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LOW-E玻璃宣传中的几个问题（二）

发布时间：2010-03-13

    3、LOW-E中空玻璃和真空玻璃为什么K值低、保温性能好？
    3.1、中空玻璃和真空玻璃的结构
    中～空玻璃是目前节能玻璃的主流产品，其结构如图4所示。两片玻璃中间间距6-24mm，周边用结构胶密封，间隔内是空气或其它气体。分子筛吸潮剂置于边框中或置于密封胶条中（称为暖边胶条），用以吸收气体中的水汽以防止内结露。LOW-E玻璃的膜面置于中空的内表面，从性价比考虑，一般为单LOW-E结构。

    真空玻璃是节能玻璃中崭露头角的新产品。真空玻璃的结构如图5所示。从原理上看真空玻璃可比喻为平板形保温瓶，二者相同点是两层玻璃的夹层均为气压低于10-1Pa的真空，使气体传热可忽略不计；二者内壁都镀有低辐射膜，使辐射传热尽可能小。二者不同点：一是真空玻璃用于门窗必须透明或透光，不能像保温瓶一样镀不透明银膜，镀的是不同种类的透明低辐射膜；二是从可均衡抗压的圆筒型或球型保温瓶变成平板，必须在两层玻璃之间设置“支撑物”方阵来承受每平方米约10吨的大气压力，使玻璃之间保持间隔，形成真空层。“支撑物”方阵间距根据玻璃板的厚度及力学参数设计，在20mm-40mm之间。为了减小支撑物“热桥”形成的传热并使人眼难以分辨，支撑物直径很小，目前产品中的支撑物直径在0.3mm-0.5mm之间，高度在0.1-0.2mm之间，为保持真空度长期稳定，真空层内置有吸气剂。

    3.2、中空玻璃和真空玻璃的传热机理
    由于结构不同，真空玻璃与中空玻璃的传热机理也有所不同。图6为简化的传热示意图，真空玻璃中心部位传热由辐射传热和支撑物传热及残余气体传热三部分构成，合格产品中残余气体传热可忽略不计，而中空玻璃则由气体传热（包括传导和对流）和辐射传热构成。

    由此可见，要减小因温差引起的传热，真空玻璃和中空玻璃都要减小辐射传热，有效的方法是采用上述低辐射膜玻璃（LOW-E玻璃），在兼顾其它光学性能要求的条件下，膜的发射率（也称辐射率）越低越好。二者的不同点是真空玻璃不但要确保必须的真空度，使残余气体传热小到可忽略的程度，还要尽可能减小支撑物的传热，中空玻璃则要尽可能减小气体传热。为了减小气体传热并兼顾隔声性及厚度等因素，中空玻璃的空气层厚度一般为9-24mm，以12mm居多，这样可使气体对流传热大大降低。要减小气体传热，还可用大分子量的气体（如惰性气体：氩、氪）来代替空气，但即便如此，气体传热仍占据主导地位。

    3.3、中空玻璃和真空玻璃的K值与LOW-E膜的相互依存关系
    由图6可见对于双片玻璃构成的中空玻璃或真空玻璃，LOW-E膜置于内表面（2or3）的K值比膜置于外表面（1or4）要低得多（图中真空玻璃只给出膜置于内表面的曲线），对于三片玻璃构成的双中空或双真空玻璃，LOW-E膜也必须置于内表面（2or3or4or5）才能得到低的K值。总之，膜必须置于气体对流和导热影响最小的内表面，才能突出降低辐射传热的效果，这从物理上是容易理解的。

    从对降低K值的效率来看，LOW-E膜用于中空玻璃远胜于单片使用，而用于真空玻璃又远胜于中空玻璃，随ε降低，真空玻璃K值曲线下降更陡，K值远低于双中空玻璃。更勿论双真空玻璃了。
图7将图2中真空玻璃和双真空玻璃的“K值-辐射率ε”曲线作了放大，由于同一种LOW-E玻璃制作的真空玻璃，当支撑物热导C支撑物因支撑物直径和间距等选取而不同时，K值是不同的。所以图7分别画出C支撑物分别为0.5 Wm-2K-1（当前已达到的）和0.2 Wm-2K-1（未来可达到的）的两条曲线。由图可见，在目前LOW-E膜辐射率已达到10%，C支撑物已达到0.5Wm-2K-1的条件下，真空玻璃已经实现了K值小于1的目标。实现0.5甚至更低的目标也已在预期中。

    归结起来说，中空玻璃和真空玻璃K值低的原因首先是尽可能降低或消除气体传热，中空玻璃是利用选择两片玻璃的间距使气体对流传热减到最小，而真空玻璃则干脆消除了气体传热的可能，在此基础上，两者都利用置于内表面的LOW-E膜减小辐射传热，这样就形成了高热阻的保温层，使公式（1）中的R玻大大提高，当LOW-E膜的发射率为10%时，单LOW-E真空玻璃的热阻达到1.06W-1m2K比前述5mm玻璃的热阻0.007W-1m2K提高150倍，K值则达到0.82Wm-2K-1，降低近6倍。

    目前国内生产的单LOW-E中空玻璃K值可达1.5-1.8，真空玻璃可达0.9，都可基本满足节能窗的要求。由图2可见，如果没有LOW-E膜，间隔12.7mm的中空玻璃的K值约为2.8，真空玻璃约为2.3。正是LOW-E膜使它们的K值大幅下降，成为优良的节能玻璃。可以说，LOW-E膜使它们如虎添翼，而它们又给了LOW-E膜施展才能的天地。

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