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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)

摘要: 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

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)

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间隔条的热传导:

   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:

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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:

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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:

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对于气体层,热阻还包括对流传热和辐射传热的贡献。

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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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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