暖边技术与中空玻璃的节能.doc

暖边技术与中空玻璃的节能中空玻璃由美国人托马思?司特森发明，1865年获得专利。其结构设计与今天的中空玻璃虽然有所不同，但是却很接近了。中空玻璃出现之前，人们使用的多为双层玻璃窗，由于当时窗户的气密性较差，人们不得不花一定的时间来擦洗两片玻璃之间的污物。中空玻璃的发明主要是为了迎合人们减少擦洗玻璃的劳动的需要。当时的结构为两片玻璃，中间使用绳子或木条来间隔外面采用焦泥来密封。这种中空玻璃的缺点在于密封性差，内部没有干燥剂，玻璃空腔内的空气是不干燥的。在以后的大约100年的漫长岁月里，中空玻璃的发展是十分缓慢的，只在局部结构方面得到了某些改进。从上个世纪60年代起，现代中空玻璃材料的逐步出现和广泛使用，包括铝金属间隔条、有机密封胶(从单道密封为主到今天的双道密封占主导地位)和3A分子筛，才使得中空玻璃的密封性能得到彻底的改善，形成了目前的中空玻璃结构。# u$ T, 3 K J, b, e. Z! C5 F5 u8 V d铝金属间隔条的应用使中空玻璃的现代生产成为可能，但另一方面，却是以牺牲中空玻璃的节能性为代价的，这是由于铝金属间隔条的导热系数大，形成能源损失的通道。为了解决中空玻璃边部的热损失问题，暖边间隔条应运而生，在发达国家得到了广泛应用。据统计，1990年冷边中空玻璃占市场份额的85，暖边仅仅占15，但是到了2000年，暖边上升到80，冷边则下降到20。, O3 Q, K# N h4 V C暖边概念：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。暖边可以采用三种方法得到： Z+ m+ B4 R5 c8 P9 H7 g(1)非金属材料，如超级间隔条、TPS、玻璃纤维条；& g3 Y) q- * N/ - C7 C# g(2)部分金属材料，如断桥间隔条、复合胶条；(3)低于铝金属传导系数的金属间隔条，如不锈钢间隔条。0 U8 N X A) j% w# |& M可见发达国家有关暖边的定义是十分宽松的。由此，我们可将其按节能的性能分为以下三大类：低性能、中等性能和高性能间隔条。(1)低性能间隔条的特点是含有部分金属或采用比铝金属导热系数低的金属。采用NFRC （美国国家门窗等级评定委员会)标准窗，低性能间隔条对整窗的U值改善程度为006。(2)中等性能间隔条的特点是含有部分金属或采用比铝金属导热系数低的金属。采用NFKc(美国国家门窗等级评定委员会)标准窗，该类间隔条对整窗的U值改善程度为O1 1。(3)高性能间隔条的特点是采用非金属材料，因此导热系数大大低于铝金属。采用NFRC(美国国家门窗等级评定委员会)标准窗，高性能间隔条(如超级间隔条)对整窗的U值改善程度为02。 6 s( J9 q5 A$ V7 P$ k暖边间隔条和65的节能标准。超级间隔条是暖边中唯一不含有金属、内含3A分子筛、具有微孔结构的弹性硅酮间隔条，不但导热系数低(仅仅为铝金属的1950)，从而改善中空玻璃的整体节能效果，而且还有利于延长中空玻璃的密封寿命，同时提高生产效率。3 p7 u W! _6 P l$ 3 R0 F7 a- Q北京地区从2004年7月1日起率先在全国实行65的节能标准，对窗户要求传热系数应达到28Wm2?K。普通双玻中空玻璃的节能配置为，普通玻璃、槽铝式间隔条、空气，其传热系数是3wm2?K，不能满足北京地区65的节能标准。为达到这一要求，对普通中空玻璃的节能配置必须改进。可供选择方案如下：: u0 f/ o% 1 z2 P( c5 M/ d1) 将普通玻璃替换成低辐射玻璃，传热系数可降低到2 Wm2?K2) 将铝间隔条替换成超级间隔条，传热系数降低到28Wm2?K3) 将空气置换成氩气，传热系数有所下降，但仍大于28Wm2?K2 E 6 t( z, e7 Z4 o4) 使用三玻双腔中空玻璃(配置仍是普通玻璃、槽铝式间隔条、空气)，传热系数低于28Wm2?K 0 P6 / F( K- O4 G+ J/ d3 Y y J% K7 a b$ a _, n/ c2 T上述4个方案比较，方案1)具有节能效果显著，但其成本增加过大，且节能性能取决于中空玻璃的密封性和寿命，未能解决中空玻璃的冷凝问题；方案3)难以满足要求，尽管成本较方案1)低，但对中空玻璃的密封性要求较高，一旦泄漏，会出现挠曲现象；方案4)可满足要求，但是工艺复杂，不容易保证质量，中空玻璃的重量和总宽度增加，而且成本较方案2)和方案3)高；方案2)不但满足要求，成本增加较低，而且还具有消除冷凝现象，提高中空玻璃密封寿命长等优点中空玻璃的暖边技术摘要：论述了中空玻璃的结构组成和传热热阻，介绍了近期暖边产品的种类和特性以及用于中空玻璃间隔层内的各种气体，提出了暖边技术在该领域的最新发展和今后中空玻璃的研究重点。关键词：中空玻璃；暖边技术；间隔物；密封剂; l# 7 p7 H3 L0 p. I- d% I% m, O G: g; K8 H6 t f5 ?1 导言 对中空玻璃而言，暖边技术已成为一个工业词汇。在经历了几十年的发展之后，中空玻璃的结构都基本相似，但随着材料科学的发展，玻璃的物理化学性能得到很大的改进，镀膜玻璃以及各种高分子材料的组合应用，使得中空玻璃的隔热性能产生很大的变化，能满足各种不同场合的需要。发达国家都能根据具体的使用要求设计出各种类型的中空玻璃，并不断开发出暖边间隔物的新品种。我国建设部也已把中空玻璃列为推广应用的建材节能产品之一，这使我国中空玻璃的研制和生产面临着良好的发展机遇。 本文介绍当前世界上中空玻璃暖边技术的进展，并对各种暖边间隔物进行评述。, e1 H7 |7 O6 u8 u7 _9 t; d2 M! C n6 E; k2 L C% 2 暖边技术的产生7 M. P. j! S% R9 I6 Q z& 中空玻璃由两片或两片以上的玻璃板组合而成，玻璃板之间用边缘密封系统进行间隔，中间充以气体。玻璃板可以是普通平板玻璃、钢化玻璃或LowE玻璃，这根据中空玻璃的使用地点及所起的作用而选定。玻璃板之间的气体必须干燥，可以是空气、氩气或其他特殊气体，内用分子筛保持气体干燥。边缘密封系统种类繁多，主要为间隔条(框)、密封胶和分子筛。间隔条在两层玻璃之间，起分隔玻璃板的作用，四周用密封胶进行封边，使玻璃粘合在一起，并防止层内气体外溢。 ) S% l# F; a: K8 H) _! _3 b- a2 c1 H _% s1 ; h 当中空玻璃两侧有两种不同温度的流体时，通过其中间部分和边缘部分的热量大小是不同的(图1)。热量通过玻璃板的方式都是导热和辐射，其热阻也相同。被间隔的气体主要产生导热，也可能发生对流换热。中空玻璃的隔热能力主要来自密封着的空气层，在温度为20时，空气的导热系数为0026Wm?K，而普通透明玻璃板的导热系数为076Wm?K，其比值为l：29。中空玻璃密封的空气层内，对流换热所占的份额较小，基本为导热方式，所以能较大程度地提高中空玻璃的热阻。 ! e$ ! x6 B V 在中空玻璃的边部，由于密封系统与玻璃板紧密接触，所以是多层平壁之间的传导传热。间隔条材质的导热系数对热阻的影响极大，最初使用的铝质隔条导热系数大，热阻小。对中空部分而言，空气层厚度与间隔条尺寸接近，所以它们的热阻之比也近似于它们导热系数的比值。纯铝的导热系数为202Wm?K，铝合金的导热系数般也在130150Wm?K，所以，边部的热阻远远小于中间部分。图2表示使用不同间隔物时，中空玻璃边部温度的变化。 9 x z5 s- I * K2 H: e6 O# ) A2 . q2 P; & 冬天时，建筑物中空玻璃其四周部分的热阻小，温度下降明显。由于室内具有一定湿度，空气中的水分碰到较低温度的玻璃板就被冷凝，在中空玻璃的边缘产生结露结霜现象，这既影响美观，又对密封材料造成损害。 7 n F% P- p* X, T9 , u 为改善中空玻璃四周部分热阻过小、容易结露结霜现象，研究方向集中在间隔条材质和间隔条形状的热性能上。结果表明，采用导热系数较低的材料替代传统的铝质间隔条，能使内层玻璃周边温度比过去高，避免内层玻璃边缘处的结露。 因此，导热系数小的各种材料以及各种形状的间隔条被大量研制出来，于是出现暖边技术这一术语。5 S3 f0 Y A( i: Q& a3 暖边间隔系统的种类 中空玻璃间隔系统基本上可分为两大类：一类为低导热系数的金属框与密封胶组成的刚性间隔，另一类是以高分子材料为主制成的非刚性间隔条。 1 t! S* S/ ?1 Q* k9 h2 D5 L/ a( h: R3 Z4 X* Z i. T y$ I 在1995年前，主要是铝质间隔框。暖边技术产生之后，暖边间隔系统占据了整个北美市场的82左右，其中刚性间隔占据54，主要为U型的不锈钢材料；非刚性间隔占据28，如Swiggle胶条以及其他含干燥剂的聚硅酮发泡产品。剩下的18仍然是铝质间隔框。31 框架式刚性间隔系统 . I3 Y( m6 8 K. W+ a+ k 由于不锈钢的导热系数大大低于铝，用不锈钢材料替代铝质间隔条，它们的导热系数之比为1:11，所以可改善中空玻璃边部热阻过小的状况。美国PPG公司的产品Intercept，先用不锈钢带压制成槽型，然后在槽内铺上含分子筛的胶泥，接着在边部涂层胶，再折框，最后合片。其特点是折框设备全自动，生产速度快，适合生产批量大、规格简单的民用建筑的中空玻璃。 该间隔系统能提供足够的强度以保持玻璃片平整，防止绝缘气体外溢和湿气进入，其关键技术是密封胶。中空玻璃在使用期间面临着来自外界的温差、气压、风荷载等影响，因此密封胶既要保证系统的结构稳定，还要防止外来水汽渗透进入中空玻璃的空气层内。 4 w+ W0 F p+ n8 K0 m L l T 对密封胶的性能要求主要有与基材(玻璃、间隔条)的粘接能力、在使用环境下的耐水性、抗太阳光紫外线照射能力、耐高温性和耐低温性。要求密封材料在膨胀收缩的动态下不开裂老化。 密封胶可分外两大类：结构密封和低水汽渗透率密封(low MVT sealants)。用于结构密封的主要为热固性材料，如聚硫胶、聚胺脂胶和硅酮胶等，它们增强了中空玻璃的稳定性，都具有较高的模量值。但气密性差，抗水汽渗透率差，一般大于15g200407191537454547.jpg (6.82 KB)200407191537595589.jpg (8.07 KB)sw1、Swiggle实唯高暖边中空玻璃（简称实唯高）有何优点？ 节能：由于它采用的边部密封材料保温、隔热性能比传统铝条法中空玻璃（简称铝条法）更好，从而大大减少了玻璃边部的热量散失。实唯高中空玻璃边部同铝条法相比，可减少热量散失达75。$ + G) I0 w0 U7 e+ d1 M. u; z 降噪：由于它的玻璃边部采用了柔性的密封材料，能够缓冲声波的传递，使实唯高的隔声性能比铝条法提高1-2 dB。 Y. y6 K+ 2 r6 , y5 o2 H J 长寿：由于其玻璃边部采用美国进口的Swiggle胶条密封、只有一个连接角，消除了传统铝条法的角部密封不连续、有缝隙的问题；同时其密封材料更加优异的密封性能和严格的制作要求均能确保实唯高具有超长的使用寿命。 5 Q% F6 u8 N, e, v) o z. ? 环保：实唯高的密封材料都通过了美国U-L体系认证中的环保认证，无任何挥发有毒性物质，能保持室内空气的清新，对环境无任何污染。$ H/ y v j- w6 ) : q2、怎样确认Swiggle实唯高中空玻璃充入了惰性气体？ 对于普通的消费者来说，无法目测看出中空玻璃内部是否充入了惰性气体，但专业人士可以使用惰性气体浓度检测仪-真空电火花检测仪来检测。只要把检漏仪放在已充好氩气等惰性气体的中空玻璃上，当氩气等的浓度达到80%以上（Swiggle?实唯高暖边中空玻璃完全能达到），中空玻璃内部就可发出火花，表明氩气存在。如果对购买的Swiggle暖边中空玻璃不放心，消费者可以要求厂家出具证明，证明中空玻璃内部充入了氩气。必要时可要求做鉴定。8 v5 X5 T; H v7 b w3、Swiggle实唯高暖边中空玻璃为什么中间不易结露？ ) Y$ H0 t- b9 f g0 v* D 它的玻璃边部采用了美国TRUSEAL技术公司专利技术生产的SWIGGLE复合密封胶条，其独有的一个连接角，消除了传统铝条法中空玻璃角部密封不连续、有缝隙的问题，大大降低了环境中水气进入中空玻璃的可能性。其极低的潮气传送速度（空气中的水气通过密封材料进入中空玻璃内部的传送速度）、更宽的粘接面（密封胶与玻璃之间的粘接宽度）和严格的质量控制体系确保中空玻璃的使用寿命超过20年，从而保证Swiggle实唯高暖边中空玻璃内部长时间无水气存在。Swiggle实唯高暖边中空玻璃内部带有大量吸收水气的干燥剂，空气层内部的气体能长时间保持干燥；在外部环境温度为-40时，中空玻璃的内部也不会产生凝露的现象。 4、Swiggle实唯高暖边中空玻璃为什么室内玻璃表面不易结露？ 由于Swiggle实唯高暖边中空玻璃边部密封材料较低的热传导率，控制了中空玻璃的热传导，大大减少了中空玻璃边部的热量散失。其合理的空气间隔层厚度控制了对流和传导。同传统铝条法中空玻璃相比，其中空玻璃边部热传导率降低75，玻璃边部温度提高了5以上，大大降低了室内中空玻璃表面结露的可能性。无论一年四季气候怎样变化无常，玻璃都能通透明亮。实唯高暖边中空玻璃5、Swiggle实唯高暖边中空玻璃是绿色环保产品吗？ 8 i: S! 5 S: ?* v* 8 t 绿色环保产品主要指生产过程及产品本身节能、节水、低污染、低毒、可再生、可回收的一类产品，以保护环境为目标。Swiggle实唯高暖边中空玻璃正是按照上述要求生产的产品，它本身具有极高的节能性。它的玻璃原片、边部密封材料和气体层三部分，全部都采用对人体没有任何伤害的物质；特别是边部密封材料通过了美国U-L体系认证中的环保认证，无任何挥发性物质。内部的惰性气体与边部材料完全相容，不会发生化学变化而变质。Swiggle实唯高暖边中空玻璃在正常操作下使用和废料处理都不具危害性。 6、Swiggle实唯高暖边中空玻璃边部的胶条里都有什么材料、作用是什么？ * j9 R# 8 E! , V7 W4 l Swiggle胶条里有密封胶、