中空玻璃的k值

引 言

　　2000年2月18日國家建設部俞正聲部長簽署了《關于民用建筑節能管理規定》中華人民共和國建設部令。該規定對包括建筑門窗的節能標準，政策及實施的時間作了政策性的規定。

在實踐中，如何具體測試影響中空玻璃節能性能的指標即熱傳導值K值(或U值)，人們的認識是比較混亂的。有的認為中空玻璃的K值(或U值)應該是中點玻璃的K值，有的認為中空玻璃K值應該是中空玻璃上幾處不同點的平均值。結果，對同一中空玻璃，采用不同方法測試所得到的K值卻是不同的。

可見，實踐迫切需要理論給予指導。我們認為，測試中空玻璃K值的方法必須同時滿足準確和科學兩個基本條件。準確，要求K值必須而且能夠反應出某一中空玻璃的確切的熱傳導值。比如，使用溫暖邊緣隔條制成的中空玻璃與傳統的鋁隔條中空玻璃的熱傳導值是不同的。科學，要求測試中空玻璃的方法必須有實踐和理論方面的依據，反應實際情況。實際情況是，玻璃邊緣的熱傳導系數與玻璃中點的熱傳導系數是不同的。

本文擬對北美中空玻璃協會對中空玻璃的K值(即熱傳導值)的規定及其測試方法作以下介紹，拋磚引玉。

　　一、基本概念

首先應明確幾個彼此相關但又不同概念，它們是中空玻璃的綜合K值(或U值)，中空玻璃中點的K值，中空玻璃邊緣的K值，及中空玻璃間隔條的K值。中空玻璃綜合K值是中空玻璃中點、邊緣和間隔條K值的加權平均數。

　　1.中空玻璃邊緣K值

　 中空玻璃邊緣定義為距離間隔條內側63.5mm(21/2英寸)間隔的條形面積。中空玻璃邊緣K值是在此面積上所測試得到的。

　　2.中空玻璃間隔條K值

　　中空玻璃間隔條K值是間隔條本身的K值。不同的隔條的K值不同。鋁隔條K值>不銹鋼隔條>舒適膠條>超級間條。

　　3.中空玻璃的面積

　　中空玻璃面積是可視面積和鑲嵌在窗框內的面積之合。

　　4.中空玻璃中點的K值

　　中空玻璃中點定義為整個中空玻璃的面積減去中空玻璃邊緣的條形面積。（如圖1）

　　5.K值之間的關系



在中空玻璃的幾個K值之間，中點K值非常大，間隔條的K值較小，邊緣K值受間隔條K值影響較直接也非常大，中空玻璃綜合K值是它們的加權平均數。

　　二、測試方法

　　測試中空玻璃K值的方法有二：通過測試中空玻璃窗戶來取得中空玻璃的綜合K值和測試中空玻璃本身的K值取得中空玻璃的綜合K值。本文采取測試中空玻璃的綜合K值的方法。

　　采用WINDOW3.1和FRAME3.0軟件對不同間隔條、LOW－E玻璃和氬氣等變量對中空玻璃K值的影響進行計算機模擬。

三、測試結果

　　1.中空玻璃密封結構

　　檢驗的中空玻璃的密封結構是中空玻璃行業廣泛使用



的。按間隔條分類有溫暖邊緣隔條和傳統的金屬隔條兩大類，按密封結構分為單道密封和雙道密封。(詳見表1）



表1 計算機模擬的密封中空玻璃系統一覽表



間隔條 密封結構 密封膠

彈性的硅酮隔條 逆向雙道密封 熱隔丁基膠

玻璃纖維隔條 雙道密封 聚胺酯

不銹鋼U型隔條 單道密封 熱熔丁基膠

不銹鋼U型隔條 雙道密封 聚胺酯

強化塑料/金屬合成條 雙道密封 聚胺酯

鋁帶/丁基合成隔條 單道密封 復合丁基膠

鋁隔條 雙道密封 聚胺酯





表二按不同間隔條的高度合密封膠較小厚度給出中空玻璃的相應的不同密封結構(詳見表2)。



表2 間隔條規格



間隔條 間隔條高度mm 密封膠較小厚度 邊緣密封高度mm

雙道密封彈性的硅酮間隔條 6.35 4.76 11.11

雙道密封玻璃纖維隔條 8.76 3.18 11.93

單道密封不銹鋼U型間隔條 7.62 1.27 8.89

雙道密封不銹鋼U型間隔條 7.62 3.18 10.80

雙道密封強化塑料/金屬合成條 8.38 3.18 11.56

單道密封鋁帶/丁基合成隔條 8.53 8.53

雙道密封鋁隔條 8.00 3.18 11.18





2.不同節能窗技術對中空玻璃綜合U值改善程度



　

圖三給出不同節能窗技術對中空玻璃綜合U值改善程度的幾種情況。從圖中可見，LOW－E鍍鏌對中空玻璃綜合U值的改善貢獻非常大，間隔條較小，惰性氣體氬氣位于二者之間(詳見圖二、三、四)。

　　3.中空玻璃窗的綜合U值是玻璃規格的函數

　　圖四表示中空玻璃窗的綜合U值是玻璃規格的函數。玻璃規格越大，中空窗的綜合K值就越接近玻璃中點的K值。不同的中空玻璃技術對中空玻璃綜合K值的改善也是玻璃規格大小的函數。

　　4.不同間隔條對中空玻璃密封系統的K值影響是不同的

　　使用不同間隔條的中空玻璃密封系統的K值由表三給出。



表3 中空玻璃綜合K值



規格：610mm*1219mm，空氣層 16mm



白玻 0.2LOW-e 0.1LOW-e 0.2LOW-e氬氣 0.1LOW-e氬氣

中空玻璃中點 2.79 2.01 1.83 1.75 1.54

彈性的硅酮隔條 2.86 2.13 1.96 1.89 1.70

玻璃纖維隔條 2.87 2.15 1.99 1.92 1.72

不銹鋼U型隔條（單道密封） 2.92 2.20 2.04 1.96 1.77

強化塑料/金屬合成條 2.93 2.22 2.06 1.99 1.79

不銹鋼U型隔條（雙道密封） 2.94 2.23 2.06 1.99 1.80

鋁帶/丁基合成隔條 2.97 2.26 2.09 2.02 1.83

鋁隔條 3.08 2.39 2.22 2.16 1.97



表中列出白玻、兩種不同LOW－E玻璃充惰性氣體和補充惰性氣體等五種情況。中空玻璃的規格為610mm×1219mm，空氣層：16mm。LOW－E玻璃分硬鍍膜和軟鍍鏌兩種硬鍍鏌的輻射率等于0.20，軟鍍饃輻射率是0.10。LOW－E玻璃鍍鏌面放在中空玻璃的第三面(從外數)。中空玻璃的中點U值、邊緣U值和邊緣密封面積的U值見附表(詳見附表：中空玻璃U值和K值)。

5.不同間隔是導致中空玻璃邊緣處溫度不同的較主要的原因





附表：中空玻璃U值和K值



K值（w/m2c) U值（BTU/HFT2F）

玻璃種類 玻璃中點 玻璃邊緣 邊緣密封 綜合值 玻璃中點 玻璃邊緣 邊緣密封 綜合值

雙道密封彈性



硅酮膠隔條

A

B

C

D

E

2.79

2.01

1.83

1.75

1.54

2.91

2.23

2.08

2.02

1.84

3.38

3.04

2.96

2.93

2.84

2.86

2.13

1.96

1.89

1.70

0.49

1.35

0.32

0.31

0.27

0.51

0.39

0.37

0.36

0.32

0.60

0.54

0.52

0.52

0.50

0.50

0.38

0.35

0.33

0.30



雙道密封玻璃



纖維隔條

A

B

C

D

E

2.79

2.01

1.83

1.75

1.54

2.94

2.27

2.12

2.06

1.89

3.52

3.21

3.13

3.10

3.02

2.87

2.15

1.99

1.92

1.72

0.49

0.35

0.32

0.31

0.27

0.52

0.40

0.37

0.36

0.33

0.62

0.57

0.55

0.55

0.53

0.51

0.38

0.35

0.34

0.30



單道密封



不銹鋼U型間隔條

A

B

C

D

E

2.79

2.01

1.83

1.75

1.54

3.06

2.14

2.27

2.21

2.04

4.05

3.76

3.69

3.66

3.58

2.92

2.20

2.04

1.96

1.77

0.49

0.35

0.32

0.31

0.27

0.54

0.38

0.4

0.39

0.36

0.71

0.66

0.65

0.64

0.63

0.51

0.39

0.36

0.35

0.31



雙道密封

強化塑料/

金屬合成隔條

A

B

C

D

E

2.79

2.01

1.83

1.75

1.54

3.05

2.41

2.26

2.2

2.03

4.02

3.76

3.7

3.67

3.6

2.93

2.22

2.06

1.99

1.79

0.49

0.35

0.32

0.31

0.27

0.54

0.42

0.4

0.39

0.36

0.71

0.66

0.65

0.65

0.63

0.52

0.39

0.36

0.35

0.32



雙道密封



不銹鋼U型間隔條

A

B

C

D

E

2.79

2.01

1.83

1.75

1.54

3.07

2.43

2.28

2.23

2.06

4.13

3.86

3.80

3.77

3.71

2.94

2.23

2.06

1.99

1.80

0.49

0.35

0.32

0.31

0.27

0.54

0.43

0.40

0.39

0.36

0.73

0.68

0.67

0.66

0.65

0.52

0.39

0.36

0.35

0.32



單道密封

鋁帶/

丁基膠合成膠條

A

B

C

D

E

2.79

2.01

1.83

1.75

1.54

3.16

2.54

2.39

2.34

2.17

4.57

4.34

4.28

4.25

4.18

2.97

2.26

2.09

2.02

1.83

0.49

0.35

0.32

0.31

0.27

0.56

0.45

0.42

0.41

0.38

0.8

0.76

0.75

0.75

0.74

0.52

0.4

0.37

0.36

0.32



雙道密封



鋁隔條

A

B

C

D

E

2.79

2.01

1.83

1.75

1.54

3.56

2.76

2.62

2.57

2.42

5.19

5.02

4.97

4.95

4.9

3.08

2.39

2.22

2.16

1.97

0.49

0.35

0.32

0.31

0.27

0.59

0.49

0.46

0.45

0.43

0.91

0.88

0.88

0.87

0.86

0.54

0.42

0.39

0.38

0.35





　 表四列出各種節能技術條件下中空玻璃室內一側邊緣處的平均溫度，并將此與中點處的溫度比較。表中的平均溫差的變化是隨間隔條的不同而變化的。平均邊緣溫度取值方法有二：中空玻璃垂直邊緣線的中點或邊緣處溫度的平均值。中空玻璃底邊緣處的溫度較表中列出的平均溫度高。

6.間隔條對改善中空玻璃邊緣的K值影響非常大

　　圖六表示不同中空玻璃節能技術對邊緣處的平均溫度改善的貢獻大小。LOW－E和氬氣對邊緣處的溫度改善影響很小，該處溫度的改善的絕大程度來自間隔條的貢獻。



LOW－E鍍鏌對中空玻璃的邊緣面積的影響可清楚地從圖七看出。LOW－E鍍鏌在中點玻璃附近對溫度升高影響非常大，而在接近邊緣處的影響較小。從另一方面看，溫暖間隔條在邊緣處對溫度影響非常大。

四、結　論

從附表不難得出以下結論：

　　中空玻璃邊緣密封處的K值(或U值)較低，中點玻璃K值(U值)較高，邊緣處K值(U值)處于二者之間，綜合值為它們的加權平均值。所以，籠統地說中空玻璃的K值等于多少是不準確的。必須搞清楚所說的中空玻璃K值，是指玻璃中點的K值，邊緣密封處的K值，玻璃邊緣處的K值，還是中空玻璃綜合K值。　

當中空玻璃的玻璃種類一定的條件下，無論采用何種間隔條，中空玻璃的中點玻璃K值(或U值)是相等的。

　



　　 當玻璃種類一定的情況下，雖然使用不同隔條制作的中空玻璃中點玻璃處的K值(或U值)是相同的，但是在玻璃的邊緣處和邊緣密封處的K值(或U值)卻相差很大。

　　當玻璃種類一定條件下，中空玻璃的綜合K值(或U值)的改善可以部分地通過采用溫暖邊緣間隔條來實現。

　　當中空玻璃的間隔條一定的條件下，中空玻璃的綜合K值(或U值)大小隨玻璃的種類不同而不同。一般地說，LOW－E玻璃較之普通白玻的節能效果要好，LOW－E加充惰性氣體(如氬氣)較之LOW－E和空氣的效果好。

　　采用溫暖邊緣技術替代鋁隔條可以大大改善玻璃邊緣的熱傳導系數，進而不同程度地減少或清理邊緣的冷凝現象。



表4 中空玻璃邊緣線的平均溫度（oF)



白玻 0.2LOW-e 0.1LOW-e 0.2LOW-e氬氣 0.1LOW-e氬氣

中空玻璃中點 45.3 51.8 53.4 54.1 55.8

彈性的硅酮隔條 41.5 44.8 45.3 45.7 46.4

玻璃纖維隔條 40.5 43.3 44.1 44.1 45.1

不銹鋼U型隔條（單道密封） 36.3 38.8 39.4 3936 40.1

強化塑料/金屬合成條 36.7 39.2 39.6 39.9 40.5

不銹鋼U型隔條（雙道密封） 36.0 38.3 38.8 39.0 39.6

鋁帶/丁基合成隔條 32.9 24.9 35.2 35.4 36.0

鋁隔條 26.6 27.9 28.2 28.2 28.6



(結露或上霜)。

　　與惰性氣體氬氣相比，LOW－E玻璃對中空玻璃的中點K值進而綜合K值的貢獻要大得多。

　　與氬氣相比，采用溫暖間隔條對改善中空玻璃邊緣的K值或(U值)即提高該處的溫度的貢獻要大得多