多腔體膜結構中空玻璃隔熱性能研究

陳翠紅

(天津建科建筑節(jié)能環(huán)境檢測有限公司 天津300161)

多腔體膜結構中空玻璃隔熱性能研究

陳翠紅

(天津建科建筑節(jié)能環(huán)境檢測有限公司 天津300161)

以膜結構中空玻璃為研究對象，通過與普通中空玻璃對比，研究腔體數(shù)量配置對其保溫性能的影響，并探討膜結構中空玻璃的合理配置。研究表明，中空玻璃腔體數(shù)量的增加對其保溫性能的提升具有積極的影響，腔體數(shù)量相同的膜結構中空玻璃與相同配置的多玻中空玻璃保溫性能相似，從實際使用角度出發(fā)，三腔體的膜結構中空玻璃優(yōu)越性好于多玻中空玻璃，其中以5L＋9A＋M＋9A＋M＋9A＋5N配置的保溫性能最優(yōu)，5N＋6A＋M＋6A＋M＋6A＋5N的保溫性能最低。

中空玻璃 膜結構 保溫性能

隨著門窗節(jié)能技術的不斷發(fā)展與進步，各類節(jié)能玻璃在門窗、幕墻工程中得到廣泛應用，[1]而隨著節(jié)能指標的不斷嚴格，特別是在天津四步節(jié)能設計標準[2]中，對建筑門窗的節(jié)能性能要求極高，為了達到標準要求，通常建筑外窗要采用三玻中空玻璃或Low-E鍍膜中空玻璃。[3]盡管三玻中空玻璃可以改善外窗系統(tǒng)的保溫隔熱性能，但由于玻璃部件的重量較大，對門窗型材和五金件的載荷能力提出較高的要求；而達標Low-E鍍膜中空玻璃價格又較為高昂，且較低的遮陽系數(shù)與天津市第四階段居住建筑節(jié)能節(jié)能設計標準要求相背。因此迫切需要探索一種性能達標、價格低廉的節(jié)能玻璃，以滿足當下市場的需求。

與此同時，一種高性能的熱鏡中空玻璃技術[4]被引入，然而由于其制造工藝特殊且價格高昂，在國內很難大面積推廣，但是熱鏡中空玻璃的雙玻雙中空結構卻值得借鑒。膜結構中空玻璃在借鑒了三玻中空玻璃和熱鏡中空玻璃的雙中空結構的基礎上，將聚合物膜作為隔膜引入，建立膜結構中空玻璃體系，這個體系將三玻中空玻璃和熱鏡中空玻璃的優(yōu)點有機結合在一起，并具有與三玻中空玻璃比自身載荷較輕，與熱鏡中空玻璃比造價低的優(yōu)勢，是建筑節(jié)能玻璃應用的創(chuàng)新性成果。

本文將選定透明聚合物膜(PET)引入中空玻璃系統(tǒng)，形成不同配置的膜結構中空玻璃，測定不同配置試樣的傳熱系數(shù)，并通過普通中空玻璃的對比研究整體研究膜結構中空玻璃的保溫性能。

1 實驗部分

本研究依據GB/T 8484—2008《建筑外門窗保溫性能分級及檢測方法》[5]的方法對試樣進行傳熱系數(shù)的測定。試樣尺寸為1,200,mm×1,200,mm，將膜結構中空玻璃安裝到保溫檢測裝置中，對其保溫性能進行檢測。試樣配置見表1：

表1 中空玻璃配置表Tab.1 Configurations of insulating glasses

2 結果與討論

影響膜結構中空玻璃保溫性能的因素主要有玻璃性質、中空玻璃間隔層性質、整體密封性能等。對不同配置的中空玻璃的傳熱系數(shù)進行測定，具體數(shù)據見表2。

本研究主要研究間隔層數(shù)量對保溫性能的影響，腔體數(shù)量通過加入隔斷措施實現(xiàn)，在普通多腔體中空玻璃中，隔斷措施為玻璃，膜結構中空玻璃為PET膜，在原理上是一致的，但兩者的性質有所不同，故研究其對保溫性能的影響。

表2 中空玻璃傳熱系數(shù)Tab.2 Heat transfer coefficients of insulating glasses

圖1 不同結構對中空玻璃傳熱系數(shù)影響Fig.1Impact of different structures on heat transfer coefficients of insulating glasses

圖1顯示了組成玻璃種類相同，空氣層總體厚度相同，不同結構中空玻璃的傳熱系數(shù)之間的差別。研究發(fā)現(xiàn)，結構變化對中空玻璃整體的傳熱系數(shù)影響明顯。整體上，結構的不同主要表現(xiàn)在間隔氣體層數(shù)(腔體數(shù)量)的不同上，對于空氣層總厚度相同，玻璃配置相同的中空玻璃，兩腔結構的中空玻璃(三玻中空玻璃、兩腔膜結構中空玻璃)傳熱系數(shù)小于單一腔體的中空玻璃(雙玻中空玻璃)，三腔結構中空玻璃(四玻中空玻璃、三腔膜結構中空玻璃)的傳熱系數(shù)小于兩腔結構的中空玻璃。而對于腔體數(shù)量相同的中空玻璃，膜結構中空玻璃的傳熱系數(shù)與普通中空玻璃的傳熱系數(shù)相差不大，且膜結構中空玻璃的傳熱系數(shù)略高。

多腔體中空玻璃較普通兩玻中空玻璃保溫性能明顯提高，對于空氣層整體厚度相同的中空玻璃，不同試樣由空氣熱傳導產生的熱阻值相同，但隔斷措施引入體系后，不論是采用玻璃還是聚合物膜作為隔斷措施，都改變了腔體的空氣流動狀態(tài)，降低了腔體空氣與玻璃的換熱程度，這是多腔體中空玻璃傳熱系數(shù)降低、保溫性能提升的主要原因。對于玻璃配置相同、總空氣層厚度相同、腔體數(shù)量相同的膜結構中空玻璃和多腔中空玻璃，傳熱系數(shù)相差不多，符合科學規(guī)律，膜結構中空玻璃的傳熱系數(shù)略高，主要是聚合物較薄，熱阻小于普通白玻造成的。

通過對檢測結果的研究，發(fā)現(xiàn)對于總體空氣層厚度相同的各類中空玻璃，多腔體的白玻中空玻璃的保溫性能好于腔體相對少的Low-E中空玻璃，如5L＋9A＋M＋9A＋5N配置的膜結構中空玻璃的傳熱系數(shù)為1.58,W/(m2·K)，對應總體空氣層厚度相同的配置為5N＋6A＋M＋6A＋M＋6A＋5N的膜結構中空玻璃，其傳熱系數(shù)可達到1.30,W/(m2·K)，保溫性能不僅得到一定的提高，成本也會大幅下降。同時，對于多玻中空玻璃，考慮到玻璃增加帶來總體重量增加的問題，以結構和配置相同的膜結構中空玻璃替代多玻中空玻璃，可有效解決這一問題。

以上研究并不代表膜結構中空玻璃腔體越多越好。在中空玻璃厚度一定的情況下，增加腔體數(shù)量，意味著每個腔體的厚度減小，間隔框的數(shù)量增加，制作較小尺寸的間隔框成本和整體成本都會有所增加；其次，間隔框的數(shù)量增加，無疑會對整個中空玻璃系統(tǒng)的安全性和密封性帶來更多的影響，對其制作和密封工藝提出較高的要求。目前，三玻中空玻璃和四玻中空玻璃的技術比較成熟，而根據當前的節(jié)能要求，三腔的中空玻璃即能滿足需要。通過數(shù)據分析，在所有三腔膜結構中空玻璃配置中，5L＋9A＋M＋9A＋M＋9A＋5N配置的保溫性能最優(yōu)，其次為5N＋9A＋M＋9A＋M＋9A＋5N、5L＋6A＋M＋6A＋M＋6A＋5N、5N＋9A＋M＋6A＋M＋9A＋5的配置，三者的傳熱系數(shù)相近，5N＋6A＋M＋9A＋M＋6A＋5N的保溫性能稍差，5N＋6A＋M＋6A＋M＋6A＋5N的保溫性能最低。

3 結 論

中空玻璃腔體數(shù)量的增加對其保溫性能的提升具有積極的影響，且腔體數(shù)量相同的膜結構中空玻璃與相同配置的多玻中空玻璃保溫性能相似，可有效解決多玻中空玻璃總體重量較大的問題，白玻多腔膜結構中空玻璃保溫性能好于腔體相對較少的Low-E中空玻璃，并且成本相對較少。從實際使用角度出發(fā)，三腔體的膜結構中空玻璃更具優(yōu)越性，其中以5L＋9A＋M＋9A＋M＋9A＋5N配置的保溫性能最優(yōu)，5N＋6A＋M＋6A＋M＋6A＋5N的保溫性能最低。■

［1］ 董志龍. 中空玻璃在建筑節(jié)能方面的應用[J]. 綠色建筑，2011(3)：54-57.

［2］ 天津市城鄉(xiāng)建設委員會. 天津市居住建筑節(jié)能設計標準DB29-1—2013 [S]. 天津工程技術研究所，2013.

［3］ 王敏杰. 試論實現(xiàn)建筑“四步節(jié)能”的途徑[J]. 低溫建筑技術，2011(10)：107-110.

［4］ 宋麗. 熱鏡中空玻璃的節(jié)能功效[J]. 住宅產業(yè)，2006(5)：63-64.

［5］ 住房與城鄉(xiāng)建設部. 建筑外門窗保溫性能分級及檢測方法[S]. GB/T 8484—2010. 北京：中國標準出版社，2009.

Heat Insulation Performance of Multiple-cavity Membrane Structured Insulating Glass Unit

CHEN Cuihong

(Tianjin Building Energy-saving Environmental Test Co.，LTD，Tianjin 300161，China)

Taking membrane structured hollow glass as the research object，the study compares it with ordinary insulating glass and explores the impact of the number of cavity on its heat insulation performance and probes into the rational allocation of membrane structure hollow glass．Studies have shown that the increase of hollow glass cavities has a positive impact on the insulation performance and the insulation performance of hollow glass with the same cavity number and same membrane structure is similar with that of membrane structure hollow glass．For practical application，the three-cavity membrane structured hollow glass has more advantages，of which the configuration of 5L＋9A＋M＋9A＋M＋9A＋5N has the most optimal capability of heat preservation，and the configuration of 5N＋6A＋M＋6A＋M＋6A＋5N has the lowest heat preservation performance.

hollow glass；membrane structure；heat preservation performance

P619.27

A

1006-8945(2016)06-0040-03

天津市河東區(qū)科技計劃項目，項目名稱“膜結構中空玻璃的節(jié)能研究”。

2016-05-12