多腔体膜结构中空玻璃隔热性能研究

陈翠红

(天津建科建筑节能环境检测有限公司 天津300161)

多腔体膜结构中空玻璃隔热性能研究

陈翠红

(天津建科建筑节能环境检测有限公司 天津300161)

以膜结构中空玻璃为研究对象，通过与普通中空玻璃对比，研究腔体数量配置对其保温性能的影响，并探讨膜结构中空玻璃的合理配置。研究表明，中空玻璃腔体数量的增加对其保温性能的提升具有积极的影响，腔体数量相同的膜结构中空玻璃与相同配置的多玻中空玻璃保温性能相似，从实际使用角度出发，三腔体的膜结构中空玻璃优越性好于多玻中空玻璃，其中以5L＋9A＋M＋9A＋M＋9A＋5N配置的保温性能最优，5N＋6A＋M＋6A＋M＋6A＋5N的保温性能最低。

中空玻璃 膜结构 保温性能

随着门窗节能技术的不断发展与进步，各类节能玻璃在门窗、幕墙工程中得到广泛应用，[1]而随着节能指标的不断严格，特别是在天津四步节能设计标准[2]中，对建筑门窗的节能性能要求极高，为了达到标准要求，通常建筑外窗要采用三玻中空玻璃或Low-E镀膜中空玻璃。[3]尽管三玻中空玻璃可以改善外窗系统的保温隔热性能，但由于玻璃部件的重量较大，对门窗型材和五金件的载荷能力提出较高的要求；而达标Low-E镀膜中空玻璃价格又较为高昂，且较低的遮阳系数与天津市第四阶段居住建筑节能节能设计标准要求相背。因此迫切需要探索一种性能达标、价格低廉的节能玻璃，以满足当下市场的需求。

与此同时，一种高性能的热镜中空玻璃技术[4]被引入，然而由于其制造工艺特殊且价格高昂，在国内很难大面积推广，但是热镜中空玻璃的双玻双中空结构却值得借鉴。膜结构中空玻璃在借鉴了三玻中空玻璃和热镜中空玻璃的双中空结构的基础上，将聚合物膜作为隔膜引入，建立膜结构中空玻璃体系，这个体系将三玻中空玻璃和热镜中空玻璃的优点有机结合在一起，并具有与三玻中空玻璃比自身载荷较轻，与热镜中空玻璃比造价低的优势，是建筑节能玻璃应用的创新性成果。

本文将选定透明聚合物膜(PET)引入中空玻璃系统，形成不同配置的膜结构中空玻璃，测定不同配置试样的传热系数，并通过普通中空玻璃的对比研究整体研究膜结构中空玻璃的保温性能。

1 实验部分

本研究依据GB/T 8484—2008《建筑外门窗保温性能分级及检测方法》[5]的方法对试样进行传热系数的测定。试样尺寸为1,200,mm×1,200,mm，将膜结构中空玻璃安装到保温检测装置中，对其保温性能进行检测。试样配置见表1：

表1 中空玻璃配置表Tab.1 Configurations of insulating glasses

2 结果与讨论

影响膜结构中空玻璃保温性能的因素主要有玻璃性质、中空玻璃间隔层性质、整体密封性能等。对不同配置的中空玻璃的传热系数进行测定，具体数据见表2。

本研究主要研究间隔层数量对保温性能的影响，腔体数量通过加入隔断措施实现，在普通多腔体中空玻璃中，隔断措施为玻璃，膜结构中空玻璃为PET膜，在原理上是一致的，但两者的性质有所不同，故研究其对保温性能的影响。

表2 中空玻璃传热系数Tab.2 Heat transfer coefficients of insulating glasses

图1 不同结构对中空玻璃传热系数影响Fig.1Impact of different structures on heat transfer coefficients of insulating glasses

图1显示了组成玻璃种类相同，空气层总体厚度相同，不同结构中空玻璃的传热系数之间的差别。研究发现，结构变化对中空玻璃整体的传热系数影响明显。整体上，结构的不同主要表现在间隔气体层数(腔体数量)的不同上，对于空气层总厚度相同，玻璃配置相同的中空玻璃，两腔结构的中空玻璃(三玻中空玻璃、两腔膜结构中空玻璃)传热系数小于单一腔体的中空玻璃(双玻中空玻璃)，三腔结构中空玻璃(四玻中空玻璃、三腔膜结构中空玻璃)的传热系数小于两腔结构的中空玻璃。而对于腔体数量相同的中空玻璃，膜结构中空玻璃的传热系数与普通中空玻璃的传热系数相差不大，且膜结构中空玻璃的传热系数略高。

多腔体中空玻璃较普通两玻中空玻璃保温性能明显提高，对于空气层整体厚度相同的中空玻璃，不同试样由空气热传导产生的热阻值相同，但隔断措施引入体系后，不论是采用玻璃还是聚合物膜作为隔断措施，都改变了腔体的空气流动状态，降低了腔体空气与玻璃的换热程度，这是多腔体中空玻璃传热系数降低、保温性能提升的主要原因。对于玻璃配置相同、总空气层厚度相同、腔体数量相同的膜结构中空玻璃和多腔中空玻璃，传热系数相差不多，符合科学规律，膜结构中空玻璃的传热系数略高，主要是聚合物较薄，热阻小于普通白玻造成的。

通过对检测结果的研究，发现对于总体空气层厚度相同的各类中空玻璃，多腔体的白玻中空玻璃的保温性能好于腔体相对少的Low-E中空玻璃，如5L＋9A＋M＋9A＋5N配置的膜结构中空玻璃的传热系数为1.58,W/(m2·K)，对应总体空气层厚度相同的配置为5N＋6A＋M＋6A＋M＋6A＋5N的膜结构中空玻璃，其传热系数可达到1.30,W/(m2·K)，保温性能不仅得到一定的提高，成本也会大幅下降。同时，对于多玻中空玻璃，考虑到玻璃增加带来总体重量增加的问题，以结构和配置相同的膜结构中空玻璃替代多玻中空玻璃，可有效解决这一问题。

以上研究并不代表膜结构中空玻璃腔体越多越好。在中空玻璃厚度一定的情况下，增加腔体数量，意味着每个腔体的厚度减小，间隔框的数量增加，制作较小尺寸的间隔框成本和整体成本都会有所增加；其次，间隔框的数量增加，无疑会对整个中空玻璃系统的安全性和密封性带来更多的影响，对其制作和密封工艺提出较高的要求。目前，三玻中空玻璃和四玻中空玻璃的技术比较成熟，而根据当前的节能要求，三腔的中空玻璃即能满足需要。通过数据分析，在所有三腔膜结构中空玻璃配置中，5L＋9A＋M＋9A＋M＋9A＋5N配置的保温性能最优，其次为5N＋9A＋M＋9A＋M＋9A＋5N、5L＋6A＋M＋6A＋M＋6A＋5N、5N＋9A＋M＋6A＋M＋9A＋5的配置，三者的传热系数相近，5N＋6A＋M＋9A＋M＋6A＋5N的保温性能稍差，5N＋6A＋M＋6A＋M＋6A＋5N的保温性能最低。

3 结 论

中空玻璃腔体数量的增加对其保温性能的提升具有积极的影响，且腔体数量相同的膜结构中空玻璃与相同配置的多玻中空玻璃保温性能相似，可有效解决多玻中空玻璃总体重量较大的问题，白玻多腔膜结构中空玻璃保温性能好于腔体相对较少的Low-E中空玻璃，并且成本相对较少。从实际使用角度出发，三腔体的膜结构中空玻璃更具优越性，其中以5L＋9A＋M＋9A＋M＋9A＋5N配置的保温性能最优，5N＋6A＋M＋6A＋M＋6A＋5N的保温性能最低。■

［1］ 董志龙. 中空玻璃在建筑节能方面的应用[J]. 绿色建筑，2011(3)：54-57.

［2］ 天津市城乡建设委员会. 天津市居住建筑节能设计标准DB29-1—2013 [S]. 天津工程技术研究所，2013.

［3］ 王敏杰. 试论实现建筑“四步节能”的途径[J]. 低温建筑技术，2011(10)：107-110.

［4］ 宋丽. 热镜中空玻璃的节能功效[J]. 住宅产业，2006(5)：63-64.

［5］ 住房与城乡建设部. 建筑外门窗保温性能分级及检测方法[S]. GB/T 8484—2010. 北京：中国标准出版社，2009.

Heat Insulation Performance of Multiple-cavity Membrane Structured Insulating Glass Unit

CHEN Cuihong

(Tianjin Building Energy-saving Environmental Test Co.，LTD，Tianjin 300161，China)

Taking membrane structured hollow glass as the research object，the study compares it with ordinary insulating glass and explores the impact of the number of cavity on its heat insulation performance and probes into the rational allocation of membrane structure hollow glass．Studies have shown that the increase of hollow glass cavities has a positive impact on the insulation performance and the insulation performance of hollow glass with the same cavity number and same membrane structure is similar with that of membrane structure hollow glass．For practical application，the three-cavity membrane structured hollow glass has more advantages，of which the configuration of 5L＋9A＋M＋9A＋M＋9A＋5N has the most optimal capability of heat preservation，and the configuration of 5N＋6A＋M＋6A＋M＋6A＋5N has the lowest heat preservation performance.

hollow glass；membrane structure；heat preservation performance

P619.27

A

1006-8945(2016)06-0040-03

天津市河东区科技计划项目，项目名称“膜结构中空玻璃的节能研究”。

2016-05-12