1、寒冷和嚴寒地區(qū)建筑門窗節(jié)能設計和解決方案時間：2011-3-30點擊：255來源：北京質量檢驗認證協(xié)會寒冷和嚴寒地區(qū)建筑門窗節(jié)能設計和解決方案北京房云盛玻璃鋼有限公司周佩杰1 門窗用玻璃的選擇玻璃是非金屬材料，導熱系數(shù)0.8-1（W/mK），遠遠低于金屬，窗玻璃厚度一般為4-6mm，自身熱阻非常小幾乎可以忽略不計，但占整窗面積65%-75%的窗玻璃傳熱量則是窗節(jié)能的關鍵，在寒冷和嚴寒地區(qū)門窗玻璃需要有較高的采光能力同時要有較好的保溫性能，為此玻璃宜采用高透光的無色透明玻璃，通過中空玻璃或真空玻璃來實現(xiàn)；不宜采用鍍膜玻璃或玻璃貼膜，而減少光照。玻璃結構有單層玻璃，雙層中空玻璃，三玻雙層中空玻璃，

2、真空玻璃等。1.1中空玻璃是對兩片或多片玻璃以有效支撐隔開并周邊粘接密封，使玻璃層間形成有干燥氣體空間，具有節(jié)能、隔音功能的玻璃制品。1.1.1中空玻璃的節(jié)能原理，是對中空玻璃輻射傳遞、傳導傳遞、對流傳遞的三種方式的能量傳遞過程進行控制，實現(xiàn)節(jié)能。輻射傳遞是能量通過射線以輻射的形式進行的傳遞，這種射線包括可見光、紅外線和紫外線等的輻射。合理配置的中空玻璃基片和間隔層厚度，可以最大限度的降低能量通過輻射形式的傳遞，從而降低能量損失。傳導傳遞是通過物體分子的運動，帶動能量進行運動，而達到的傳遞目的。中空玻璃對能量的傳導傳遞是過玻璃和其他內部的介質氣體來完成的。對流傳遞是由于在玻璃的兩側具有溫度差，

3、造成空氣在冷的一面下降而在熱的一面上升，產(chǎn)生空氣的對流，而造成能量的交換。主要包括玻璃與周邊的框架系統(tǒng)的密封不良造成窗框內外的氣體能夠直接進行交換產(chǎn)生對流，導致能量的損失；中空玻璃內部空間結構設計的不合理，導致中空玻璃內部的氣體因溫差的作用產(chǎn)生對流，帶動能量進行交換，從而產(chǎn)生能量的流失；構成整個系統(tǒng)的窗的內外溫差較大，致使中空玻璃內外溫差也較大，空氣借助冷輻射和熱傳導作用，首先在中空玻璃的兩側產(chǎn)生對流，然后通過中空玻璃整體傳遞過去，形成能量的流失。合理的中空玻璃設計，可以降低氣體的對流，從而降低能量的對流損失。輻射傳遞占整個能量傳遞的約60%，其數(shù)值取決于兩片玻璃內表面的溫度差和間隔層氣體的輻

4、射率；傳導傳遞占整個能量傳遞的約37%，其數(shù)值取決于玻璃氣體間隔層的厚度和玻璃板面尺寸的大小；對流傳遞占整個能量傳遞的約3%，其數(shù)值取決于玻璃氣體間隔層的厚度和溫度。1.1.2合理選擇中空玻璃基片玻璃的厚度：基彼玻璃是組成中空玻璃的主要材料，玻璃厚度與玻璃熱阻的乘積和中空玻璃的傳熱系數(shù)有著直接的聯(lián)系，當玻璃厚度增加時，必然會增大該片玻璃對熱量傳遞的阻擋能力，從而降低整個中空玻璃系統(tǒng)的傳熱系數(shù)。從下二個表可以看出增加玻璃厚度對降低中空玻璃的傳達室熱影響很小。不同厚度單層玻璃的傳熱系數(shù)（表7）玻璃厚度3mm5 mm6 mm12 mm19 mm傳熱系數(shù)K( W/ m2·K)5.85.755

5、.75.54.86玻璃厚度變化與傳熱系數(shù)的關系數(shù)據(jù)（表8）序號玻璃厚度（mm）傳熱系數(shù)K( W/ m2·K)15mm無色透明玻璃+12A（空氣）+5 mm無色透明玻璃2.8426mm無色透明玻璃+12A（空氣）+6mm無色透明玻璃2.8338mm無色透明玻璃+12A（空氣）+8 mm無色透明玻璃2.80410mm無色透明玻璃+12A（空氣）+10 mm無色透明玻璃2.771.1.3適當加大中空玻璃的板面尺寸：從能量傳遞傳導方式來看，加大中空玻璃的板面尺寸，可以減少中空玻璃單位面積通過中空玻璃邊部間隔層邊框系統(tǒng)的熱損失，從而降低整個中空玻璃系統(tǒng)的傳熱系數(shù)，提高中空玻璃整體隔熱節(jié)能效果。

6、1.1.4選用合理中空玻璃密封系統(tǒng)：中空玻璃密封系統(tǒng)由間隔條、干燥劑、密封膠等組成，其作用是將雙片玻璃之間通過間隔條有效支撐隔開，形成有效的干燥氣體空間，達到保溫的目的。間隔條有鋁隔條、塑料隔條、不銹鋼隔條：密封膠有聚硫膠和丁基膠；密封方式有單道密封和雙道密封等。密封膠和干燥劑性能的好壞對中空玻璃的使用壽命影響較大；而間隔條和密封膠的熱傳導性能的好壞直接影響中空玻璃邊部的隔熱性能，從而影響中空玻璃的整體節(jié)能性能。中空玻璃的間隔條不同、密封方式不同、檢測位置不同其傳熱系數(shù)不同，詳見下表中空玻璃密封系統(tǒng)不同的傳熱系數(shù)K(W/m2K)（表9） 玻璃中央玻璃邊緣邊緣密封綜合值雙道密封彈性硅硐

7、膠隔條2.972.913.382.86單道密封不銹鋼U型間隔條2.973.064.052.92雙道密封不銹鋼U型間隔條2.973.074.132.94單道密封鋁帶/丁基膠合成膠條2.793.164.572.79雙道密封鋁隔條2.793.565.193.08中空玻璃邊部密封系統(tǒng)的傳熱系數(shù)K(W/m2K)（表10）密封形式雙封鋁條熱融丁基/U型Swiggle/鋁隔帶不銹鋼Swiggle傳熱系數(shù)K( W/ m2·K)10.84.433.061.36 1.1.5根據(jù)氣體性質選擇合理的氣體間隔層厚度：中空玻璃間隔層常用厚度為6A、9A、12A、15A和16A等。通過氣體間隔層厚度的控

8、制，使中空玻璃內部形成紊態(tài)氣流的傳熱，晝控制氣體的冷熱氣體相互干擾或者說使其上升與下降的氣流互相干擾來控制產(chǎn)生對流傳熱。從下表可以看出氣體層隔層厚度與傳熱系數(shù)的大小有直接關系，在相同條件下，氣體間隔層越大，傳熱阻越大，但氣體層的厚度達到一定程度后，傳熱阻的增長率就很小了，因這當氣體層厚度達到一定程度后，氣體在玻璃之間溫差的作用下就會產(chǎn)生一定的對流過程，從而減低了氣體層增厚的作用。雙層玻璃傳熱系數(shù)與隔條寬度的關系（表11）隔條寬度（mm）691215182124傳熱系數(shù)K( W/ m2·K)2.732.762.482.512.522.482.391.1.6選擇合適的氣體類別并確保充氣量

9、：中空玻璃內部充填的氣體除空氣之外，在中空玻璃的內部充入的惰性氣體（氣體填充量90%），可以有效提高中空玻璃的隔熱、隔音性能。由于充入的的導熱系數(shù)很低，（空氣0.024W/mK；氬氣0.016W/mK；氪氣；六氟化硫），因此大大提高了中空玻璃的熱阻性能。詳見下表：中空玻璃氣體間隔層厚度、類別與傳熱系數(shù)的關系數(shù)據(jù)（表12）序號玻璃厚度（mm）傳熱系數(shù)K( W/ m2·K)充氣量（體積百分比）15mm無色透明玻璃+6A（空氣）+5 mm無色透明玻璃3.27 25mm無色透明玻璃+6A（氬氣）+5 mm無色透明玻璃3.0490%以下35mm無色透明玻璃+6A（氪氣）+5 mm無色

10、透明玻璃2.7790%以下45mm無色透明玻璃+9A（空氣）+5 mm無色透明玻璃3.00  5mm無色透明玻璃+9A（氬氣）+5 mm無色透明玻璃2.8290%以下 5mm無色透明玻璃+9A（氪氣）+5 mm無色透明玻璃2.6190%以下 5mm無色透明玻璃+12A（空氣）+5 mm無色透明玻璃2.84  5mm無色透明玻璃+12A（氬氣）+5 mm無色透明玻璃2.6990%以下 5mm無色透明玻璃+12A（氪氣）+5 mm無色透明玻璃2.5990%以下 5mm無色透明玻璃+16A（空氣）+5 mm無色透明玻璃2

11、.73  序號玻璃厚度（mm）傳熱系數(shù)K( W/ m2·K)充氣量（體積百分比） 5mm無色透明玻璃+16A（氬氣）+5 mm無色透明玻璃2.6290%以下 5mm無色透明玻璃+16A（氪氣）+5 mm無色透明玻璃2.6190%以下 5mm無色透明玻璃+18A（空氣）+5 mm無色透明玻璃2.73  5mm無色透明玻璃+18A（氬氣）+5 mm無色透明玻璃2.6290%以下 5mm無色透明玻璃+18A（氪氣）+5 mm無色透明玻璃2.6190%以下1.2真空玻璃是指將兩片或兩片以上玻璃四周用玻璃釬焊料密封

12、，中間抽真空，真空層厚為0.1-0.2mm，其中有規(guī)則的的微小支撐物來承受大氣壓力以保持間隔的玻璃制品。由于結構不同，真空玻璃與中空玻璃的傳熱機理也不同，真空玻璃中心部位傳熱由輻射傳熱和支撐物傳熱構成，其中忽略了殘余氣體傳熱，而中空玻璃則由氣體傳熱（包括傳導和對流）和輻射傳熱構成，為此具有更好的保溫性能。其傳熱系數(shù)詳見下表（表13）真空玻璃品種普通Low-e半鋼和鋼化Low-e中空+真空玻璃傳熱系數(shù)K( W/ m2·K)2.30.6-0.90.2-0.60.1-0.51.3綜合上述論述，可根據(jù)下表給出了常用玻璃的傳熱系數(shù)K值進行選擇，供設計時參考（表14）玻璃品種傳熱系數(shù)K( W/

13、m2·K)單片透明玻璃5mm5.756mm5.712 mm5.5中空透明玻璃5+12空氣+52.86+12空氣+62.85+12氬氣+52.76+12氬氣+62.66+12氬氣+6暖邊（泰諾風）2.14+6空氣+4+6空氣+42.34+9空氣+4+9空氣+41.94+12空氣+4+12空氣+41.84+12氬氣+4+12氬氣+41.7真空透明玻璃N4+V+N4+ A 9+T51.8N4+V+L4+ A 9+T50.8T5+A6+N3+V+L3+ A 9+T50.72 門窗用型材的選擇及結構對寒冷和嚴寒地區(qū)門窗應選用強度高，導熱系數(shù)低、耐候性能強的玻璃纖維增強塑料（玻璃鋼）型材。玻璃鋼

14、型材具有輕質高強的優(yōu)良性能（詳見下表），其拉伸強度是鋁合金的二倍，接近于鋼材，比強度是鋼或鋁的四倍，為此玻璃鋼門窗不需增加鋼襯，就有足夠的抗壓、抗折、不變形、不彎曲等抗變形強度保證了門窗性能需要。由于具有如此好的強度，可以抵遇因寒冷溫差而導致的熱脹冷縮變形，彌補了塑鋼門窗強度低易變形的缺點。可在寒冷、嚴寒、臺風多發(fā)區(qū)使用。項目單位玻璃鋼鋁合金PVC鋼密度1000Kg/m31.72.91.57.8拉伸強度MPa38815050420彎曲彈性模量MPa2090070000196020600比強度 220533653玻璃鋼型材的與其它型材比較相對較低（見下表），從導熱系數(shù)上比鋁合金降低了4

15、3%；比PVC塑料降低了30%；比鋼材降低了99.3%，玻璃鋼型材采用了三腔的保溫空腔結構，不用內置鋼襯而影響玻璃鋼型材的導熱系數(shù)，所以玻璃鋼型材是最佳的門窗保溫材料，經(jīng)實測玻璃型材框的保溫K值在0.8-1.2（W/m2K）項目單位玻璃鋼鋁合金隔熱型材PVC鋼導熱系數(shù)W/m.0.300.530.4358.2玻璃鋼型材屬熱固性塑料，樹脂交聯(lián)后即形成三維網(wǎng)狀分子結構，變成不熔不溶體，既使受熱也不會熔化，熱變形溫度為200，耐高溫。玻璃鋼型材隨著溫度的下降，分子運動減速，分子間距離縮小并逐步固定在一定的位置上，分子間引力加中，所以低溫不變形，并具有不吸水等特點（祥見下表），在冷熱溫差變化較大環(huán)境下，不易與建筑物及玻璃之間產(chǎn)生縫隙，保證尺寸穩(wěn)定，可大大提高玻璃鋼門窗的密封性能。項目單位玻璃鋼鋁合金PVC鋼耐熱性 熱變形溫度200耐高溫維卡軟化溫度83 耐冷性 低溫下強度提高無低溫脆性脆化=-40 吸水性 不吸水不吸水0.8(100,24h)&#