中空玻璃“充氩气”与“不充氩气”区别有多大？


随着建筑节能意识的逐步提高，其透明部分玻璃的保温隔热性能成为大家关注的焦点。提高玻璃保温隔热性能的途径目前有：1)采用高性能Low-E玻璃;2)增加玻璃和腔体数量，如双玻单腔增加到三玻两腔，甚或四玻三腔;3)改变腔体内气体成分，如充氩气/氪气，氩氪混合等惰性气体;4)将气体抽走，制成真空玻璃;5)增加中空玻璃内腔体厚度等等。



本文重点介绍一下中空玻璃内部为什么要充氩气?究竟能起到什么作用?



建筑玻璃是如何传热的?



首先，我们来了解一下建筑玻璃是如何传热，如图1所示，通过透明部分玻璃的传热包括两种方式，分别为温差传热和太阳辐射传热。由于传热方式不同，要提升玻璃质量和性能，采取的相应技术手段也有所不同。



温差传热主要通过降低玻璃的传热系数K来控制，太阳辐射传热主要通过调节太阳能总透射比g和红外热能总透射比gIR来加以控制。



图1 热量传递基本原理图



中空玻璃传热系数K值的影响因素



图2 中空玻璃温差传热机理示意图



如图2所示，要降低中空玻璃的传热系数，需减少热辐射、对流传热以及热传导，通常采取的手段为采用单片或多片Low-E玻璃(单银、双银或三银)、充入惰性气体、增加腔体的数量或者腔体的厚度。本文重点讨论充入氩气对玻璃的传热系数K值带来的影响。



氩气简介



众所周知，氩气是惰性气体的一种，具有无色、无味、无毒的特性，同时具有稳定性。在空气中，其含量约占1%，与氪气和氙气等相比，最经济的惰性气体。二者的物理性能对比如表1，由表1可见，氩气的密度、动态粘度高于空气，导热系数和比热容低于空气。充入中空玻璃中，可减缓中空玻璃内的热对流和热传导，从而减弱整体中空玻璃的导热能力，传热系数K值得以降低。



关于不同厚度，不同气体的热导如何计算?具体计算可以参考标准JGJ 113中的附录A或者JGJ/T 151中的6.3。



表1 氩气和空气特性对比



充入氩气后传热系数K值的变化



图3 双玻传热系数K值随Ar浓度的变化



由图3可见，无论是我们分析的那种玻璃，随氩气含量的增加，其传热系数显著降低。以单银+白玻为例，氩气含量从0-100%，传热系数从1.86下降到1.59;三银+白玻，传热系数从1.64下降到1.34。



图4 三玻传热系数K值随Ar浓度的变化



由图4可见，随氩气含量的增加，其传热系数显著降低。以单银+白玻+白玻为例，氩气含量从0-100%，传热系数从1.36下降到1.17;三银+白玻+白玻，传热系数从1.24下降到1.02。



充入氩气后遮阳系数Sc和相对增热RHG的变化



表2 为不同玻璃结构的Sc和相对增热RHG随气体成分的变化，供大家参考。



表2 Sc及RHG随气体成分的变化



结论：



由本文的分析可见，中空玻璃腔体是否充氩气以及氩气的含量，对传热系数K值影响较大，对遮阳系数Sc和相对增热RHG有一定影响，但影响稍小。此外，充惰性气体后，能够较好的保护Low-E膜层尤其是离线Low-E膜，使其更加长久耐用，从而延长中空玻璃的寿命。同时，充惰性气体的玻璃的隔声性能也会有所提高。