中空节能玻璃研究进展分析

玻璃门窗是建筑围护的四大部件中节能薄弱的部分，中空玻璃是减缓其能耗散失的有效方式之一。

中空玻璃的U值是指中空玻璃的传热系数，其传热形式主要有辐射、传导、对流三种。其中辐射传热占60%，传导传热占38%，对流传热占2%。因此，为了降低中空玻璃的U值，从而达到节能效果，研究者从以下几个方面做了大量的工作。（1）中空玻璃间隔层厚度的选择。理论分析可知，当单片玻璃两侧温度一定时，玻璃之间的辐射换热量可认为是常数，因此，气体夹层厚度应该使得换热量达到很小。实践结果表明，当中空腔厚度超过13mm时，中空玻璃的节能效果会有所下降。普遍认为，当中空腔厚度为12mm时中空玻璃的节能效果很好。（2）低辐射LowE玻璃的选择。按照加工工艺不同，将LowE玻璃划分为在线LowE玻璃和离线LowE玻璃。以真空磁控溅射为主的称为离线镀膜，以化学气相沉积为主的称为在线镀膜。LowE玻璃的e值越小，玻璃的U值越低，其隔热保温效果越好。LowE玻璃的镀膜面位置不同，对中空玻璃节能效果的影响也不相同。研究结果表明，镀膜层在第二面上的LowE镀膜中空玻璃，在保持较高可见光透过率的同时具有更好的遮阳性能，可以很大程度减少热能进入室内，非常适合用于天气炎热的地区。（3）中空玻璃内填充气体的选择。除了低辐射LowE镀膜玻璃被广泛推广外，在气体间隔层充入氩气、氪气等惰性气体的中空玻璃也得到发展。研究结果表明，氩气、氪气和氙气的密度大于空气，而导热性能明显低于空气，有利于非常大程度地改善中空玻璃的传热性能。由于三种气体导热系数的差别，当填充不同惰性气体的中空玻璃达到相同U值时，充氪气和充氙气的气体间隔层厚度，分别只有充氩气的气体间隔层厚度的2/3和1/2。综合考虑中空玻璃的节能效果和使用寿命，一般认为，充惰性气体的中空玻璃中，初始惰性气体含量应不低于90%。（4）中空玻璃外道密封胶的要求及选用。在我国中空玻璃市场，中空玻璃的密封工艺可分为三道密封、双道密封和单道密封等类型，常见的室温固化密封胶采用双道密封工艺。双道密封的内道（或称一道）密封胶主要采用热塑性聚异丁烯密封胶。外道（或称二道）密封胶主要有聚硫密封胶（PS）、聚氨酯密封胶（PUR）和硅酮密封胶（SD）。研究表明，以硅酮胶双重密封的充氩气中空玻璃可通过DIN12862和EN12793的要求，具有较长的使用年限和绝缘效果。随着对中空玻璃密封性能要求的提高，具有热塑性的非固化单道密封胶将成为非固化热熔胶的发展方向。（5）干燥剂的选用。目前，国内中空玻璃用干燥剂主要有两大类：负载氯化钙的凹凸棒干燥剂和3A分子筛。研究表明，在低水汽分压及低湿度下，3A分子筛具有更高的吸附量，比其它干燥剂的吸水稳定性高1倍以上，可维持中空玻璃内部空气的露点为－60℃。当密封胶充分有效，水渗透率控制在0.27g/（m2·a）时，使用3A分子筛作干燥剂的中空玻璃，其寿命可达到50年以上。

发展趋势。中空玻璃的节能效果和使用寿命不但取决于制造技术，还取决于制造工艺和对生产环境的控制。虽然充惰性气体的中空玻璃具有更好的节能性能，但是中空玻璃中的惰性气体会不可避免地有向外泄露的趋势，但是选择在正常工作温度范围内水汽渗透率低的密封胶，可减缓气体泄露速度和数量。此外，由于惰性气体比空气密度大，长期使用会存在因中空玻璃密封性能下降，导致空气进入中空玻璃间隔层，产生气体分层的问题。综上所述，选用惰性气体填充中空玻璃；采用效率高节能的LowE镀膜玻璃；改进密封工艺，延长中空玻璃的使用寿命，是改善中空玻璃制造工艺的关键，可很大限度降低中空玻璃的传热系数U值，成为中空玻璃的主要研究方向。