玻璃室内侧温度计算结果某中空玻璃，采用铝间隔条和暖边间隔条进行热工计算，以 5+16a+5low-e玻璃配置为例，在室外侧空气温度为-20，室内 侧空气温度为20的标准条件下，计算结果见图3。图3可以看出，暖边间隔条的中空玻璃边部温度为0.6，而 铝间隔条中空玻璃边缘温度为-4.5，即暖边间隔条中空玻璃边 部温度比铝间隔条中空玻璃边部温度高约5。在保证不结露的前提下，冬季北方室内的空气温度保持16 不变，室内相对湿度计算结果见图4。图4可以看出，在室内空气温度为16时，室内相对湿度可 由23.07%增加到35.12%而不会结露。在室内居住舒适度得到了 显著提高的同时，降低了窗户室内表面结露的可能性，减轻了室 内装修面的污染和墙体发霉的情况，有效改善了室内环境。3、暖边技术对玻璃热应力的影响研究钢化玻璃自爆，镀膜、中空玻璃热应力炸裂是国内门窗幕墙玻璃应用过程中主要安全隐患，除玻璃本体的硫化镍杂质、裂纹 等缺陷外，温差引起的应力变化是玻璃破裂的重要诱因。以图3计算结果为例，按jgj 113-2009中公式计算玻璃应力5，公式为：h=0.74e1234（tc-ts）h （公式3） 式中： 玻璃端面应力，n/mm2； e玻璃弹性模量，按0.72105n/mm2取值； 玻璃线膨胀系数，按10-5/取值； 1阴影系数；2窗帘系数； 3玻璃面积系数； 4边缘温度系数； tc玻璃中部温度； ts玻璃边缘温度。为简化计算，阴影系数、窗帘系数、玻璃面积系数和边缘温 度系数均取1.0，玻璃玻璃边缘温度差值（ts1-ts2）取为5，则应 力差值为：h1 2 3 4s1 s2 =0.74e （t -t ）=0.740.72105n/ mm210-5/1.05=2.66 n/mm2即，暖边间隔条与铝间隔条相比，玻璃边缘温度提高5时， 玻璃应力可减少2.66 n/mm2，可降低玻璃在使用过程中温差应力 引起的玻璃自爆和热应力炸裂的可能性。三、暖边中空玻璃工程应用研究作为中空玻璃的重要组成部分，暖边技术在玻璃幕墙中应符 合玻璃幕墙工程技术规范jgj 102-20036的规定。规范第3.4.1条明确规定：玻璃幕墙采用中空玻璃时， 除应符合现行国家标准中空玻璃（gb/t11944）7的有关 规定外，还应符合下列要求：1、中空玻璃气体层厚度不应小于 9mm；2、中空玻璃应采用双道密封。一道密封应采用丁基热熔 密封胶。隐框、半隐框及点支承玻璃幕墙用中空玻璃的二道密封 胶应采用硅酮密封胶；明框玻璃幕墙用中空玻璃的二道密封胶宜 采用聚硫类中空玻璃密封胶，也可采用硅酮密封胶。二道密封应75门 窗 幕 墙真空玻璃在高节能建筑外窗产品中的应用研究 北京新立基真空玻璃技术有限公司 刘甜甜 蒋毅 许海凤 中国建筑科学研究院 王洪涛 摘要 关键词 真空玻璃的应用是高节能建筑外窗产品的必然趋势，本文在对比中欧建筑节能标准要求的基础上，结合真空玻 璃的特点，通过软件模拟得到了不同种类型材真空玻璃窗的传热系数值，并研究了真空玻璃窗的节能效果，对真空 玻璃的合理选用具有重要意义。真空玻璃；建筑外窗；应用技术注：本文为：北京市科技计划资助项目（项目编号：z13111000560000）一、前言外窗是建筑围护结构节能的最薄弱环节，通过外窗散失的热 量占到建筑外围护结构热量损失的一半左右，因此外窗是建筑节 能的关键。“十二五”期间，北京市发布了居住建筑节能设计 标准（db 11/891-2012），对建筑提出了节能75%的要求，建 筑外窗的传热系数限值由“十一五”期间的2.8w/(m2k)降低至 1.5-2.0w/(m2k)，对节能外窗的研发提出了要求。为此，北京市 建设工程物资协会组织了科研研所、大专院校、企业等联合研发 k值为1.5-2.0w/(m2k)的高节能建筑外窗产品。玻璃占据外窗面积70%以上，成为外窗节能的重点。真空玻 璃采用真空技术，可有效降低两片玻璃之间的辐射换热，因而具 备更高的节能效果，成为继普通中空玻璃、low-e低辐射中空玻璃之后进一步降低外窗传热系数时的必然选择。 本文在对中欧建筑外窗节能标准研究的基础上，结合真空玻璃的特点，通过软件模拟得到了不同种类型材真空玻璃窗的传热 系数值，并研究了真空玻璃窗的节能效果，对真空玻璃的合理选 用具有重要意义。二、中欧建筑外窗节能标准对比研究早在20世纪70年代石油危机之后，北欧国家就制定了严格 的建筑节能法规。当时瑞典规定外窗的传热系数限值为2.0 w/ (m2k)，芬兰为2.1 w/(m2k)；德国早在1994年就要求外窗传热 系数达到1.8 w/(m2k)，到2009年时要求外窗的传热系数为1.3 w/(m2k)，2013年达到1.0 w/(m2k)以下，德国各阶段建筑节能参考文献：1 王积刚,黄日勇. 铝合金门窗幕墙节能技术概述j.建筑节能, 2007,012 en iso 10077-1:2006(iso 10077-1:2006):thermal performance of windows, doors and shutters-calculation of thermal transmittance- part 1: general 3 jgj/t 151-2008 建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程s.中国建筑工业出版7社. 20084 万成龙,孙诗兵,王洪涛. 中空玻璃暖边技术及其发 展j. 门窗,2008,075jgj 113-2009建筑玻璃应用技术规程s.中国建筑工 业出版社. 20096 jgj 102-2003 玻璃幕墙工程技术规范s. 中国建筑工业出版社. 20037 gb/t11944-2002 中空玻璃s. 中国建筑工业出 版社. 2002采用专用打胶机进行混合、打胶。3、中空玻璃的间隔铝框可采用 连续折弯型或插脚型，不得使用热熔型间隔胶条。间隔铝框中的 干燥剂宜采用专用设备装填。因此，热熔丁基类暖边中空玻璃产品因不符合二道密封要求 无法应用于建筑幕墙上，因而多数应用在居住建筑上。而采用双 道密封构造的间隔条（如tgi间隔条）符合规范