隨著建筑節(jié)能意識的逐步提高，其透明部分玻璃的保溫隔熱性能成為大家關(guān)注的焦點。提高玻璃保溫隔熱性能的途徑目前有：1)采用高性能Low-E玻璃;2)增加玻璃和腔體數(shù)量，如雙玻單腔增加到三玻兩腔，甚或四玻三腔;3)改變腔體內(nèi)氣體成分，如充氬氣/氪氣，氬氪混合等惰性氣體;4)將氣體抽走，制成真空玻璃;5)增加中空玻璃內(nèi)腔體厚度等等。

  本文重點介紹一下中空玻璃內(nèi)部為什么要充氬氣，氬氣究竟能起到什么作用。

建筑玻璃是如何傳熱的?

  首先，我們來了解一下建筑玻璃是如何傳熱，如圖1所示，通過透明部分玻璃的傳熱包括兩種方式，分別為溫差傳熱和太陽輻射傳熱。由于傳熱方式不同，要提升玻璃質(zhì)量和性能，采取的相應(yīng)技術(shù)手段也有所不同。

  溫差傳熱主要通過降低玻璃的傳熱系數(shù)K來控制，太陽輻射傳熱主要通過調(diào)節(jié)太陽能總透射比g和紅外熱能總透射比gIR來加以控制。

圖1 熱量傳遞基本原理圖

中空玻璃傳熱系數(shù)K值的影響因素

圖2 中空玻璃溫差傳熱機理示意圖

  如圖2所示，要降低中空玻璃的傳熱系數(shù)，需減少熱輻射、對流傳熱以及熱傳導(dǎo)，通常采取的手段為采用單片或多片Low-E玻璃(單銀、雙銀或三銀)、充入惰性氣體、增加腔體的數(shù)量或者腔體的厚度。本文重點討論充入氬氣對玻璃的傳熱系數(shù)K值帶來的影響。

氬氣簡介

  眾所周知，氬氣是惰性氣體的一種，具有無色、無味、無毒的特性，同時具有穩(wěn)定性。在空氣中，其含量約占1%，與氪氣和氙氣等相比，最經(jīng)濟的惰性氣體。二者的物理性能對比如表1，由表1可見，氬氣的密度、動態(tài)粘度高于空氣，導(dǎo)熱系數(shù)和比熱容低于空氣。充入中空玻璃中，可減緩中空玻璃內(nèi)的熱對流和熱傳導(dǎo)，從而減弱整體中空玻璃的導(dǎo)熱能力，傳熱系數(shù)K值得以降低。

  關(guān)于不同厚度，不同氣體的熱導(dǎo)如何計算?具體計算可以參考標(biāo)準(zhǔn)JGJ 113中的附錄A或者JGJ/T 151中的6.3。

表1 氬氣和空氣特性對比

充入氬氣后傳熱系數(shù)K值的變化

圖3 雙玻傳熱系數(shù)K值隨Ar濃度的變化

  由圖3可見，無論是我們分析的那種玻璃，隨氬氣含量的增加，其傳熱系數(shù)顯著降低。以單銀+白玻為例，氬氣含量從0-100%，傳熱系數(shù)從1.86下降到1.59;三銀+白玻，傳熱系數(shù)從1.64下降到1.34。

圖4 三玻傳熱系數(shù)K值隨Ar濃度的變化

  由圖4可見，隨氬氣含量的增加，其傳熱系數(shù)顯著降低。以單銀+白玻+白玻為例，氬氣含量從0-100%，傳熱系數(shù)從1.36下降到1.17;三銀+白玻+白玻，傳熱系數(shù)從1.24下降到1.02。

  充入氬氣后遮陽系數(shù)Sc和相對增熱RHG的變化

  表2 為不同玻璃結(jié)構(gòu)的Sc和相對增熱RHG隨氣體成分的變化，供大家參考。

表2 Sc及RHG隨氣體成分的變化

結(jié)論：

  由本文的分析可見，中空玻璃腔體是否充氬氣以及氬氣的含量，對傳熱系數(shù)K值影響較大，對遮陽系數(shù)Sc和相對增熱RHG有一定影響，但影響稍小。此外，充惰性氣體后，能夠較好的保護(hù)Low-E膜層尤其是離線Low-E膜，使其更加長久耐用，從而延長中空玻璃的壽命。同時，充惰性氣體的玻璃的隔聲性能也會有所提高。