中空玻璃传热系数的应用
中空玻璃传热系数的应用
1前言
中空玻璃是由两片或多片玻璃以有效支撑均匀 隔开并周边粘接密封，使玻璃层间形成有干燥气体 空间的玻璃制品⑴。随着现代建筑以及幕墙玻璃的 发展，中空玻璃已经广泛应用于建筑、车辆、冷藏柜 以及能为室内创造恒温、恒湿和幽静舒适条件的场 所。中空玻璃传热系数是指两侧温度环境差为1K （乞）时，在单位时间内通过单位面积门窗或幕墙的 热量⑵。据有关资料统计,建筑门窗和幕墙能耗占建 筑围护结构能耗的50%左右，占建筑总能耗的25% 左右。脇系数是建筑材榕温隔热性能的重要 指标之一，中空玻璃传热系数也是衡量建筑外围护结 构热工性能是否满足标准规范的重要依据。在实际应 用中，人们对中空玻璃传热系数的理解存在一定程 度的混淆，如何正确应用中空玻璃的传热系数，对 从事建筑工程行业相孙士起着至/ 要的作用。
2现存的问题
对于玻璃幕墙项目，从项目设计到项目验收的 整个过程中有至少3个节点会用到中空玻璃的传热 系数，包括幕墙设计阶段由幕墙公司提供的节能计 算书，玻璃招标过程中生产商提供的性能参数表, 以及项目节能验收过程中由幕墙公司提供的复试检 验报告。幕墙公司所提供节能计算书中的中空玻璃 传热系数是设计师依据JGJ/T 151—2008《建筑门窗 玻璃幕墙热工计算规程》标准计算所得，玻璃生产 商提供的中空玻璃性能参数表是根据幕墙公司对玻 璃光热性能的具体要求，选择合适的中空玻璃结构 并同样依据JGJ/T 151—2008《建筑门窗玻璃幕墙热 工计算规程》标准计算得来的。相比于这两个节点， 玻璃幕墙项目复验过程中的中空玻璃传热系数更容 易出现问题。
幕墙节能验收阶段，根据GB 50411—2007（建 筑节能工程施工质量验收规范》中条款5.2.3规定： 幕墙节能工程使用的材料、构件等进场时，应对其 下列性能进行复验，复验应为见证取样送检，其中 幕墙玻璃进行复验的项目包括可见光透射比、传热 系数、遮阳系数、中空玻璃露点。上述标准对复验 结果的判定也做出了明确说明，条款5.2.2规定：幕 墙玻璃的传热系数、遮阳系数、可见光透射比、中 空玻璃露点应符合设计要求⑶。这里提到的幕墙玻 璃的传热系数就是指热工计算书中的中空玻璃传 热系数（U值），但需要注意的是，一般在热工计算 书中，描述中空玻璃传热系数（U值）时通常会有如 下说明：“U值是表征玻璃热的传递能力，指在稳 态条件下，热量通过玻璃中心部位而不考虑边缘效 应，玻璃两外表面在单位环境温度差条件时，通过 单位面积的热量。”所以，验收规范中提到的幕墙 玻璃的传热系数，简单来说应该是指玻璃中心部位 而不考虑边缘效应的传热系数，是根据JGJ/T 151- 2008《建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程》中公式
– （ 6.4.1-2）计算得来的。
计算玻璃系统的传热系数时，应采用简单的模 拟条件，仅考虑室内外温差，没有太阳辐射，应按 下式计算⑵：
站辭*=* ⑴
ni 丄 ne
式中：如0 = 0）——没有太阳辐射热时，通过 玻璃系统传向室内的净热流（W/n?）;
以室外环境温度（K）;
Tni—室内环境温度（K）。
玻璃系统的传热阻R应为各层玻璃、气体间 层、内外表面换热阻之和，应按下列公式计算：
R,= : 4 （2）
•^out ，=2 i= 1 rljn
= （3）
人g,i
Ri=戏L喝 i=2~n （4）
式中：Rg,j——第z•层玻璃的固体热阻（m2・K/ W）;
R,一第z•层气体间层的热阻（n?・K/W ）; hout—玻璃室外表面换热系数［W/（ m2-K）］; hin——玻璃室内表面换热系数［W/（ m2-K）］;
“知_1——第z•层气体间层的外表面和内表 面温度（K）;
qt——第z•层气体间层的热流密度。
其中，第一层气体层为室外，最后一层气体间 层3+1）为室内。
环境温度应是周围空气温度岩*和平均辐射温 度Tm的加权平均值，应按下式计算：
T _ hcTair+hrTm
n~ -hc+hr
式中：虬、hr
第10章的规定计算。
玻璃气体间层热传递的计算比较繁杂，不再一 一列式计算。利用该方法计算中空玻璃传热系数, 唯一需要检测的是玻璃表面的辐射率，其他参数均 可通过标准JGJ/T 151—2008查询。
如果我们再深究_下就会发现，虽然在玻璃幕 墙项目的热工计算书中看到的中空玻璃传热系数是 依据JGJ/T 151—2008计算,但目前在各类检测报告 标准要求栏中很少看到JGJ/T 151—2008o对于玻璃 表面半球辐射率的检测依据上相对统一，通常用标 准GB/T 2680—1994《建筑玻璃可见光透射比、太阳 能直接透射比、太阳能总透射比、紫外线透射比及 有关窗玻璃参数的测定》，条款3.7中提到半球辐射 率等于垂直辐射率乘以下面相应玻璃表面的系数, 对于低辐射镀膜玻璃，通常作为涂金属膜或含有金 属膜的多层涂膜的玻璃表面，乘以系数I.。”］。得到 半球辐射率（新修订的标准中称为校正辐射率）后, 再依据JGJ/T 151、NFRC100等标准体系计算。
而在实际操作过程中，幕墙公司项目部作为委 托单位直接对接当地的建筑材料质检站等相关机构 （通常为省级检验机构）,要求进行幕墙玻璃传热系 数检测，但并没有提出具体要求，所以质检站很可 能会默认对玻璃依据GB/T 8484—2008（建筑外门 窗保温性能分级及检测方法》采用标定热箱法检测 玻璃传热系数。标定热箱法的原理是，试件一侧为 热箱，模拟采暖建筑冬季室内气候条件，另一侧为 冷箱，模拟冬季室外气温和气流速度。在对试件缝 隙进行密封处理，试件两侧各自保持稳定的空气温 度、气流速度和热辐射条件下，测量热箱中加热器 的发热量，减去通过热箱外壁和试件框的热损失, 除以试件面积与两侧空气温差的乘积，即可计算出 试件的传热系数K值⑸。公式如下：
Q-Mx -A0!-M2 A /,、
K= ； （ 6 丿
A- （th-tc）
式中：Q——加热器加热功率，W；
M——由标定试验确定的热箱外壁热流系数, W/K；
m2——由标定试验确定的试件框热流系数, W/K；
®——热箱外壁内、外表面面积加权平均温 度之差，K；
△务——试件框热侧冷侧表面面积加权平均温 度之差，K；
S—填充板的面积，n?；
A——填充板的导热率，W/（m2-K）;
A03——填充板热侧表面与冷侧表面的平均温 差，K；
A——试件面积，n?；按试件外缘尺寸计算, 如试件为采光罩，其面积按采光罩水平投影面积计
算；
4——箱空气平均温度，乞；
tc―箱空气平均温度，私
这种方法检测过程中一般使用1200 mmx
1200 mm的试样，检测结果为中空玻璃系统的传热 系数。中空玻璃的胶深、间隔条类型、腔体气体类 型均会对结果产生影响。
根据 GB/T 8484—2008 和 JGJ/T ]51—2008 传热 系数的检测方法，对三种中空玻璃配置分别进行传 热系数的检测，检测结果见表1。
表1相同结构中空玻璃传热系数检测对照表
中空玻璃配置 传热系数检测标准
GB/T 8484—2008 传热系数检测标准
JGJ/T 151—2008
样品尺寸 检测结果
W/(m2-K) 样品尺寸 检测结果
W/(m2-K)
CLR-D. Low-E-6+12Ar+CLR-6
（铝间隔条，12 mm胶深） 1200×1200 1.9 300×300 1.38
CLR-D. Low-E-6+12Ar+CLR-6
（暖边间隔条，12 mm胶深） 1200×1200 1.8 300×300 1.38
CLR-D.Low-E-8+12Ar+CLR-6+1.52PVB+CLR-6
（暖边间隔条，12 mm胶深） 1200×1200 1.8 300×300 1.34
从相同结构中空玻璃按照不同标准检测传热系 数的结果可以看出，通过标定热箱法实测的值远大 于不考虑边缘效应的中心部位的传热系数。因此, 为避免在项目节能验收阶段出现这样的问题，项目 部相关人员需要在送检前对检验项目进行确认，质 检单位也应确认检测项目，对于具备辐射率检测条 件的单位可接受委托，对于不具备条件的单位应及 时告知委托方再进行协商解决。
3结语
针对上面提出的问题，本文提出以下几点建 议：
(1)幕墙公司项目部相关人员应充分理解节能 计算书中关于中空玻璃传热系数的含义，在节能验 收过程中遇到问题及时与幕墙设计人员、相关技术 人员沟通。
(2)复验幕墙玻璃传热系数之前，应对建筑 材料质检站等相关机构明确提出检测标准的要求 (这个标准在节能计算书中会明确说明，通常为 JGJ/T 151—2008(建筑门窗玻璃幕墙热工计算规 程》)。
(3 )幕墙施工单位根据质检站要求的送检样品 规格和数量向玻璃生产商提出样品申请。
(4)在对幕墙玻璃可见光透射比、传热系数、 遮阳系数、中空玻璃露点四个项目复验过程中，出 现任何有关玻璃样品、检测数据的问题应及时与玻 璃生产商联系。
参考文献
[1 ]中国国家标准化管理委员会.GB/T 11944—2012中空玻 璃[S].2O12.
[2]中华人民共和国住房和城乡建设部.JGJ/T 151—2008, 建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程[S].2OO8.
[3 ]中华人民共和国建设部.GB 50411—2007,建筑节能工 程施工质量验收规范[S ]. 2007.
[4 ]国家技术监督局.GB/T 2680—1994,建筑玻璃可见光透 射比、太阳能直接透射比、太阳能总透射比、紫外线透 射比及有关窗玻璃参数的测定[S ]. 1994.
[5 ]中国国家标准化管理委员会.GB/T 8484—2008,建筑外 门窗保温性能分级及检测方法[S ]. 2008.