中空玻璃K值計(jì)算:(以6+9+6雙白中空玻璃為例)
求出中空玻璃的總熱阻 R0
R0=Ri +∑R +Re R0= Ri +R1+R’+R2 +Re
R1——內(nèi)片玻璃熱阻(㎡·K/W)
R2——外片玻璃熱阻(㎡·K/W)
R’ ——氣體間層熱阻(㎡·K/W)
已知: Ri=0.125 ㎡·K/W
夏季: Re=0.053 ㎡·K/W
冬季: Re=0.043 ㎡·K/W
R’ 查表1 得:
夏季: R’=0.117 ㎡·K/W
冬季: R’=0.135 ㎡·K/W
R1=R2=δ/λ δ—材料厚度(m)
λ—導(dǎo)熱系數(shù)(W/m.K) 查表1知:玻璃的導(dǎo)熱系數(shù)為0.76(W/m·K)
R1=R2=0.006/0.76=0.00789㎡·K/W
玻璃的總熱阻 夏季:R0 =0.125+0.00789+0.117+0.00789+0.053=0.311㎡·K/W
冬季:R0 =0.125+0.00789+0.135+0.00789+0.043=0.319㎡·K/W
6+9+6雙白中空玻璃K值: K=1/R0
夏季:K=1/0.311=3.2 W/㎡·K
冬季:K=1/0.319=3.1 W/㎡·K
相同的計(jì)算方法,不同種類(lèi)中空玻璃的K值列表如下:
|
序號(hào) |
玻璃類(lèi)型 |
夏季K值(W/㎡.K) |
冬季K值(W/㎡.K) |
|
1 |
6+6+6雙白中空 |
3.53 |
3.45 |
|
2 |
6+9+6雙白中空 |
3.2 |
3.1 |
|
3 |
6+12+6雙白中空 |
3.1 |
3.06 |
|
4 |
6+6+6雙白中空(充氬氣) |
3.2 |
3.1 |
|
5 |
6+9+6雙白中空(充氬氣) |
2.96 |
2.9 |
|
6 |
6+12+6雙白中空(充氬氣) |
2.9 |
2.8 |
4.2玻璃種類(lèi)對(duì)K值的影響
4.2.1 中空玻璃間層,除了充空氣外,還可以充填狀態(tài)穩(wěn)定的惰性氣體,(例如氬氣、氪氣等)會(huì)不同程度的提高中空玻璃的隔熱保溫性能，這是因?yàn)槎栊詺怏w的導(dǎo)熱系數(shù)比空氣低，(空氣的導(dǎo)熱系數(shù)為0.024W/m.K,氬氣的導(dǎo)熱系數(shù)為 0.016 W/m.K, 氪氣的導(dǎo)熱系數(shù)為0.0087W/m.K)。同時(shí)惰性氣體的密度、比熱、及動(dòng)態(tài)黏度也對(duì)保溫效果起到一定的作用。目前,應(yīng)用較多的惰性氣體是氬氣, 這是因?yàn)闅鍤庠诳諝庵械暮勘容^豐富,提取比較容易，成本也較低。
4.2.2 中空玻璃的傳熱系數(shù),隨著中空玻璃間層的增大而減小,保溫隔熱的效果越好,但是氣體間層的變化與氣體熱阻的變化并不成正比。通過(guò)氣體熱阻 (R’)與間層厚度(H)曲線(xiàn)就可反映此問(wèn)題:
4.2.3 氣體間層在1.6cm以下時(shí),空氣的熱阻夏季由0.086～0.134㎡·K/W,差值為0.048 ㎡·K/W,冬季由0.103～0.154 ㎡·K/W,差值為0.051 ㎡·K/W。氣體間層在1.6cm以上時(shí),空氣的熱阻夏季由0.134～0.146㎡·K/W,差值為0.012 ㎡·K/W,冬季由0.152～0.181 ㎡·K/W,差值為0.027㎡·K/W。比較中發(fā)現(xiàn),氣體間層1.6cm以上時(shí),熱阻的變化微乎其微,相反間層越大,空氣更多的參與對(duì)流作用,會(huì)使熱阻減小,氬氣填充的間層也如此。所以,氣體間層越大,隔熱保溫效果并不是越好,最理想的厚度為1.6cm以下。
4.3 特殊中空玻璃K值計(jì)算:
隨著建筑業(yè)的發(fā)展,建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高,普通的中空玻璃已不能滿(mǎn)足建筑節(jié)能的要求,需要一些新的中空玻璃產(chǎn)品代替。下面舉例說(shuō)明幾種產(chǎn)品的隔熱保溫情況:
4.3.1 三層中空玻璃及K值計(jì)算(以5+6+5+6+5白玻中空玻璃為例)
求出中空玻璃的總熱阻 R0
R0=Ri +∑R +Re R0= Ri +3R1+2R’ +Re
R1—玻璃熱阻(㎡.K/W)
R’—氣體間層熱阻(㎡·K/W)
已知: Ri=0.125 ㎡·K/W
夏季: Re=0.053 ㎡·K/W
冬季: Re=0.043 ㎡·K/W
R’ 查表2 得:
夏季: R’=0.093 ㎡·K/W
冬季: R’=0.11 ㎡·K/W
R1=δ/λ
δ—材料厚度(m)
λ—導(dǎo)熱系數(shù)(W/m·K) 查表1知:玻璃的導(dǎo)熱系數(shù)為0.76(W/m·K)
R1=R2=0.005/0.76=0.0066㎡·K/W
玻璃的總熱阻 夏季:R0 =0.125+0.0066X3+0.093X2+0.053
=0.384㎡·K/W
冬季:R0 =0.125+0.0066X3+0.11X2+0.043
=0.408㎡·K/W
中空玻璃K值: K=1/R0
夏季:K=1/0.384=2.6 W/㎡·K
冬季:K=1/0.409=2.4 W/㎡·K
相同的計(jì)算方法,不同種類(lèi)三層中空玻璃的K值列表如下:
|
序號(hào) |
玻璃類(lèi)型 |
夏季K值(W/㎡·K) |
冬季K值(W/㎡·K) |
|
1 |
5+6+5+6+5白玻中空 |
2.6 |
2.4 |
|
2 |
5+9+5+9+5白玻中空 |
2.3 |
2.2 |
|
3 |
5+12+5+12+5白玻中空 |
2.25 |
2.11 |
|
4 |
5+6+5+6+5白玻中空(充氬氣) |
2.27 |
2.14 |
|
5 |
5+9+5+9+5白玻中空(充氬氣) |
2.07 |
1.96 |
4.3.2 通過(guò)中空玻璃K值計(jì)算可以得出如下結(jié)論:
a.三層中空玻璃的K值與普通中空玻璃K值比較,有大幅度降低,這是由于中空玻璃多個(gè)氣體間層所決定的,在很大程度上提高了中空玻璃的保溫隔熱性能。
b.三層中空玻璃與普通中空玻璃比較,因重量增加,厚度增大,使得門(mén)窗框料的型狀結(jié)構(gòu)尺寸發(fā)生很大的變化。同時(shí),對(duì)門(mén)窗的配件(角碼、鉸鏈、等)提出了很高的要求，這樣就造成成本的增加。因此, 三層中空玻璃在現(xiàn)階段很少被采用。
c.染色玻璃及鍍膜玻璃組成的中空玻璃
染色玻璃又叫吸熱玻璃,它是通過(guò)本體著色來(lái)增大陽(yáng)光熱量的吸收,減小陽(yáng)光熱量的透過(guò),由于室外對(duì)流的原因,吸收的陽(yáng)光熱量會(huì)被帶走一部分,從而減小了太陽(yáng)輻射熱進(jìn)入室內(nèi)的程度,但其對(duì)遠(yuǎn)紅外線(xiàn)的控制與普通白玻璃相同,輻射率為:0.837。所以,在條件相同的情況下,組成中空玻璃的K值與普通白玻璃組成的K值相同。
d.鍍膜玻璃又叫熱反射玻璃,它在波長(zhǎng)0.4μm～0.7μm的范圍內(nèi)有良好的透明度,對(duì)波長(zhǎng)小于0.4μm的紫外光及波長(zhǎng)在0.7～2.5μm的紅外線(xiàn)有很高的反射率,而陽(yáng)光輻射熱量有97%都集中在波長(zhǎng)為0.3μm～2.5μm的范圍內(nèi),所以對(duì)太陽(yáng)輻射熱有良好的反射作用,但對(duì)遠(yuǎn)紅外熱輻射沒(méi)有明顯的反射作用, 所以,在條件相同的情況下,組成中空玻璃的K值與普通白玻璃組成的K值相近。
4.3.2 3Low-E玻璃及組成的中空玻璃
a.Low-E玻璃又叫低輻射鍍膜玻璃,它對(duì)波長(zhǎng)0.3μm～2.5μm范圍的太陽(yáng)輻射熱有60%的透過(guò)率,對(duì)4.5μm～25μm的遠(yuǎn)紅外線(xiàn)有很高的反射效果,可以將室內(nèi)傳遞過(guò)來(lái)的80%遠(yuǎn)紅外輻射熱反射回去,又可以將太陽(yáng)輻射熱很好的進(jìn)入室內(nèi),因此具有單向閥的作用。
b. Low-E玻璃分為兩種:一種是在線(xiàn)高溫?zé)峤獬练e法生產(chǎn)的Low-E玻璃,另一種是離線(xiàn)真空濺射法生產(chǎn)的Low-E玻璃。在線(xiàn)高溫?zé)峤獬练e法生產(chǎn)的Low-E玻璃優(yōu)點(diǎn)是:可以熱彎,鋼化,不需要在中空狀態(tài)下使用。其缺點(diǎn):熱學(xué)性能相對(duì)于離線(xiàn)真空濺射法生產(chǎn)的Low-E玻璃較差,大部分在線(xiàn)Low-E玻璃的輻射率在0.35～0.5之間,除非增加鍍膜的厚度,但鍍膜增厚會(huì)使玻璃的透明度非常差。離線(xiàn)真空濺射法生產(chǎn)的Low-E玻璃的最大優(yōu)點(diǎn)是:具有良好的遠(yuǎn)紅外反射能力,K值遠(yuǎn)比在線(xiàn)Low-E玻璃好, 其輻射率在0.08～0.15之間。缺點(diǎn)是:氧化銀的膜層比較脆弱,必須做成中空玻璃后才能使用,在未做成中空之前不能長(zhǎng)途運(yùn)輸。
c. 由Low-E玻璃組成的中空玻璃K值是隨著其輻射率的變化而變化的,這是因?yàn)檩椛渎实淖兓瘯?huì)直接影響到氣體間層熱阻的變化,通過(guò)下面列表比較就能發(fā)現(xiàn)其變化情況:
(表3) 不同輻射率的Low-E中空玻璃的氣體間層熱阻: (R’)
|
輻射率 |
冬季狀態(tài) |
夏季狀態(tài) |
|
間層百度δ（cm） |
間層厚度δ（cm） |
|
0.5 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5以上 |
0.5 |
1 |
2 |
3 |
4～5 |
6以上 |
|
0.08 |
0.243 |
0.417 |
0.517 |
0.495 |
0.479 |
0.468 |
0.227 |
0.377 |
0.615 |
0.589 |
0.56 |
0.55 |
|
0.15 |
0.236 |
0.385 |
0.466 |
0.448 |
0.435 |
0.430 |
0.215 |
0.338 |
0.507 |
0.490 |
0.470 |
0.463 |
|
0.35 |
0.164 |
0.270 |
0.320 |
0.308 |
0.301 |
0.299 |
0.139 |
0.217 |
0.301 |
0.294 |
0.285 |
0.282 |
|
0.5 |
0.150 |
0.238 |
0.276 |
0.268 |
0.262 |
0.258 |
0.125 |
0.185 |
0.244 |
0.239 |
0.233 |
0.230 |
d.氣體間層的熱阻值,隨著Low-E玻璃輻射率的增大而減小,使得Low-E中空玻璃的K值有大幅度的增加。
e.從表3可以看出Low-E中空玻璃間層的熱阻值,當(dāng)間層厚度 ≤1.6cm時(shí)間層的熱阻值R’隨著間層厚度的增加而增大,當(dāng)氣體間層厚度≥1.6cm時(shí),間層的熱阻值R’隨著間層厚度的增加而略有減小。
不同輻射率的Low-E中空玻璃K值比較:
|
輻射率 |
玻璃類(lèi)型 |
夏季K值(W/㎡·K) |
冬季K值(W/㎡·K) |
|
0.08 |
6+12+6外Low-E內(nèi)白玻中空 |
1.7 |
1.7 |
|
0.15 |
6+12+6外Low-E內(nèi)白玻中空 |
1.8 |
1.8 |
|
0.35 |
6+12+6外Low-E內(nèi)白玻中空 |
2.2 |
2.3 |
|
0.5 |
6+12+6外Low-E內(nèi)白玻中空 |
2.3 |
2.6 |
5 總結(jié)
本文通過(guò)玻璃傳熱系數(shù)的計(jì)算,旨在了解玻璃傳熱的過(guò)程,加深門(mén)窗傳熱概念的理解,通過(guò)對(duì)傳熱系數(shù)的計(jì)算,可以了解門(mén)窗節(jié)能的發(fā)展方向,知道哪些環(huán)節(jié)是門(mén)窗節(jié)能的重要環(huán)節(jié),玻璃及型材哪些方面可以改進(jìn),改進(jìn)后的效果如何。同時(shí)，可以根據(jù)計(jì)算實(shí)例，簡(jiǎn)單計(jì)算玻璃的K值，為設(shè)計(jì)提供參考，本文僅供參考。
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