溫格潤節(jié)能門窗有限公司 林廣利

摘要：隨著節(jié)能建筑的快速發(fā)展及建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的日趨完善和提高，作為建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵能耗部位的門窗系統(tǒng)，其節(jié)能設(shè)計越來越受到人們的關(guān)注，節(jié)能門窗系統(tǒng)也得以快速發(fā)展和普遍應(yīng)用；門窗在使用過程中的常見問題，如玻璃腔內(nèi)起霧及室內(nèi)側(cè)結(jié)露等影響居住舒適度及門窗正常功能性的關(guān)鍵問題越來越為人們所重視；本文對這些問題的發(fā)生機(jī)理及各種實(shí)際應(yīng)用工況條件進(jìn)行分析，并對消除和預(yù)防這些問題的發(fā)生策略進(jìn)行探討，為大家能夠更清晰的認(rèn)識這些生活中常見現(xiàn)象提供參考。
關(guān)鍵詞：起霧；結(jié)露；暖邊間隔條；聚氨酯隔熱鋁合金型材
如今節(jié)能門窗及中空玻璃已經(jīng)完全融入我們的日常生活，無論是碧瓦朱檐的居家住宅，還是鱗次櫛比的摩天樓宇，或是商廈、學(xué)校、機(jī)場，快速奔馳
的高鐵、地鐵機(jī)車等等，我們幾乎每天都能與門窗和中空玻璃有親密的接觸。它給我們的生活帶來了明亮、舒適和愉悅，讓我們的生活變得更加美好。
可是日子久了，問題自然就來了！
我們經(jīng)常提及，“玻璃起霧了或窗子結(jié)露了”，大家可能都會認(rèn)為，這很顯然是門窗玻璃的問題嘛！但仔細(xì)推敲一下，還真不能一概而論，我們還需細(xì)究起霧或結(jié)露的根源再下定論。
一、門窗中空玻璃腔體內(nèi)起霧分析
首先，我們都知道，中空玻璃本身固有特性之一就是“密封耐久性”，這個質(zhì)量特性的好壞直接決定了中空玻璃的“壽命”。我們所看到的某一塊玻璃“起霧”了，往往是發(fā)生在中空玻璃腔體中間層的“起霧”，這種中空玻璃內(nèi)部的“起霧”現(xiàn)象往往具有偶發(fā)性，一般不會大批量系統(tǒng)性的發(fā)生，否則，有人可要攤上大事兒了，因?yàn)檫@種“起霧”是中空玻璃致命性的缺陷，發(fā)生這種現(xiàn)象的同時也就意味著這些玻璃“壽命”到頭了，該換新的了。按照GB/T11944-2012的中空玻璃國家標(biāo)準(zhǔn)要求，中空玻璃的預(yù)期使用壽命至少要達(dá)到15年。那么我們就來認(rèn)識一下，這種缺陷是如何產(chǎn)生的。
隔條和分子篩、主密封丁基膠、次密封膠等組成。上海封膠發(fā)揮著阻止水氣滲透進(jìn)中空腔體內(nèi)的車要作用，分子篩起到吸附進(jìn)入到腔體內(nèi)的水氣的作用，知道這些，我們就很容易理解中空玻璃的失效模型了。這其實(shí)就是一個密封能力和水氣吸附能力之間相互PK的動態(tài)平衡：中空玻璃腔體內(nèi)理論上必須完全密封和干燥的，但是實(shí)際的產(chǎn)品總會有此水氣通過邊部密封系統(tǒng)浸入，但沒關(guān)系，因?yàn)槲覀冞€有分子篩將其吸收。但是，如果密封不良侵入的水氣越來越多，造成分子篩不堪重負(fù)，最后因“吸飽”而“潰敗”，帶來的結(jié)果就是中空腔體內(nèi)相對濕度陡增，露點(diǎn)上升，當(dāng)腔體內(nèi)露點(diǎn)溫度升到腔體內(nèi)玻璃表面溫度一致之后，便開始慢慢起霧這時平衡被徹底打破（見圖3），從而導(dǎo)致玻璃腔體內(nèi)部起霧、甚至流水、積水，玻璃失去了通透的外觀，也喪失了根本的密封特性，熱工性能也受到影響，中空玻璃失效。門窗或幕墻玻璃出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象，客戶難免會產(chǎn)生抱怨，帶來投訴和理賠。而最終的解決方法也只能是更換新的中空玻璃。
2.玻璃是否會發(fā)生“起霧”缺陷的檢測方法。對于這么重要的質(zhì)量特性，中空玻璃的密封耐久性能我們該如何檢測呢？根據(jù)中空國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 11944《中空玻璃》要求，玻璃要求按批次進(jìn)行露點(diǎn)測試（見圖4），以確定中空玻璃腔體的密封干燥程度。標(biāo)準(zhǔn)要求，中空玻璃的結(jié)露點(diǎn)要低于零下40攝氏度。也就是說在中空玻璃腔體內(nèi)表面溫度低到零下40度時也不會發(fā)生腔體內(nèi)起霧或結(jié)霜，這樣的中空玻璃才具備合格的密封和吸濕能力。露點(diǎn)測試是測量中空玻璃密封體系與吸濕功能相互作用的最終結(jié)果是否滿足要求，只對測試樣品的當(dāng)時狀態(tài)進(jìn)行判定，對于該中空玻璃接下來多久可能會失效無法給出明確判斷。如果結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)GB/T 11944 中另一個測試項目，即中空玻璃水氣密封耐久性的測試，則更能清晰的判斷中空玻璃對于“動態(tài)壽命”的保證能力。按照標(biāo)準(zhǔn)要求，中空玻璃水分滲透指數(shù)I≤0.25，平均值I_≤0.20。
水分滲透指數(shù)計算公式如下：
公式1
I=TF-Ti
Tc-Ti
Tf為分子篩測試最終水分含量；Ti為分子篩測試初始水分含量；Tc為分子篩測試標(biāo)準(zhǔn)水分含量。
在該測試過程中，我們即測量了分子篩的吸收水分量，可以對分子篩的吸濕能力做一個直觀判斷，也能通過分子篩在測試周期之后的吸濕量變化，判斷中空玻璃邊部密封系統(tǒng)滲透水氣的量，即對中空玻璃密封性能進(jìn)行判斷。所以，結(jié)合兩個測試，我們可以判斷出中空玻璃動態(tài)質(zhì)量狀態(tài)和判定玻璃“壽命”趨向。
3.原因分析及預(yù)防。
看來這種“起霧”現(xiàn)象的根源決定于密封質(zhì)量和分子篩的吸濕能力，所以產(chǎn)生的原因也是多方面的，主要包括以下幾方面：
1）主密封膠丁基膠的密封效果不良。丁基膠涂敷需要具備連續(xù)性，丁基膠不能出現(xiàn)斷膠、彈開等斷點(diǎn)現(xiàn)象（尤其注意避免鋼化玻璃翹角與間隔條折彎后角部側(cè)面突起的共同作用所導(dǎo)致的邊角翹起、丁基膠彈開等影響密封性能的缺陷）；丁基膠粘結(jié)可靠性，丁基膠需要與玻璃基體形成有效粘結(jié)，加工過程要避免丁基膠表面粘上汗?jié)n、水跡及其它污跡，玻璃表面不干燥或不潔凈等；冬季溫度過低，合片板壓不足造成丁基壓合不充分等，都會帶來對丁基膠粘結(jié)可靠性的不利影響；或者由于二道密封膠參有白礦油導(dǎo)致丁基熔融也會影響丁基粘結(jié)可靠性。丁基膠的有效粘結(jié)寬度保證，及保證丁基膠在間隔條單側(cè)單邊大于2.7g/m的涂敷量，并控制好有效合片板壓，將丁基膠的有效粘結(jié)寬度控制在不小于3mm的水平。
2）分子篩的吸濕能力不足：控制好3A分子篩的罐裝量，建議12A間隔條罐裝量1×1米大于35g。可以采用現(xiàn)場抽查罐裝量及設(shè)定罐裝機(jī)參數(shù)的方法進(jìn)行控制。對分子篩溫升能力進(jìn)行監(jiān)測，建議現(xiàn)場使用小桶密封良好的分子篩，開封后的分子篩每班生產(chǎn)前進(jìn)行溫升測試。建議溫升指標(biāo)大于30℃，并
20
且結(jié)合分子篩酸堿度測試方法進(jìn)行控制。灌好分子篩的間隔條建議在60min內(nèi)完成合片（即便是在像溫常濕的合片環(huán)境下）。
3）間隔條質(zhì)量影響因素。中空玻璃的間隔條本身也發(fā)揮著必要的氣密性作用，尤其一些暖邊間隔條所復(fù)合的高氣密性箔膜，能夠非常有效的阻止水氣及惰性氣體等的滲透，同時其連接件的填充鎖緊裝置也發(fā)揮了很好的密封保證能力。這種間隔條折彎及插角（需要專用的插角鍵，具備優(yōu)秀的飽滿填充效果和鎖緊牢度以確保氣密性）連接后，在角部都能保證側(cè)面平整，可以有效增加角部丁基膠密封寬度和密封效果，并且降低玻璃厚度偏差。
4）玻璃安裝等外力破壞因素。這些因素也是多方面的，例如安裝過程打釘擊穿密封系統(tǒng)導(dǎo)致漏氣，或邊部夾壓點(diǎn)力度過大導(dǎo)致局部邊部變形；或者玻璃的“呼吸效應(yīng)”誘發(fā)邊部密封老化失效；或者玻璃邊部風(fēng)壓荷載或其它外力作用導(dǎo)致的變形及老化等。
二、門窗玻璃室內(nèi)側(cè)表面結(jié)露分析
了解完門窗中空玻璃內(nèi)部“起霧”，我們再看看另外一種“結(jié)露”。往往在寒冷的冬季，門窗的室內(nèi)面有時也會出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象（根據(jù)不同條件，夏季也常見室外側(cè)結(jié)露），這種結(jié)露發(fā)生在中空玻璃外表面或窗型材表面，往往從玻璃邊部開始向中部擴(kuò)散，且常伴有系統(tǒng)性和批量性，這是因?yàn)樗鼪Q定于玻璃的使用環(huán)境條件和玻璃及型材本身的保溫隔熱性能的平衡。
圖5
隨著建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的日益提升，作為門窗節(jié)能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對玻璃的保溫能力需求也在不斷提高。玻璃的熱阻越大，傳熱系數(shù)越低，阻止熱量再進(jìn)的能力就越強(qiáng)，保溫性能越好，降低結(jié)算機(jī)最門柜力就越強(qiáng)。另外，隨著門窗型材結(jié)構(gòu)創(chuàng)新圖*及新材料的應(yīng)用發(fā)展，一些創(chuàng)新型的門窗塑材任真?zhèn)涞某瑥?qiáng)保溫特性，也對降低門窗結(jié)露鳳霞根據(jù)關(guān)鍵作用：比如全實(shí)心大斷析結(jié)構(gòu)的硬池聚氨酯隔熱鋁合金型材，因其斷橋材料的導(dǎo)熱系數(shù)核低，結(jié)構(gòu)中部無空腔，塑材本身的傳熱系數(shù)低F10W/（m2-K），非常有效的降低型材表面的結(jié)露風(fēng)險。
呢？有沒有簡單的計算方法做一個簡單測算？或者軟件模擬計算。經(jīng)過通過權(quán)驗(yàn)證的而且可以免費(fèi)下載使用的門窗節(jié)能計算軟件CALUWIN便可以實(shí)現(xiàn)權(quán)威、簡潔、適用的門窗結(jié)露分析計算。該軟件可以通過手機(jī)APP直接收索下載到手機(jī)上進(jìn)行使用。
對于既定的中空玻璃來說，其本身存在外表面結(jié)露的必然性（當(dāng)環(huán)境條件改變到某一特定條件時，結(jié)露就會發(fā)生）。我們可以通過JGJ113《建筑玻璃應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》來計算不同玻璃配置在何種溫度和濕度環(huán)境條件下可以發(fā)生表面結(jié)露現(xiàn)象。也就是可以使用下面的計算公式來簡單判斷玻璃的保溫性能是否滿足實(shí)際使用的環(huán)境條件要求而不發(fā)生結(jié)露。
其實(shí)這種結(jié)露仍然是一種動態(tài)平衡：對于既定的門窗系統(tǒng)，隨著一側(cè)環(huán)境溫度的不斷降低，門窗兩側(cè)溫差的增大就會導(dǎo)致熱量的傳遞，門窗的保溫性能決定了熱量傳遞的多少和快慢，而隨著熱量的持續(xù)傳遞，玻璃或型材的另一側(cè)表面的溫度逐漸降低，當(dāng)?shù)陀诃h(huán)境的露點(diǎn)溫度時，表面結(jié)露便開始發(fā)生?？梢娺@種結(jié)露現(xiàn)象是兩個溫度的平衡，既門窗表面溫度和環(huán)境露點(diǎn)溫度的平衡。玻璃和型材表面溫度取決于他們的保溫性能，兩側(cè)的溫差，及表面的氣流速度（換熱系數(shù)）等等，而露點(diǎn)溫度則與環(huán)境溫度和相對濕度密不可分，所以要避免這種表面結(jié)露，首先要解決的關(guān)鍵因素是降低玻璃和型材的傳熱系數(shù)，提升門窗的保溫能力從而保證高溫一側(cè)表面溫度不至于降低過大。這也是降低能耗的關(guān)鍵途徑。當(dāng)然，環(huán)境因素也至關(guān)重要，適宜的溫度和相對濕度也是我們追求舒適居住感受的必要條件。
這種室內(nèi)表面的結(jié)露現(xiàn)象，不僅影響我們門窗的良好使用特性，而且對門窗的居住舒適感受帶來較大影響。結(jié)露發(fā)生一般伴隨門窗室內(nèi)表面溫度較低，如果溫度過低，會帶來門窗附近產(chǎn)生冷風(fēng)回流現(xiàn)象，冷空氣流動速度增大則帶來居住的不良感受，德國被動式建筑標(biāo)準(zhǔn)要求該冷風(fēng)流速小于0.11m/s。表面溫度低也會帶來室內(nèi)空間的溫差感，影響居住舒適度，壓縮舒適生活空間。被動式建筑要求包括門窗在內(nèi)的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面溫度與室內(nèi)平均溫度之差不超過3℃，外圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面的局部溫差也不超過3℃。
0中國電信令上午9∶15
Ceiu
結(jié)露計算：Uw：0.82W/m2K Uf：0.90 W/mK（木窗）Ug：0.6 W/m2K（4/12/ h2/4）W/g:0.028 W/mK (Swisspac…
無結(jié)露風(fēng)險
Te（外部溫度）（℃）：
-5
T（內(nèi)部溫度）（℃）：
20
Phi（內(nèi)部相對濕度）（%）：
60 Tsi（內(nèi)部表面溫度）：Tdp（露點(diǎn)溫度）：
13.5 ℃12℃
SWISSPACER
O
圖6
T=T,-U/h,(T:-T。)T。玻璃室內(nèi)側(cè)表面溫度，K；T室內(nèi)環(huán)境溫度，K；T。室外環(huán)境溫度，K；
h室內(nèi)玻璃表面對流換熱系數(shù)，W/（m2K）；U玻璃的傳熱系數(shù)，W/（m2K）。
而室內(nèi)的結(jié)露點(diǎn)溫度Ta，可以根據(jù)室內(nèi)的溫度及相對濕度條件，按照J(rèn)GJ113的附錄表B.0.1查取或計算。
那么，我們?nèi)绾闻袛嚅T窗是否會發(fā)生“結(jié)露”
2
系數(shù)，從而提升結(jié)露側(cè)表面溫度至露點(diǎn)溫度之上，消除結(jié)露。
判定是否結(jié)露：當(dāng)玻璃室內(nèi)表面溫度T高于室內(nèi)結(jié)露點(diǎn)溫度T時，不會發(fā)生結(jié)露；當(dāng)T等于或低于結(jié)露點(diǎn)溫度T時就開始發(fā)生結(jié)露。
對于既定的使用條件，我們可以確定室內(nèi)外的溫度及室內(nèi)濕度，室內(nèi)環(huán)境的結(jié)露點(diǎn)溫度Ta，從而通過設(shè)計不同的玻璃傳熱系數(shù)，來滿足該工況條件下不結(jié)露的要求。
我們也有時會發(fā)現(xiàn)玻璃的室外側(cè)表面產(chǎn)生結(jié)露現(xiàn)象，尤其在濕熱的夏季，室外溫度較高濕度較大，室內(nèi)空調(diào)溫度較低，玻璃室外表面的溫度降低至結(jié)露點(diǎn)溫度之下而發(fā)生結(jié)露。也有時發(fā)生在早晨太陽升起時，室外溫度上升較快，夜晚的濕氣蒸發(fā)，濕度較大，外面的結(jié)露點(diǎn)溫度快速上升，而玻璃表面的溫度升高較慢，再加之風(fēng)速較低，表面對流換熱系數(shù)較低的情況下，從而發(fā)生外表面結(jié)露現(xiàn)象。另外，對于使用中的中空玻璃，其發(fā)生任何導(dǎo)致玻璃中部傳熱系數(shù)增大的缺陷，都有引起玻璃外表面發(fā)生結(jié)露的風(fēng)險，比如，當(dāng)中空玻璃的空氣層發(fā)生內(nèi)凹吸片時，當(dāng)中空玻璃發(fā)生惰性氣體泄漏時，當(dāng)單層中空玻璃實(shí)際傾斜或水平使用時，當(dāng)low-E膜層發(fā)生氧化脫膜等缺陷時，等等，都會引起中空玻璃的實(shí)際傳熱系數(shù)增大，從而引發(fā)玻璃表面結(jié)露的傾向性風(fēng)險。
我們都知道，門窗的結(jié)露往往會從玻璃邊部開始，并逐步向中部擴(kuò)散。傳統(tǒng)的中空玻璃使用金屬間隔條，形成了熱量傳遞的“熱橋”，易導(dǎo)致玻璃邊部熱量傳遞較快，表面溫度降低較多，該溫度低至室內(nèi)環(huán)境的露點(diǎn)溫度時便開始結(jié)露擴(kuò)散。因此，改善玻璃表面結(jié)露的過程，是一個平衡多種因素的設(shè)計過程。使用保溫性能更好的玻璃配置更優(yōu)秀的暖邊間隔條及優(yōu)秀的型材系統(tǒng)，綜合、均衡的提升整窗的保溫性能，從而預(yù)防整窗表面結(jié)露的發(fā)生，是我們門窗節(jié)能設(shè)計的目標(biāo)。
而對于不同的門窗配置結(jié)構(gòu)，以及不同的使用工況條件，會模擬出不同的溫度場變化，也呈現(xiàn)出不同的抗結(jié)露狀態(tài)。
這種結(jié)露現(xiàn)象一旦發(fā)生，快速消除結(jié)露的方法一般是增加結(jié)露側(cè)的空氣流速，即增大玻璃表面的通過以上分析，可以看出，減少整留表面結(jié)算風(fēng)險的關(guān)鍵在于均衡的提升整窗各個組成部分的模溫性能，首要解決玻璃邊部的線性傳熱損失這個簡購環(huán)節(jié)，同時選擇保溫性能更加優(yōu)秀的型材系統(tǒng)*降低型材表面結(jié)露風(fēng)險，尤其使用超級保溫、全心、大斷橋的硬泡聚氨酯隔熱鋁合金型材，因其構(gòu)及斷橋材料的極低傳熱系數(shù)，可以最大程度的少結(jié)露風(fēng)險。玻璃的設(shè)計可以通過模擬使用環(huán)境工況條件，計算出對于玻璃的傳熱系數(shù)的需求進(jìn)行玻璃結(jié)構(gòu)配置的設(shè)計。
總結(jié)
雖然都是起霧或結(jié)露的狀態(tài)，但發(fā)生的位同，其產(chǎn)生機(jī)理完全不同，我們所采取的糾防措施也不一樣。這些現(xiàn)象在我們?nèi)粘Ｉ钣龅剑逦牧私馄痨F或結(jié)露的機(jī)理有利于性分析、準(zhǔn)確判斷問題的根源，幫助我們尋直接有效的措施改善現(xiàn)象，解決問題。因生活中，我們對于起霧或結(jié)露現(xiàn)象，首先生的位置在中空玻璃的哪一個“面”，再確生的位置和狀態(tài)，以及當(dāng)時的環(huán)境條件等合分析其發(fā)生原因和應(yīng)該采取的改善對策。
參考文獻(xiàn)：
【1】JGJ113-2015《建筑玻璃應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》【2】GB/T 11944-2012《中空玻璃》.