真空玻璃在节能外窗中的应用

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真空玻璃在节能外窗中的应用

2014-09-26 15:20:16

来源:互联网

 

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外窗是建筑围护结构节能的最薄弱环节,通过外窗散失的热量占到建筑外围护结构热量损失的一半左右,因此外窗是建筑节能的关键。

【中国建材网】一、前言

外窗是建筑围护结构节能的较薄弱环节,通过外窗散失的热量占到建筑外围护结构热量损失的一半左右,因此外窗是建筑节能的关键。“十二五”期间,北京市发布了《居住建筑节能设计标准》(DB11/891-2012),对建筑提出了节能75%的要求,建筑外窗的传热系数限值由“十一五”期间的2.8W/(m2·K)降低至1.5—2.0W/(m2·K),对节能外窗的研发提出了要求。为此,北京市建设工程物资协会组织了科研研所、大专院校、企业等联合研发K值为1.5—2.0W/(m2·K)的高节能建筑外窗产品。

玻璃占据外窗面积70%以上,成为外窗节能的重点。真空玻璃采用真空技术,可有效降低两片玻璃之间的辐射换热,因而具备更高的节能效果,成为继普通中空玻璃、Low-E低辐射中空玻璃之后进一步降低外窗传热系数时的必然选择。

本文在对中欧建筑外窗节能标准研究的基础上,结合真空玻璃的特点,通过软件模拟得到了不同种类型材真空玻璃窗的传热系数值,并研究了真空玻璃窗的节能效果,对真空玻璃的合理选用具有重要意义。

二、中欧建筑外窗节能标准对比研究

早在20世纪70年代石油危机之后,北欧国家就制定了严格的建筑节能法规。当时瑞典规定外窗的传热系数限值为2.0W/(m2·K),芬兰为2.1W/(m2·K);德国早在1994年就要求外窗传热系数达到1.8W/(m2·K),到2009年时要求外窗的传热系数为1.3W/(m2·K),2013年达到1.0W/(m2·K)以下,德国各阶段建筑节能法规的外窗传热系数限值见表1。

从总的建筑节能指标来说,我国的建筑节能工作经历了节能30%、50%和65%三个阶段,对比的基准为1986年建造的房屋。以北京地区为例,基准建筑的外窗K值限值为6.4W/(m2·K),即20世纪80年代的水平,单层玻璃外窗即可实现;建筑节能50%时,外窗K值要求为3.2W/(m2·K),中空玻璃成为必备配置,目前已成为北京地区的标准配置;建筑节能65%时,外窗K值限值为2.8W/(m2·K),部分产品需要配备Low-E玻璃才能达到要求。根据我国建筑门窗节能性能标识产品保温性能统计结果可以看到,目前我国绝大多数采用Low-E中空玻璃的铝合金窗产品K值为2.0~2.8W/(m2·K),塑料窗K值为1.8~2.6W/(m2·K)。北京地区建筑外窗保温性能K值限值2013年提高2.0W/(m2·K),相当于德国20世纪90年代的水平,但是目前市场上的主流产品的节能技术已难以满足此要求。

建筑外窗的热量损失主要通过玻璃、型材及玻璃边缘传递,占据整窗面积70%的玻璃成为外窗节能的关键。可以看出,随着节能标准的提高,外窗的玻璃配置发生了根本的变化,由单层玻璃到中空玻璃,再到Low-E中空玻璃;目前,Low-E中空玻璃已很难满足新节能标准的要求,必然要求更新、更高节能的玻璃系统,真空玻璃正是符合这一趋势的高节能外窗产品。

三、真空玻璃性能研究

真空长春市看癫痫病专业的医院玻璃由两块平板玻璃构成,玻璃板之间用高度为0.1~0.2mm的支撑物隔开,其中一片玻璃上留有抽气孔,四周使用玻璃焊料将两片玻璃封接起来,真空排气后用金属片将抽气口封住形成真空腔。

为了进一步降低两片玻璃之间的辐射换热,真空玻璃通常选用一片低辐射膜玻璃。真空玻璃也可以通过中空或夹胶的方式与另外一片玻璃组合,称为“复合真空玻璃”。Low-E真空玻璃与其它玻璃相比具有更高的隔热保温、隔声、防结露性能,真空玻璃随着Low-E玻璃辐射率的降低,传热系数逐渐降低,较低可达到0.47W/(m2·K),远低于中空玻璃。同时,真空玻璃还具有水平安装时传热系数不变的优势,而中空玻璃水平安装后K值增加约30%。

2、防结露性能:真空玻璃四周密封,内部为真空状态,不存在结露的可能性。室外温度较低时,真空玻璃室内侧表面温度高于其他各种玻璃。正常情况下,真空安阳市癫痫病医院哪里好玻璃室内侧表面温度高于结露点,所以在室外温度降到很低时,依然可以保持玻璃表面洁净通透。以室内温度为20℃,湿度为70%为例,各种玻璃室内表面结露时临界室外温度见表3,真空玻璃可以极大地降低玻璃的结露可能性。

3、隔声性能:由于声波需要空气等介质传递,而真空玻璃的真空层几乎没有空气,因而隔声效果良好。测试结果表明,半钢化/钢化真空玻璃的计权隔声量较高可达37dB,而等效厚度的单片玻璃和普通中空玻璃的计权隔声量约为31dB。真空玻璃具有优良的低频隔声性能,适用于临街、铁路和机场附近。真空玻璃与中空玻璃或夹胶玻璃复合之后隔声性能可达42dB,具备更优良的隔声性能。

4、减少“冷辐射”:所谓“冷辐射”,是指寒冷的墙壁或窗对身体造成的辐射。这种辐射会使人感觉不舒服,且会造成人体伤害。而“冷辐射”与玻璃的保温性能密切相关,玻璃的保温性能越差,内表面温度越低,对人体的冷辐射越严重。以室内温度为20℃,室外温度为-10℃为例,计算比较各种玻璃表面温度,见表4。可见,在相同环境下,真空玻璃室内侧玻璃表面温度远高于其他玻璃表面温度。

5、使用寿命长:真空玻璃周边及封口材料、内部支撑物均为无机材料,抗银川哪家医院治癫痫病比较好老化性能优良;同时,真空玻璃内部放置了吸气材料,理论计算表明,吸气材料可以保证真空玻璃内部真空度50年以上。此外,真空层可使Low-E膜得到很好的保护,不会发生膜层氧化、脱膜等失效现象。

6、适用地区广:真空玻璃内部为真空状态,可应用于平原及高海拔地区,而不存在中空玻璃运到高原低气压地区的胀裂问题;此外,真空玻璃具有轻薄的特点,也可以与中空或夹胶进行复合,可满足不同情况下的需求。

四、真空玻璃在节能外窗中的应用研究

真空玻璃具备优异的隔热保温性能,可与不同的型材组合达到不同节能效果的外窗产品。按照JGJ/T151-2008《建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程》中整窗传热系数的计算方法,对配合不同型材的真空玻璃窗进行K值计算癫痫病的中医治疗原则是什么

针对不同的标准要求,可以选择真空玻璃与不同的型材组合,例如DB11-891-2012《北京居住建筑节能设计标准》中提出的1.5-2.0W/(m2·K)的要求,采用断桥铝合金框与真空玻璃组合即可满足要求;对于国外的零能耗建筑要求整窗K值低于1.0W/(m2·K)的,可以采用玻璃钢或木窗与真空玻璃组合。由于窗框型材种类繁多,可根据具体的型材采用window7和therm7进行详细计算选用。

真空玻璃应用于实际工程的节能效果也是非常优异的,以北京某办公楼为例,按照表6所列数据取值,使用冬夏季累计评价法进行节能计算。计算结果表明,使用真空玻璃相对于Low-E中空玻璃的冬夏季综合节能率可达到88.6%,夏季节约空调能耗33072kwh,冬季节约采暖能耗492644kwh,即全年节约能耗525716kwh。与此相对应的污染物减排量见表7。

五、结论

通过以上研究,可得结论如下:1、我国的外窗的节能技术水平与欧洲国家相比还有较大差距,占据整窗面积70%的玻璃成为外窗节能的关键。随着我国建筑节能标准的提高,我国建筑外窗的节能技术必然要提高,真空玻璃成为高节能建筑外窗的必选手段之一。2、真空玻璃具有良好的保温隔热性能、防结露性能、隔声性能、减少“冷辐射”、使用寿命长和适用地区广的特点,可全面改善节能窗的性能。3、真空玻璃和不同型材组合可得到不同保温性能的节能窗产品,可满足不同节能设计标准的要求;真空玻璃节能效果优异,在文章所述建筑中,真空玻璃相对于Low-E中空玻璃的冬夏季综合节能率可达到88.6%,可有效减少污染物排放量。