中空玻璃傳熱系數(shù)的應(yīng)用

1前言
中空玻璃是由兩片或多片玻璃以有效支撐均勻 隔開并周邊粘接密封，使玻璃層間形成有干燥氣體 空間的玻璃制品⑴。隨著現(xiàn)代建筑以及幕墻玻璃的 發(fā)展，中空玻璃已經(jīng)廣泛應(yīng)用于建筑、車輛、冷藏柜 以及能為室內(nèi)創(chuàng)造恒溫、恒濕和幽靜舒適條件的場 所。中空玻璃傳熱系數(shù)是指兩側(cè)溫度環(huán)境差為1K （乞）時，在單位時間內(nèi)通過單位面積門窗或幕墻的 熱量⑵。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計,建筑門窗和幕墻能耗占建 筑圍護結(jié)構(gòu)能耗的50%左右，占建筑總能耗的25% 左右。脇系數(shù)是建筑材榕溫隔熱性能的重要 指標之一，中空玻璃傳熱系數(shù)也是衡量建筑外圍護結(jié) 構(gòu)熱工性能是否滿足標準規(guī)范的重要依據(jù)。在實際應(yīng) 用中，人們對中空玻璃傳熱系數(shù)的理解存在一定程 度的混淆，如何正確應(yīng)用中空玻璃的傳熱系數(shù)，對 從事建筑工程行業(yè)相孫士起著至/ 要的作用。
2現(xiàn)存的問題
對于玻璃幕墻項目，從項目設(shè)計到項目驗收的 整個過程中有至少3個節(jié)點會用到中空玻璃的傳熱 系數(shù)，包括幕墻設(shè)計階段由幕墻公司提供的節(jié)能計 算書，玻璃招標過程中生產(chǎn)商提供的性能參數(shù)表, 以及項目節(jié)能驗收過程中由幕墻公司提供的復(fù)試檢 驗報告。幕墻公司所提供節(jié)能計算書中的中空玻璃 傳熱系數(shù)是設(shè)計師依據(jù)JGJ/T 151—2008《建筑門窗 玻璃幕墻熱工計算規(guī)程》標準計算所得，玻璃生產(chǎn) 商提供的中空玻璃性能參數(shù)表是根據(jù)幕墻公司對玻 璃光熱性能的具體要求，選擇合適的中空玻璃結(jié)構(gòu) 并同樣依據(jù)JGJ/T 151—2008《建筑門窗玻璃幕墻熱 工計算規(guī)程》標準計算得來的。相比于這兩個節(jié)點， 玻璃幕墻項目復(fù)驗過程中的中空玻璃傳熱系數(shù)更容 易出現(xiàn)問題。
幕墻節(jié)能驗收階段，根據(jù)GB 50411—2007（建 筑節(jié)能工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》中條款5.2.3規(guī)定： 幕墻節(jié)能工程使用的材料、構(gòu)件等進場時，應(yīng)對其 下列性能進行復(fù)驗，復(fù)驗應(yīng)為見證取樣送檢，其中 幕墻玻璃進行復(fù)驗的項目包括可見光透射比、傳熱 系數(shù)、遮陽系數(shù)、中空玻璃露點。上述標準對復(fù)驗 結(jié)果的判定也做出了明確說明，條款5.2.2規(guī)定：幕 墻玻璃的傳熱系數(shù)、遮陽系數(shù)、可見光透射比、中 空玻璃露點應(yīng)符合設(shè)計要求⑶。這里提到的幕墻玻 璃的傳熱系數(shù)就是指熱工計算書中的中空玻璃傳 熱系數(shù)（U值），但需要注意的是，一般在熱工計算 書中，描述中空玻璃傳熱系數(shù)（U值）時通常會有如 下說明：“U值是表征玻璃熱的傳遞能力，指在穩(wěn) 態(tài)條件下，熱量通過玻璃中心部位而不考慮邊緣效 應(yīng)，玻璃兩外表面在單位環(huán)境溫度差條件時，通過 單位面積的熱量?！彼?，驗收規(guī)范中提到的幕墻 玻璃的傳熱系數(shù)，簡單來說應(yīng)該是指玻璃中心部位 而不考慮邊緣效應(yīng)的傳熱系數(shù)，是根據(jù)JGJ/T 151- 2008《建筑門窗玻璃幕墻熱工計算規(guī)程》中公式
– （ 6.4.1-2）計算得來的。
計算玻璃系統(tǒng)的傳熱系數(shù)時，應(yīng)采用簡單的模 擬條件，僅考慮室內(nèi)外溫差，沒有太陽輻射，應(yīng)按 下式計算⑵：
站辭*=* ⑴
ni 丄 ne
式中：如0 = 0）——沒有太陽輻射熱時，通過 玻璃系統(tǒng)傳向室內(nèi)的凈熱流（W/n?）;
以室外環(huán)境溫度（K）;
Tni—室內(nèi)環(huán)境溫度（K）。
玻璃系統(tǒng)的傳熱阻R應(yīng)為各層玻璃、氣體間 層、內(nèi)外表面換熱阻之和，應(yīng)按下列公式計算：
R,= : 4 （2）
?^out ，=2 i= 1 rljn
= （3）
人g,i
Ri=戲L喝 i=2~n （4）
式中：Rg,j——第z?層玻璃的固體熱阻（m2?K/ W）;
R,一第z?層氣體間層的熱阻（n??K/W ）; hout—玻璃室外表面換熱系數(shù)［W/（ m2-K）］; hin——玻璃室內(nèi)表面換熱系數(shù)［W/（ m2-K）］;
“知_1——第z?層氣體間層的外表面和內(nèi)表 面溫度（K）;
qt——第z?層氣體間層的熱流密度。
其中，第一層氣體層為室外，最后一層氣體間 層3+1）為室內(nèi)。
環(huán)境溫度應(yīng)是周圍空氣溫度巖*和平均輻射溫 度Tm的加權(quán)平均值，應(yīng)按下式計算：
T _ hcTair+hrTm
n~ -hc+hr
式中：虬、hr
第10章的規(guī)定計算。
玻璃氣體間層熱傳遞的計算比較繁雜，不再一 一列式計算。利用該方法計算中空玻璃傳熱系數(shù), 唯一需要檢測的是玻璃表面的輻射率，其他參數(shù)均 可通過標準JGJ/T 151—2008查詢。
如果我們再深究_下就會發(fā)現(xiàn)，雖然在玻璃幕 墻項目的熱工計算書中看到的中空玻璃傳熱系數(shù)是 依據(jù)JGJ/T 151—2008計算,但目前在各類檢測報告 標準要求欄中很少看到JGJ/T 151—2008o對于玻璃 表面半球輻射率的檢測依據(jù)上相對統(tǒng)一，通常用標 準GB/T 2680—1994《建筑玻璃可見光透射比、太陽 能直接透射比、太陽能總透射比、紫外線透射比及 有關(guān)窗玻璃參數(shù)的測定》，條款3.7中提到半球輻射 率等于垂直輻射率乘以下面相應(yīng)玻璃表面的系數(shù), 對于低輻射鍍膜玻璃，通常作為涂金屬膜或含有金 屬膜的多層涂膜的玻璃表面，乘以系數(shù)I.。”］。得到 半球輻射率（新修訂的標準中稱為校正輻射率）后, 再依據(jù)JGJ/T 151、NFRC100等標準體系計算。
而在實際操作過程中，幕墻公司項目部作為委 托單位直接對接當(dāng)?shù)氐慕ㄖ牧腺|(zhì)檢站等相關(guān)機構(gòu) （通常為省級檢驗機構(gòu)）,要求進行幕墻玻璃傳熱系 數(shù)檢測，但并沒有提出具體要求，所以質(zhì)檢站很可 能會默認對玻璃依據(jù)GB/T 8484—2008（建筑外門 窗保溫性能分級及檢測方法》采用標定熱箱法檢測 玻璃傳熱系數(shù)。標定熱箱法的原理是，試件一側(cè)為 熱箱，模擬采暖建筑冬季室內(nèi)氣候條件，另一側(cè)為 冷箱，模擬冬季室外氣溫和氣流速度。在對試件縫 隙進行密封處理，試件兩側(cè)各自保持穩(wěn)定的空氣溫 度、氣流速度和熱輻射條件下，測量熱箱中加熱器 的發(fā)熱量，減去通過熱箱外壁和試件框的熱損失, 除以試件面積與兩側(cè)空氣溫差的乘積，即可計算出 試件的傳熱系數(shù)K值⑸。公式如下：
Q-Mx -A0!-M2 A /,、
K= ； （ 6 丿
A- （th-tc）
式中：Q——加熱器加熱功率，W；
M——由標定試驗確定的熱箱外壁熱流系數(shù), W/K；
m2——由標定試驗確定的試件框熱流系數(shù), W/K；
?——熱箱外壁內(nèi)、外表面面積加權(quán)平均溫 度之差，K；
△務(wù)——試件框熱側(cè)冷側(cè)表面面積加權(quán)平均溫 度之差，K；
S—填充板的面積，n?；
A——填充板的導(dǎo)熱率，W/（m2-K）;
A03——填充板熱側(cè)表面與冷側(cè)表面的平均溫 差，K；
A——試件面積，n?；按試件外緣尺寸計算, 如試件為采光罩，其面積按采光罩水平投影面積計
算；
4——箱空氣平均溫度，乞；
tc―箱空氣平均溫度，私
這種方法檢測過程中一般使用1200 mmx
1200 mm的試樣，檢測結(jié)果為中空玻璃系統(tǒng)的傳熱 系數(shù)。中空玻璃的膠深、間隔條類型、腔體氣體類 型均會對結(jié)果產(chǎn)生影響。
根據(jù) GB/T 8484—2008 和 JGJ/T ]51—2008 傳熱 系數(shù)的檢測方法，對三種中空玻璃配置分別進行傳 熱系數(shù)的檢測，檢測結(jié)果見表1。

表1相同結(jié)構(gòu)中空玻璃傳熱系數(shù)檢測對照表
中空玻璃配置 傳熱系數(shù)檢測標準
GB/T 8484—2008 傳熱系數(shù)檢測標準
JGJ/T 151—2008
樣品尺寸 檢測結(jié)果
W/(m2-K) 樣品尺寸 檢測結(jié)果
W/(m2-K)
CLR-D. Low-E-6+12Ar+CLR-6
（鋁間隔條，12 mm膠深） 1200×1200 1.9 300×300 1.38
CLR-D. Low-E-6+12Ar+CLR-6
（暖邊間隔條，12 mm膠深） 1200×1200 1.8 300×300 1.38
CLR-D.Low-E-8+12Ar+CLR-6+1.52PVB+CLR-6
（暖邊間隔條，12 mm膠深） 1200×1200 1.8 300×300 1.34

從相同結(jié)構(gòu)中空玻璃按照不同標準檢測傳熱系 數(shù)的結(jié)果可以看出，通過標定熱箱法實測的值遠大 于不考慮邊緣效應(yīng)的中心部位的傳熱系數(shù)。因此, 為避免在項目節(jié)能驗收階段出現(xiàn)這樣的問題，項目 部相關(guān)人員需要在送檢前對檢驗項目進行確認，質(zhì) 檢單位也應(yīng)確認檢測項目，對于具備輻射率檢測條 件的單位可接受委托，對于不具備條件的單位應(yīng)及 時告知委托方再進行協(xié)商解決。
3結(jié)語
針對上面提出的問題，本文提出以下幾點建 議：
(1)幕墻公司項目部相關(guān)人員應(yīng)充分理解節(jié)能 計算書中關(guān)于中空玻璃傳熱系數(shù)的含義，在節(jié)能驗 收過程中遇到問題及時與幕墻設(shè)計人員、相關(guān)技術(shù) 人員溝通。
(2)復(fù)驗?zāi)粔ΣＡ鳠嵯禂?shù)之前，應(yīng)對建筑 材料質(zhì)檢站等相關(guān)機構(gòu)明確提出檢測標準的要求 (這個標準在節(jié)能計算書中會明確說明，通常為 JGJ/T 151—2008(建筑門窗玻璃幕墻熱工計算規(guī) 程》)。
(3 )幕墻施工單位根據(jù)質(zhì)檢站要求的送檢樣品 規(guī)格和數(shù)量向玻璃生產(chǎn)商提出樣品申請。
(4)在對幕墻玻璃可見光透射比、傳熱系數(shù)、 遮陽系數(shù)、中空玻璃露點四個項目復(fù)驗過程中，出 現(xiàn)任何有關(guān)玻璃樣品、檢測數(shù)據(jù)的問題應(yīng)及時與玻 璃生產(chǎn)商聯(lián)系。
參考文獻
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