对不同玻璃减少热量损失的比较

刘国栋

摘 要：不同的玻璃在减少热量损失上表现不同。通过对不同玻璃减少热量损失上的比较，可以帮助我们在使用玻璃的过程中进行更好的选择。在文中就不同玻璃减少热量损失程度进行比较，为玻璃的选择提供借鉴。

关键词：不同玻璃；热量损失；比较

假设玻璃热传导遵从下面物理定律：

厚度为的均匀介质，两侧温度差为，则单位时间由温度高的一侧向温度低的一侧通过单位面积的热量与成正比，与成反比，即：

，为热传导系数。

1 度对单层玻璃窗在减少热量损失方面的功效比较

单层玻璃热传导公式：

，=1，2，3；

从上式可以直观看出，热量损失与玻璃的厚度成反比，随玻璃厚度的增加，热量损失减少，当玻璃厚度从增加到2，热量损失减少一半；增加到3时，热量损失减少了2/3；此后，随着玻璃厚度的增加，热量损失的减少量并不是很明显，而且玻璃越厚，制造成本越高。从实际考虑，只讨论玻璃厚度为，2，3的情况。

2 双层玻璃窗与单层玻璃窗在减少热量损失方面的功效比较

厚度为2的单层玻璃示意图。

记双层玻璃内层玻璃的外侧温度是，外层玻璃的内侧温度是。

玻璃的热传导系数为，空气的热传导系数为，由以上热传导公式可得双层玻璃单位时间单位面积的热量流失为：

（1）

消去，，得：

，，。

而对于厚度为2的单层玻璃窗，热量流失为：

，二者之比为：

为得到具体结果，查阅有关资料，常用玻璃的热传导系数，不流通、干燥空气的热传导系数，于是=16 ～32。

在分析双层玻璃窗比单层玻璃窗可减少多少热量损失时，作最保守的估取：

，那么，。

比值反映了双层玻璃在减少热量损失上的功效，它只与有关。

当增加时，迅速下降，当超过一定值（）后下降变缓，不必选择过大。当=4时，=3%可见，双层玻璃比单层玻璃减少热量损失约97%。

3 三层玻璃窗与双层玻璃窗在减少热量损失方面的功效比较

记三层玻璃内层玻璃的外侧温度是，中间层玻璃的内侧温度是，外侧温度是，外层玻璃的内侧温度是。

当增加时，迅速下降，当超过一定值（>3）后下降变缓，不必选择过大。当=4时=50.4%，可见，三层玻璃比双层玻璃减少热量损失约50%。而双层玻璃保温效果已经很好，制作三层玻璃的工艺更加复杂，制作成本也会增加，从经济方面考虑，三层玻璃不如双层玻璃实用。

单层玻璃Q与d成反比，随着d的增大，Q减小的越来越少。双层玻璃相对单层玻璃（厚度2d）节约热量97%，而三层玻璃相对双层玻璃则节约热量50%。

对于双层玻璃，其比同样多的材料制成的单层玻璃节约热量97%，但是，之所以有如此高的功效主要是由于层间空气极低的热传导系数，而这要求空气是干燥的、不流通的，而在假设中要求玻璃的密封性很好，且热量只通过玻璃传播，这些条件在实际情况下不可能完全满足，所以实际上双层玻璃的功效比上述结果差些。

单层玻璃只靠增加厚度在减少热量损失方面的功效并不是很显著，而不断增加厚度不仅会使玻璃外观笨重，而且也会使成本增加；而双层玻璃与单层玻璃相比，虽然制作双层玻璃工艺复杂也会增加费用，但是它减少的热量损失却是相当可观的；而三层玻璃与双层玻璃相比，双层玻璃的功效已经很好，而三层玻璃虽然比双层玻璃还要优越一些，但是其功效相对于成本而言并不是很好。因此，目前市面上的玻璃大多为双层玻璃，而三层玻璃仅用于噪声污染特别严重的地方。

参考文献：

[1] 张楠.建筑玻璃醇性隔热涂料制备及热工性能研究[D].华南理工大学，2013.

[2] 万成龙，王洪涛，孙诗兵，王丽丽.中空玻璃热工性能影响因素模拟研究[J].建设科技，2014（01）：66-69+73.