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系统门窗玻璃篇,中空玻璃的热传导方式与隔热优化措施(K值、U值)
系统门窗中空玻璃的热传导方式主要包括有接触热传导、对流传热以及辐射传热三个方面,以下为各分别的详细解读。
1. 热传导(Conduction)
热传导是通过固体材料(如玻璃和间隔条)的热量传递方式。中空玻璃由两层或多层玻璃板组成,中间通过间隔条分隔,形成密闭的空气或气体层。
玻璃层的热传导:(玻璃的热传导遵循傅里叶定律)
间隔条通常由金属或隔热材料制成,其导热系数较高(如铝合金为160W/m·K会成为热传导的“热桥”导致热量损失。
2. 对流传热(Convection)
对流传热主要发生在中空玻璃的空气或气体层中。由于气体分子的运动,热量从高温侧传递到低温侧。
气体层的对流传热:
中空玻璃的气体层(如空气、氩气或氪气)通过对流传递热量。对流传热的热流密度可以表示为:
影响对流传热的因素:
气体层的厚度:过厚的气体层会增加自然对流的强度导致热传导增加。
气体类型:氩气、氪气等惰性气体的导热系数低于空气,能有效减少对流传热。
3. 辐射传热(Radiation)
辐射传热是通过电磁波传递热量的方式,无需介质。在中空玻璃中,辐射传热主要发生在玻璃内表面之间。
辐射传热的计算:
辐射传热的热流密度可以用斯蒂芬-玻尔兹曼定律表示:
降低辐射传热的措施:
使用低辐射(Low-E)玻璃:Low-E玻璃表面镀有低发射率的金属膜,能显著减少辐射传热。
填充惰性气体:惰性气体可以减少辐射传热和对流传热。
4. 中空玻璃的综合热传导
中空玻璃的总热传导是热传导、对流传热和辐射传热的综合结果。其总热传导系数(U值)可以表示为:
U值的意义:
U值越小,中空玻璃的隔热性能越好。通常,中空玻璃的U值在1.0~3.0W/m²·K之间。
5. 优化中空玻璃热性能的措施
为了降低中空玻璃的热传导,可以采取以下措施:
1. 使用Low-E玻璃:
Low-E玻璃能显著减少辐射传热,同时保持较高的透光率。
2. 填充惰性气体:
氩气、氪气等惰性气体的导热系数低,能有效减少对流传热和辐射传热。
3. 增加气体层厚度:
适当增加气体层厚度可以降低热传导,但过厚会导致对流传热增强。
4. 使用隔热(暖边)间隔条:
采用低导热系数的间隔条(复合材料)可以减少热桥效应。
5. 多层中空玻璃:
使用三层或更多层玻璃可以进一步降低U值,提高隔热性能。
6. 实际应用中的热传导计算
在实际应用中,中空玻璃的热传导计算需要考虑以下参数:
玻璃厚度和层数、气体层的类型和厚度、间隔条的材料和宽度、环境温度和对流条件,通过综合计算热传导、对流传热和辐射传热,可以准确评估中空玻璃的隔热性能。
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总结:
中空玻璃的热传导方式包括接触热传导、对流传热和辐射传热。通过优化玻璃材料、气体层和间隔条的设计,可以显著提高中空玻璃的隔热性能,降低能量损失,从而提升系统门窗的整体隔热性能。
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