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中空玻璃失效的原因分析及预防措施中空玻璃作为高效节能材料在建筑上已被广泛使用。
当前我国中空玻璃市场比较混乱，部分厂家为降低成本偷工减料，生产管理控制不严，使中空玻璃的使用寿命大大缩短，有些产品不到两年就已经进水结雾了。
从行业发展的角度出发，生产厂应采取各种措施确保中空玻璃有足够长的有效使用时间,以满足各种不同用途的需要。
中空玻璃是两片或两片以上的玻璃中间用带有干燥剂的间隔框隔开周边密封的玻璃制品。
影响中空玻璃有效使用时间的原因很多，如制造材料的性能、制造工艺及控制、安装方法等.本文就影响中空玻璃有效使用时间的各种因素进行分析，并提出延长中空玻璃有效使用时间的一些相关措施。
一．中空玻璃失效的主要原因中空玻璃失效的直接原因主要有两种：一是间隔层内露点上升。
当环境温度降低到使玻璃表面的温度低于间隔层内的露点时，间隔层内的水汽便在玻璃内表面产生结露或结霜（玻璃内表面温度高于0℃时结露,低于0℃时结霜）。
由于玻璃内表面的结露或结霜，影响中空玻璃的透视度,并降低中空玻璃的隔热效果（因水的传热系数为0．5千卡/平方米·小时·摄氏度,干燥空气传热系数为0．021千卡/平方米·小时·摄氏度，随着空气含水量的增加，传热系数增大，使中空玻璃间隔层的热阻降低），同时长时间的结露会使玻璃的内表面发生霉变或析碱，产生白斑,严重影响玻璃的外观质量;二是中空玻璃的炸裂,当中空玻璃在安装使用过程中由于环境温度的不断变化、日晒以及风压的作用使玻璃发生炸裂。
玻璃炸裂后(既使极小的裂缝存在）就会失去其密封性，在间隔层内出现结露、结霜从而丧失使用功能。
有关方面曾对使用两年后的中空玻璃失效情况进行了调查，失效率为3-5％。
各种失效原因之比见表一。
从表一中可以看出，失效原因中比例最大的是露点上升（中空玻璃内层结露），其次就是玻璃炸裂.这两种原因构成了总失效的85%.表一：中空玻璃失效原因内部结露炸裂其他百分比％50％35% 15% 二．中空玻璃失效原因分析1．露点上升的主要原因分析中空玻璃的露点是指密封于间隔层的空气湿度达到饱和状态时的温度。
中空玻璃节能特性的影响因素分析[摘要] 本文通过对各种类型中空玻璃的传热系数和太阳得热系数进行大量模拟计算，分析了原片组合、间隔类型、使用环境等各方面的相关因素对中空玻璃节能指标的影响趋势及程度。
在此基础上，探讨了建筑和生产设计中，应正确选用的、能达到最佳节能效果的中空玻璃组合方式及使用条件。
[关键词] 中空玻璃传热系数太阳得热系数建筑节能一、建筑节能对玻璃性能的要求随着社会经济发达程度的提高，建筑能耗在社会总能耗中的所占比例越来越大，目前西方发达国家约为30%~45%，尽管我国经济发展水平和生活水平都还不高，但这一比例已达到20%~25%，正逐步上升到30%。
在一些大城市，夏季空调已成为电力高峰负荷的主要组成部分。
不论西方发达国家，还是我国，建筑能耗状况都是牵动社会经济发展全局的大问题。
按照1986年制定的我国建筑节能分三步走的计划，当前政府各级节能管理部门正在积极启动实现第三步节能65%目标的标准编制工作。
而在影响建筑能耗的门窗、墙体、屋面、地面四大围护部件中，门窗的绝热性能最差，是影响室内热环境质量和建筑节能的主要因素之一。
就我国目前典型的围护部件而言，门窗的能耗约占建筑围护部件总能耗的40%~50%。
据统计，在采暖或空调的条件下，冬季单玻窗所损失的热量约占供热负荷的30%~50%，夏季因太阳辐射热透过单玻窗射入室内而消耗的冷量约占空调负荷的20%~30%。
因此，增强门窗的保温隔热性能，减少门窗的能耗，是改善室内热环境质量和提高建筑节能水平的重要环节。
中空玻璃具有突出的保温隔热性能，是提高门窗节能水平的重要材料，近些年已经在建筑上得到了极其广泛的使用。
但随着节能标准的不断提高，普通的中空玻璃已不能完全满足节能设计的技术要求。
例如在夏热冬冷地区的节能设计标准中，对大窗墙比的外窗传热系数限制指标到了2.5 W/m2K，夏热冬暖地区这一指标在部分条件下到了2.0 W/m2K。
所以我们应该一方面大力推广Low-E中空玻璃这种具有优良节能特性的新产品，另一方面要深入分析和掌握中空玻璃节能性能的各个影响因素，从玻璃原片、间隔组成和使用环境等方面保证中空玻璃能够发挥它最佳的节能性能。
中空玻璃传热系数影响因素研究作者：郭彬来源：《科学与财富》2018年第22期摘要：中空玻璃一般是由两到三片玻璃组成，中间用间隔框架隔开，周边使用高强度、高气密性复合粘结剂密封，充入干燥空气或惰性气体，并且填入少量干燥剂保持填充气干燥而制得。
相对于单片玻璃，中空玻璃具有良好的保温性能、隔声性能等特点。
目前，中空玻璃广泛应用于建筑工程的门窗、幕墙、采光顶棚等部位，既起到增加采光面积的作用，又具有良好的节能效应。
关键词：中空玻璃；传热系数；影响因素1填充气体的厚度玻璃的导热系数是1.0W/（m·K），而空气的导热系数是0.027W/（m·K），因为空气具有良好的保温隔热效果，有空气层的中空玻璃相对于单片玻璃也有空气良好的保温隔热效果的特性。
表1为一组中空玻璃的传热系数试验数据，中空玻璃两面均采用6mm普通透明玻璃，填充气体为空气，空气层的厚度分别是常用的6mm、9mm和12mm。
从表1分析可知，空气层厚度从6mm增加到9mm，中空玻璃的传热系降低了6%。
空气层厚度从9mm增加到12mm，中空玻璃的传热系数降低了7%。
可见，中空玻璃填充气体的厚度越大，中空玻璃的传热系数越低，中空玻璃的保温性能也越好。
但是，空气层也不能无限增大，随着厚度增大，对流越强，热阻减少，传热系数会增大。
如（6+24A+6）mm厚普通透明中空玻璃，其传热系数为2.7W/（m？K），对比（6+12A+6）mm厚普通透明中空玻璃，其提升幅度已经甚微。
2填充气体的类型中空玻璃内部充填的气体，一般采用空气或其他惰性气体。
因为氩气获取比较容易，制造成本相比其他惰性气体低廉，空气更易于制取，因此空气、氩气是作为中空玻璃最常见的填充气体并得以广泛应用。
氩气的热导率优于空气的热导率，理论上同条件下的中空玻璃，填充氩气的传热系数优于填充空气的传热系数。
表2为一组中空玻璃的传热系数试验数据，中空玻璃两面均采用6mm普通透明玻璃，填充气体为氩气，氩气层厚分别为常用的6mm、9mm和12mm。
中空玻璃性能影响因素中空玻璃性能的影响因素有很多，既有外部因素，也有玻璃本身的材质及性能因素。
各类玻璃的使用寿命与外界环境腐蚀及外力作用的影响密不可分，使用一段时间之后玻璃往往会出现各种各样的质量问题。
科标无机实验室专注中空玻璃等各类玻璃及玻璃制品的检验分析，对各项性能进行测试，同时也可以进行成分分析并出具相应的检测报告。
下面就内外部影响因素分析下影响中空玻璃的影响因素：1、气层间的气体种类和湿度：在中空玻璃的内部充入的惰性气体，可以降低中空玻璃的隔热、隔音性能，如充入氩气和氟化硫可分别提高中空玻璃的隔热、隔音性能;中空玻璃内部的水蒸气的含量增大，既会产生内部结露甚至进水，从而影响中空玻璃美观效果，又会造成中空玻璃的传导传热系数增大，降低隔热效果。
2、气体间隔层的厚度：主要是通过对厚度的控制来避免中空玻璃内部形成紊态气流，控制气体的冷热气流互相干扰，或者说控制使其上升与下降的气流互相干扰来控制其产生对流传热。
3、中空玻璃的边部密封情况：一方面，如果中空玻璃的边部密封不好，则水气通过密封胶层进入中空玻璃内部的比例就会增大，中空玻璃失效的速度也会加快。
任何一种产品，不论它初始的性能如何好，然而，它的寿命很短，这样的产品不能说是好的产品;另一方面，如果中空玻璃的边部材料的导热性能很好，那么通过中空玻璃边部与玻璃连接的密封剂的热量传递就相对很多，中空玻璃的隔热系数就会提高，隔热性能下降。
4、玻璃的平面尺寸：加大中空玻璃的平面尺寸，可以减少中空玻璃单位面积的热损失，提高中空玻璃的整体隔热效果。
5、玻璃的热透率：在上面的分析中，我们可以了解到，如果采用合理的空间层设计与施工，基本可以控制通过中空玻璃的对流和传导传热。
中空玻璃的传热主要是以辐射传热的方式进行，如果采用高透过率低反射率的普通透明玻璃，则中空玻璃的隔热性能较采用高反射低透过率的镀膜玻璃或Low-E玻璃的低许多。
中空玻璃节能特性的影响因素分析一、建筑节能对玻璃性能的要求随着社会经济发达程度的提高，建筑能耗在社会总能耗中的所占比例越来越大，目前西方发达国家约为30%~45%，尽管我国经济发展水平和生活水平都还不高，但这一比例已达到20%~25%，正逐步上升到30%。
在一些大城市，夏季空调已成为电力高峰负荷的主要组成部分。
不论西方发达国家，还是我国，建筑能耗状况都是牵动社会经济发展全局的大问题。
按照1986年制定的我国建筑节能分三步走的计划，当前政府各级节能管理部门正在积极启动实现第三步节能65%目标的标准编制工作。
而在影响建筑能耗的门窗、墙体、屋面、地面四大围护部件中，门窗的绝热性能最差，是影响室内热环境质量和建筑节能的主要因素之一。
就我国目前典型的围护部件而言，门窗的能耗约占建筑围护部件总能耗的40%~50%。
据统计，在采暖或空调的条件下，冬季单玻窗所损失的热量约占供热负荷的30%~50%，夏季因太阳辐射热透过单玻窗射入室内而消耗的冷量约占空调负荷的20%~30%。
因此，增强门窗的保温隔热性能，减少门窗的能耗，是改善室内热环境质量和提高建筑节能水平的重要环节。
中空玻璃具有突出的保温隔热性能，是提高门窗节能水平的重要材料，近些年已经在建筑上得到了极其广泛的使用。
但随着节能标准的不断提高，普通的中空玻璃已不能完全满足节能设计的技术要求。
例如在夏热冬冷地区的节能设计标准中，对大窗墙比的外窗传热系数限制指标到了2.5 W/m2K，夏热冬暖地区这一指标在部分条件下到了2.0 W/m2K。
所以我们应该一方面大力推广Low-E中空玻璃这种具有优良节能特性的新产品，另一方面要深入分析和掌握中空玻璃节能性能的各个影响因素，从玻璃原片、间隔组成和使用环境等方面保证中空玻璃能够发挥它最佳的节能性能。
二、中空玻璃节能特性的基本指标在建筑用中空玻璃诸多的性能指标中，能够用来判别其节能特性的主要有传热系数K和太阳得热系数SHGC。
中空玻璃的传热系数K是指在稳定传热条件下，玻璃两侧空气温度差为1℃时，单位时间内通过1平方米中空玻璃的传热量，以W/m2K 表示。
K值越低，说明中空玻璃的保温隔热性能越好，在使用时的节能效果越显著。
太阳得热系数SHGC是指在太阳辐射相同的条件下，太阳辐射能量透过窗玻璃进入室内的量与通过相同尺寸但无玻璃的开口进入室内的太阳热量的比率。
玻璃的SHGC值增大时，意味着可以有更多的太阳直射热量进入室内，减小时则将更多的太阳直射热量阻挡在室外。
SHGC值对节能效果的影响是与建筑物所处的不同气候条件相联系的，在炎热气候条件下，应该减少太阳辐射热量对室内温度的影响，此时需要玻璃具有相对低的SHGC值；在寒冷气候条件下，应充分利用太阳辐射热量来提高室内的温度，此时需要高SHGC值的玻璃。
在K值与SHGC值之间，前者主要衡量的是由于温度差而产生的传热过程，后者主要衡量的是由太阳辐射产生的热量传递，实际生活环境中两种影响同时存在，所以在各建筑节能设计标准中，是通过限定K和SHGC的组合条件来使窗户达到规定的节能效果。
目前，中空玻璃的K值是通过实验室实际测量得出的，SHGC值是对光谱数据计算得出的。
因为K值的实际测量受成本限制难以收集各种类型的大量数据，所以本文的分析过程将采用美国劳伦斯伯克利实验室开发的Window5.2软件进行模拟计算。
该软件能够计算出各种类型玻璃的K值和SHGC值等相关参数，其计算结果可以近似代替实际测量值。
为了保证计算结果的一致性，除特殊说明以外，本文在计算分析中采用NFRC系列标准的环境条件设置数据。
三、节能指标的影响因素分析 1、玻璃的厚度：中空玻璃的传热系数，与玻璃的热阻（玻璃的热阻为1mK/W）和玻璃厚度的乘积有着直接的联系。
当增加玻璃厚度时，必然会增大该片玻璃对热量传递的阻挡能力，从而降低整个中空玻璃系统的传热系数。
对具有12 mm空气间隔层的普通中空玻璃进行计算，当两片玻璃都为3mm白玻时，K=2.745W/m2K，都为10mm白玻时，K=2.64 W/m2K，降低了3.8%左右，且K值的变化与玻璃厚度的变化基本为直线关系。
从计算结果也可以看出，增加玻璃厚度对降低中空玻璃K值的作用不是很大，8+12+8的组合方式比常用的6+12+6组合K值仅降低0.03 W/m2K，对建筑能耗的影响甚微。
由吸热玻璃或镀膜玻璃组成的中空系统，其变化情况与白玻相近，所以在下面的其它因素分析中将以常用的6mm玻璃为主。
当玻璃厚度增加时，太阳光穿透玻璃进入室内的能量将会随之而减少，从而导致中空玻璃太阳得热系数的降低。
如图2所示，在由两片白玻组成中空时，单片玻璃厚度由3mm增加到10mm，SHGC值降低了16%；由绿玻（选用典型参数）+白玻组成中空时，降低了37%左右。
不同厂商、不同颜色的吸热玻璃影响程度将会有所不同，但同一类型中，玻璃厚度对SHGC值的影响都会比较大，同时对可见光透过率的影响也很大。
所以，建筑上选用吸热玻璃组成的中空玻璃时，应根据建筑物能耗的设计参数，在满足结构要求的前提下，考虑玻璃厚度对室内获得太阳能强度的影响程度。
在镀膜玻璃组成中空时，厚度会依基片的种类而产生不同程度的影响，但主要的因素将会是膜层的类型。
2、玻璃的类型：组成中空的玻璃类型有白玻、吸热玻璃、阳光控制镀膜、Low-E玻璃等，以及由这些玻璃所产生的深加工产品。
玻璃被热弯、钢化后的光学热工特性会有微小的改变，但不会对中空系统产生明显的变化，所以此处仅分析未进行深加工的玻璃原片。
不同类型的玻璃，在单片使用时的节能特性就有很大的差别，当合成中空时，各种形式的组合也会呈现出不同的变化特性。
吸热玻璃是通过本体着色减小太阳光热量的透过率、增大吸收率，由于室外玻璃表面的空气流动速度会大于室内，所以能更多地带走玻璃本身的热量，从而减少了太阳辐射热进入室内的程度。
不同颜色类型、不同深浅程度的吸热玻璃，都会使玻璃的SHGC值和可见光透过率发生很大的改变。
但各种颜色系列的吸热玻璃，其辐射率都与普通白玻相同，约为0.84。
所以在相同厚度的情况下，组成中空玻璃时传热系数K值是相同的。
选取不同厂商的几种有代表性的6mm厚度吸热玻璃，中空组合方式为吸热玻璃+12mm空气+6mm白玻，表1列出了各项节能特性参数。
计算结果表明，吸热玻璃仅能控制太阳辐射的热量传递，不能改变由于温度差引起的热量传递。
表1 不同类型吸热玻璃对中空节能特性的影响玻璃类型生产厂商K值SHGC值可见光透过率白玻普通2.703W/m2K0.7010.786 灰色PPG2.704W/m2K0.4540.395 绿色PPG2.704W/m2K0.4040.598 茶色Pilkington2.704W/m2K0.5110.482 蓝绿色Pilkington2.704W/m2K0.5090.673 阳光控制镀膜玻璃是在玻璃表面镀上一层金属或金属化合物膜，膜层不仅使玻璃呈现丰富的色彩，而且更主要的作用就是降低玻璃的太阳得热系数SHGC值，限制太阳热辐射直接进入室内。
不同类型的膜层会使玻璃的SHGC值和可见光透过率发生很大的变化，但对远红外热辐射没有明显的反射作用，所以阳光控制镀膜玻璃单片或中空使用时，K值与白玻相近。
Low-E玻璃是一种对波长范围4.5~25微米的远红外线有很高反射比的镀膜玻璃。
在我们周围的环境中，由于温度差引起的热量传递主要集中在远红外波段上，白玻、吸热玻璃、阳光控制镀膜玻璃对远红外热辐射的反射率很小，吸收率很高，吸收的热量将会使玻璃自身的温度提高，这样就导致热量再次向温度低的一侧传递。
与之相反，Low-E玻璃可以将温度高的一侧传递过来的80%以上的远红外热辐射反射回去，从而避免了由于自身温度提高产生的二次热传递，所以Low-E玻璃具有很低的传热系数。
以耀华生产的在线Low-E玻璃为例，与其它类型玻璃的对比见表2，其中耀华Low-E组合成中空时，传热系数可以达到1.9 W/m2K，比普通的白玻中空K值降低了30%。
并且Low-E中空玻璃的SHGC值和可见光透过率可以按照节能的需要在生产时进行调节，严寒地区使用时可以采用可见光高透型的耀华Low-E中空玻璃，在炎热地区可以采用具有遮阳效果的耀华Sun-E中空玻璃。
表2 不同类型玻璃节能特性的对比玻璃种类单片K值中空组合中空K值SHGC（%）透明玻璃5.86白玻+12+6白玻2.772 吸热玻璃5.86蓝玻+12+6白玻2.743 热反射玻璃5.46反射+12+6白玻2.634 耀华Low-E3.86白玻+12+6Low-E1.966 耀华Sun-E3.76Sun-E+12+6白玻1.838 3、Low-E玻璃的辐射率： Low-E玻璃的传热系数与其膜面的辐射率有着直接的联系。
辐射率越小时，对远红外线的反射率越高，玻璃的传热系数也会越低。
例如，当6mm单片Low-E玻璃的膜面辐射率为0.2时，传热系数为3.80 W/m2K；辐射率为0.1时，传热系数为3.45 W/m2K。
单片玻璃K值的变化必然会引起中空玻璃K值的变化，所以Low-E中空玻璃的传热系数会随着低辐射膜层辐射率的变化而改变。
图3所示的数据为白玻与Low-E 玻璃采用6+12+6的组合时，中空K值受膜面辐射率变化的情况。
可以看出，当辐射率从0.2降低到0.1时，K值仅降低了0.17 W/m2K。
这说明与单片Low-E 的变化相比，Low-E中空的K值变化受辐射率的影响不是非常显著。
4、Low-E玻璃镀膜面位置：由于Low-E玻璃膜面所具有的独特的低辐射特性，所以在组成中空玻璃时，镀膜面放置位置的不同将使中空玻璃产生不同的光学特性。
以耀华Low-E为例，按照与白玻进行6+12+6的组合方式计算，将镀膜面放置在4个不同的位置上时（室外为1#位置，室内为4#位置），中空玻璃节能特性的变化如表3所示。
根据结果显示，膜面位置在2#或3#时的中空玻璃K值最小，即保温隔热性能最好。
3#位置时的太阳得热系数要大于2#位置，这一区别是在不同气候条件下使用Low-E玻璃时要注意的关键因素。
寒冷气候条件下，在对室内保温的同时人们希望更多地获得太阳辐射热量，此时镀膜面应位于3#位置；炎热气候条件下，人们希望进入室内的太阳辐射热量越少越好，此时镀膜面应位于2#位置。
表3 Low-E玻璃膜面位置对节能的影响镀膜面位置（室外）1#2#3#4#（室内）白玻组合K值（W/m2K）2.6771.9231.9232.041 SHGC值0.6320.6250.6760.640 吸热玻璃组合 (以浅绿为例)K值（W/m2K）2.6801.9251.9252.042 SHGC值0.4160.5860.3470.345 如果为了建筑节能或颜色装饰的设计需要，在炎热地区采用吸热玻璃与Low-E玻璃组成中空时，从表3中可以看出，膜面在2#或3#位置时的传热系数都是最小，但3#位置的太阳得热系数比2#位置小得多，此时Low-E膜层应该位于3#位置。
