建筑玻璃热工性能.ppt
建筑玻璃特性和应用趋向,一、建筑玻璃本质,钠钙硅玻璃 Na2O CaO SiO2 15%10%70%玻璃结构：以硅氧四面体为基本单元形成三维网络，碱金属、碱土金属作为网络修饰体填充其间,硅,桥氧,非桥氧,钠,钙,浮法玻璃物理性能,折射率:1.52透光率(6mm):88%比热:753 J/kg.K软化点:720 730线膨胀系数:8.5*10-6/密度:2.5 g/cm3 杨氏模量:7*104 MPa弯曲强度:90MPa抗张强度：39.258.9 MPa抗压强度：19604900 MPa 优点：高透光、低成本、美观、耐用、环境友好 缺点：脆性材料、存在破裂不确定性、不够安全,浮法玻璃热工性能,6mm玻璃传热系数:6.0 W/m2.K太阳能80以上直接透过，遮阳系数约为0.98 节能性很差！门窗为建筑节能最薄弱环节,普通透明玻璃的特性,浮法玻璃种类,透明玻璃、超透玻璃超白（低铁）玻璃本体着色玻璃：绿玻、蓝玻、茶玻、灰玻、水晶灰玻,1、自然界热能的形式,太阳辐射:仅来自室外,远红外热辐射 室内来自暖气、电器等。室外来自建筑物、道路等。,自然界两种基本的热能形式：,二、建筑玻璃节能性的改善,两种形式热能的波长分布,太阳辐射透过玻璃,太阳直接辐射透过,反射,吸收,再辐射、对流,2、热量的传递过程,太阳能直接透射比,()玻璃透射比的光谱；S()标准太阳光谱,玻璃的太阳能总透射比,hin玻璃室内表面换热系数；hout玻璃室外表面换热系数；As玻璃的太阳辐射吸收系数,玻璃的遮阳系数 SC,0.87是3mm标准玻璃的太阳能总透射比,远红外热辐射透过,吸收,再辐射、对流,玻璃的传热系数,(Is=0)通过玻璃传向室内的净热流 W/m2；,室外环境温度；,室内环境温度,U值与K值,K、U都是传热系数,返回,区别：来自不同的标准体系，其数值有差别。欧洲EN673、中国GB10294、美国ASHRAE标准,关系：不存在换算关系，但有以下一般关系：欧洲k值 中国K值 U值,示例：以6CEB21+12A+6C中空玻璃为例 欧洲 k值=1.61 中国K值=1.68 美国 U冬=1.77 U夏=1.95,3、透过玻璃传递热量的公式,Q=630 SC+U(T外-T内),-太阳能透过,-对流、传导透过,参数说明：SC-遮阳系数：反映对阳光的遮蔽效果,U-传热系数：与测试条件有关，分夏、冬季值，单位为 W/m2K,4.建筑玻璃节能性的获得 4.1 节能性获得的途径,镀膜：热反射镀膜 Low-E镀膜（低辐射镀膜）单银 双银 三银合成中空：单中空、多中空、惰性气体真空玻璃。,4.2 低辐射玻璃分类,根据制造工艺分为:在线 Low-E 离线Low-E,熔融的锡液,在线镀膜,耐火材料,熔融的玻璃液,.,.,.,.,喷射化学气体,在线镀膜,离线镀膜,在线 Low-E 与 离线Low-E 比较,优点：可单片使用（可带膜钢化加工）。,缺点：隔热、遮阳性差；钢化后变形度大，颜色均匀性差；颜色品种单一。,离线Low-E,优点：隔热、遮阳性好；先钢化后镀膜平整度 好；颜色均匀性好；颜色品种丰富。,在线Low-E,缺点：加工工艺要求高。,在线、离线Low-E的光谱曲线比较,离线Low-E可反射更多的红外线热能，而在线Low-E相对差些，尤其对太阳光中热辐射的反射，离线产品远优于在线产品。,在线、离线Low-E的节能参数对比,以上取透明Low-E玻璃进行比较.对比结果表明,两者的U值相差约10%。离线Low-E的隔热性能、遮阳性能远比在线Low-E好.,4.3 离线LowE膜层结构,4.4 LOW-E中空玻璃结构示意图,干燥空气层,丁基胶,铝条及干燥剂,低辐射膜,结构胶,室外,室内,1 2 3 4,4.5 几种离线镀膜玻璃的比较,4.6 几种玻璃的节能参数对比,能耗费用对比,4.7 建筑节能玻璃应用趋向,镀膜：热反射镀膜 Low-E镀膜（低辐射镀膜）单银 双银 三银合成中空：单中空、多中空、惰性气体真空玻璃。,使用方法不同会引起Low-E玻璃节能性的明显差异只有针对不同的应用环境，合理地应用Low-E玻璃，才能充分体现Low-E玻璃的节能性,三、Low-E玻璃的合理应用,1、简单Low-E中空玻璃与普通镀膜加Low-E复合中空玻璃的比较,表1 玻璃性能参数,表2 夏热冬暖地区能耗模拟计算结果比较,表3 严寒地区能耗模拟计算结果比较,2、Low-E夹层玻璃的比较,表4 玻璃性能参数表,表5 夏热冬暖地区能耗模拟计算结果比较,表6 严寒地区能耗模拟计算结果比较,3、单银Low-E玻璃与双银Low-E玻璃的比较,表7 玻璃性能参数表,表8 夏热冬暖地区能耗模拟计算结果比较,表9 严寒地区能耗模拟计算结果比较,4、双中空Low-E玻璃与双银Low-E玻璃的比较,表 10 玻璃性能参数,表11 夏热冬暖地区能耗模拟计算结果比较,表12 严寒地区能耗模拟计算结果比较,要点,在不同的环境条件下或不同的使用情况下，Low-E玻璃表现出的节能性是存在明显差异的 必须根据具体的气候特征，建筑构造进行细致的科学分析，合理地进行玻璃配置设计，适当地应用才能充分体现Low-E玻璃的节能性,四、建筑玻璃的安全性 1.钢化玻璃,半钢化玻璃特点：强度是退火玻璃的2倍；不属于安全玻璃但有安全性；不存在自爆现象。,钢化玻璃特点：强度是退火玻璃的3-4倍；钢化后平整度变差；存在自爆的缺陷。,普通玻璃破裂特征,半钢化玻璃破裂特征,钢化玻璃破裂特征,自爆的主要原因：NiS晶体(0.06mm)变相后体积增大，导致局部应力平衡破坏；,自爆概率：目前尚无任何标准明确给出数值，根据统计 每四吨玻璃存在一粒NiS，按厚度6mm面积1m2计相当于 0.3%,国际行业一般认同0.3-0.8%，与玻璃尺寸有关；,自爆的的不可预知性：现有浮法玻璃生产线仅能检测出 0.2mm的杂质粒，因此无法检测出NiS的存在；,1.1 钢化玻璃的自爆,关于自爆率的标准值：国内外目前无标准值。,均质处理的作用：促使NiS晶体变相，引发自爆；,不同标准的处理条件:,1.2 钢化玻璃均质处理,处理后的自爆率：国内外未累积足够的数据，一般0.1。,2.夹层玻璃 2.1 夹层玻璃的一般特性,隔声性：隔音性能略优于中空玻璃,安全性：破碎后仍连成一体。,隔紫外线：可将紫外线基本隔绝,使用不同的夹层膜材料，会获得不同的附加性能。,2.2 夹层膜的种类及特点 种类：PVB膜聚乙烯醇缩丁荃 EVA膜乙烯醋酸乙烯共聚物 SGP膜（离子型膜）聚乙烯对苯二酸盐及 金属盐离子混合物 其中SGP是美国杜邦 SentryGlasPlus 膜的简称；目前建筑上使用量最多的仍是PVB膜。,特性比较：,中心位移,延续时间,夹层玻璃破碎后在330kg荷载下位移变化曲线：,显示玻璃破碎后SGP夹层玻璃的残余强度,用SGP夹层玻璃制成的楼梯板和支撑,3.安全玻璃的应用,在强度满足的情况下，非点接驳式安装的夹层宜采用半 钢化玻璃，以避免自爆及获得破碎后的残余强度;,夹层玻璃在室外裸露使用时，应采用EVA或SGP膜;,夹层需与金属粘接的，应采用EVA或SGP膜;,承受荷载尤其是上人的水平面板，应采用SGP膜;,典型的玻璃采光顶：钢化Low-E12A半钢化加层中空，考虑太阳辐射的热舒适性（200w/m2），Sc应小于0.3;,承受水平荷载的护栏玻璃应采用12mm以上的钢化玻璃，相对高度大于5米时，应采用半钢化夹层玻璃，防护栏杆 应与建筑主体结构牢固连接;,五、玻璃的隔声性能,1.人耳对声音的感知度人耳感知声波的范围：20Hz16000Hz主观感知程度：,相差10dB 听觉感知相差一倍,相差 5dB 听觉可明显感知有差别,相差 3dB 听觉刚能感知有差别,相差 1dB 人耳无法辨别有差别,结论:如无特殊要求不必追求1dB2dB的差别。,2.玻璃隔声的定律 玻璃的隔声性能服从质量定律：R20lgM+20lgf-47.2dB 其中：R 玻璃的隔声量（dB分贝）；M 玻璃的单位面积质量（kg/m2）；f 入射声的频率（Hz)；测量频率范围;100Hz4000Hz 测量频率间隔：1/4倍频,3.提高玻璃隔声性能的措施,单片玻璃：增加玻璃厚度（质量定律）,中空玻璃：增加玻璃厚度 增加气体层厚度 充惰性气体Ar等,夹层玻璃：增加玻璃厚度 增加PVB厚度影响不大,部分玻璃的隔声特性,中空与夹层的隔声频谱曲线,夹层玻璃消除了玻璃固有频率产生的波谷。,中空充Ar气的隔声频谱曲线,4.提高玻璃隔声性能的限制,因此隔声性能的提高不是无限度的，当Rw大于40dB后进一步提高将付出很大的代价。如确需很高的Rw值，则也可考虑双幕墙结构。,隔声性能最佳的玻璃配置：不等厚的夹层玻璃16Ar不等厚的夹层玻璃，即便如此，Rw由40dB提高到45dB玻璃将非常厚；,
