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中空玻璃充氬氣與不充氬氣的對比

　　隨著建筑節(jié)能意識的逐步提高，其透明部分玻璃的保溫隔熱性能成為大家關(guān)注的焦點。提高玻璃保溫隔熱性能的途徑目前有：1)采用高性能Low-E玻璃;2)增加玻璃和腔體數(shù)量，如雙玻單腔增加到三玻兩腔，甚或四玻三腔;3)改變腔體內(nèi)氣體成分，如充氬氣/氪氣，氬氪混合等惰性氣體;4)將氣體抽走，制成真空玻璃;5)增加中空玻璃內(nèi)腔體厚度等等。本文重點介紹一下中空玻璃內(nèi)部為什么要充氬氣?究竟能起到什么作用?

　　建筑玻璃是如何傳熱的?

　　首先，我們來了解一下建筑玻璃是如何傳熱，如圖1所示，通過透明部分玻璃的傳熱包括兩種方式，分別為溫差傳熱和太陽輻射傳熱。由于傳熱方式不同，要提升玻璃質(zhì)量和性能，采取的相應(yīng)技術(shù)手段也有所不同。

　　溫差傳熱主要通過降低玻璃的傳熱系數(shù)K來控制，太陽輻射傳熱主要通過調(diào)節(jié)太陽能總透射比g和紅外熱能總透射比gIR來加以控制。

　　熱量傳遞基本原理圖

　　中空玻璃傳熱系數(shù)K值的影響因素

　　中空玻璃溫差傳熱機理示意圖

　　所示，要降低中空玻璃的傳熱系數(shù)，需減少熱輻射、對流傳熱以及熱傳導(dǎo)，通常采取的手段為采用單片或多片Low-E玻璃(單銀、雙銀或三銀)、充入惰性氣體、增加腔體的數(shù)量或者腔體的厚度。本文重點討論充入氬氣對玻璃的傳熱系數(shù)K值帶來的影響。

　　氬氣簡介

　　眾所周知，氬氣是惰性氣體的一種，具有無色、無味、無毒的特性，同時具有穩(wěn)定性。在空氣中，其含量約占1%，與氪氣和氙氣等相比，最經(jīng)濟的惰性氣體。二者的物理性能對比如表1，由表1可見，氬氣的密度、動態(tài)粘度高于空氣，導(dǎo)熱系數(shù)和比熱容低于空氣。充入中空玻璃中，可減緩中空玻璃內(nèi)的熱對流和熱傳導(dǎo)，從而減弱整體中空玻璃的導(dǎo)熱能力，傳熱系數(shù)K值得以降低。

　　關(guān)于不同厚度，不同氣體的熱導(dǎo)如何計算?具體計算可以參考標(biāo)準(zhǔn)JGJ 113中的附錄A或者JGJ/T 151中的6.3。

　　表1 氬氣和空氣特性對比

　　充入氬氣后傳熱系數(shù)K值的變化

　　雙玻傳熱系數(shù)K值隨Ar濃度的變化

　　由可見，無論是我們分析的那種玻璃，隨氬氣含量的增加，其傳熱系數(shù)顯著降低。以單銀+白玻為例，氬氣含量從0-100%，傳熱系數(shù)從1.86下降到1.59;三銀+白玻，傳熱系數(shù)從1.64下降到1.34。

　　三玻傳熱系數(shù)K值隨Ar濃度的變化

　　由可見，隨氬氣含量的增加，其傳熱系數(shù)顯著降低。以單銀+白玻+白玻為例，氬氣含量從0-100%，傳熱系數(shù)從1.36下降到1.17;三銀+白玻+白玻，傳熱系數(shù)從1.24下降到1.02。

　　充入氬氣后遮陽系數(shù)Sc和相對增熱RHG的變化

　　表2 為不同玻璃結(jié)構(gòu)的Sc和相對增熱RHG隨氣體成分的變化，供大家參考。

　　表2 Sc及RHG隨氣體成分的變化

　　結(jié)論：

　　本文的分析可見，中空玻璃腔體是否充氬氣以及氬氣的含量，對傳熱系數(shù)K值影響較大，對遮陽系數(shù)Sc和相對增熱RHG有一定影響，但影響稍小。此外，充惰性氣體后，能夠較好的保護Low-E膜層尤其是離線Low-E膜，使其更加長久耐用，從而延長中空玻璃的壽命。同時，充惰性氣體的玻璃的隔聲性能也會有所提高。

　　4、Ar+O2  混合氣體有兩種類型：一種含O2量(體積分?jǐn)?shù))較低，為1％~5％，用于焊接不銹鋼；另一種含O2量(體積分?jǐn)?shù))較高，可達20％以上，用于焊接低碳鋼及低合金結(jié)構(gòu)鋼。

　　在純氬中加入體積分?jǐn)?shù)為1％的O2用來焊接不銹鋼時，可以克服純氬焊接不銹鋼時電弧陰極斑點不穩(wěn)定的現(xiàn)象(陰極飄移)。

　　陰極飄移：電弧本身具有跳躍性和粘著性，對于黑色金屬，因為他們表面的氧化膜沒有鎂鋁等合金的致密，在焊接的過程中，電弧總是尋找金屬微觀表面上的氧化物點聚集，由于電弧的跳躍性和粘著性，導(dǎo)致電弧不連續(xù)，也就會產(chǎn)生電弧偏移，也就是陰極漂移，從而導(dǎo)致電弧的不穩(wěn)定性。加入一定的氧，焊接時會氧化金屬表面，確保焊接電弧的穩(wěn)定。

　　5、Ar+CO2  廣泛應(yīng)用于焊接碳鋼及低合金結(jié)構(gòu)鋼，可以提高焊縫金屬的沖擊韌度和減小飛濺。

　　6、Ar+CO2+O2   三者混合可用來焊接低碳鋼、低合金結(jié)構(gòu)鋼，對焊縫成形、接頭質(zhì)量、熔滴過渡和電弧穩(wěn)定性都有良好效果。

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