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1. 中空玻璃的结构组成和节能原理
中空玻璃是由两片或多片玻璃加工产品。四周用高强度气密性复合胶粘剂将玻璃及铝合金框和橡皮条、玻璃条粘结、密封，中间充入干燥气体，还可以涂上各种颜色或不同性能的薄膜，框内充以干燥剂，以保证玻璃原片间空气的干燥度。中空玻璃的边缘是用密封胶严格密封的，中空玻璃内腔有干燥的空气或充有惰性气体，该部分气体被长期密封在腔内，无法与外界空气进行对流，中空玻璃两边的热量不会因为玻璃间气体的对流而带走热量。空气是热的不良导体，用密封气体隔开的两层玻璃相互热传导很少，从而起到良好的隔热作用。在中空玻璃两边出现较大温差时，单片玻璃的两个表面不会有很大的温差，因此不会产生结霜、结露的现象。由于中空玻璃良好的热绝缘性能，国外称它为“隔热玻璃”。
中空玻璃和普通双层玻璃有着本质的区别。两者最本质的区别是前者密封，后者不密封。正是由于双层玻璃的不密封使得灰尘、水汽很容易进入玻璃内腔，水汽遇冷结霜、遇热结露，附着在玻璃内表面的灰尘永远不能清除，安装使用不久，就会使窗户的玻璃模糊一片，污秽不堪。当然，双层玻璃在一定程度上也能起一定的隔音、隔热作用，但性能却和中空玻璃相差甚远。中空玻璃不是真空玻璃，中空玻璃内腔气体的压力基本与外界一致，否则非常容易造成玻璃的破碎。真空玻璃是将两片玻璃四周密闭起来，将其间隙抽成真空，两片玻璃之间的间隙为0.1～0.2mm，中间用粒子隔开。真空玻璃的两片玻璃有一片是膜面向里的低辐射玻璃，降低两片玻璃之间的辐射换热，这样通过真空玻璃散失的热能降低到最低，其隔热原理与保温瓶的保温隔热原理相同。
根据中空玻璃使用地点的不同，使用目的不同，中空玻璃所用的原材料和结构也不尽相同。如在南方地区，全年的气温较高，光照时间较长，在使用中空玻璃时，较多的考虑是控制外部的热量能够较少地进入室内，在选择中空玻璃的原片时，会更多地考虑使用镀膜玻璃;在北方地区，使用中空玻璃的主要目的是采暖和保温，所以就会较多地考虑选用透明玻璃作中空玻璃的原片。而在需要控制噪音的地方，就需要采用三层或充气的中空玻璃，以达到使用的目的。随着经济的发展，中空玻璃的产品品种也有了较多的发展，采用的原材料的品种也随着增加。如幕墙用中空玻璃;汽车、火车用中空玻璃;电器用中空玻璃;装饰用中空玻璃(包括镶嵌用中空玻璃、彩晶立线中空玻璃)等等。所有这些产品，虽然由于用途不同，使用的原材料不尽相同，但基本组成是相同的，即：
(1)各种玻璃，包括各种白玻，各种颜色玻璃、镀膜玻璃及各种二次加工的玻璃如钢化玻璃、夹层玻璃等等;所有的平板玻璃及其深加工产品，是构成中空玻璃的基本成分。
(2)中间间隔气体，包括干燥的空气和一些特殊惰性气体如氩气、氪气及六氟化硫，一般根据需要和产品品种不同，充入的惰性气体也不同。氩气和氪气主要起隔热作用而六氟化硫主要起隔音作用;密封剂对中空玻璃的、边部进行密封，确保尽可能少的水蒸气进入中空玻璃的内部，延长中空的失效时间;干燥剂保证将密封在中空玻璃内部的所有水蒸气吸附干净，并吸附随着时间的的推移而进入中空玻璃内部的水蒸气，保证中空玻璃的寿命;隔条控制中空玻璃的内、外两片玻璃的间距，并控制外部的水蒸气在这一部分被完全隔绝，保证中空玻璃具有合理的空间层厚度和使用寿命。
(3)边部密封系统，世界上流行的中空玻璃基本是由于胶结中空玻璃产品比较适合于工业化生产，所以世界上流行的中空玻璃基本是胶接中空玻璃，胶结中空玻璃有冷边密封系统——主要是以传统的铝条法产品为代表和暖边密封系统——以swiggle胶条法为代表之分;任何一种形式的中空玻璃都可以使用同样的原片玻璃及间隔气体，而因为边部密封系统不同，就产生了冷边密封系统和暖边密封系统中空玻璃之间的差异。这两种产品使用的材料品种和最终的节能效果是不同的。传统的铝条法中空玻璃使用的材料品种多，生产工序复杂，造成生产效率低下，需要的人工多，产品质量受人的因素制约很大，质量控制及生产管理成本较高。
由上述可以看出：在构成中空玻璃的所有原材料中，密封剂和干燥剂性能的的好坏，对中空玻璃产品的使用寿命影响较大;在考虑节能问题时，间隔条和密封胶的热传导性能的好坏将直接影响中空玻璃的边部隔热性能，从而影响门窗整体的隔热性能。中空玻璃生产技术经过多年的发展历程，其本身也在不断完善，产品的隔热、隔音性能，从最早的焊接法、熔接法到胶结铝条法，产品的隔热、隔音性能有了很大的提高。
由于采用的边部材料导热性能较好，造成中空玻璃在隔热性能、产品使用寿命及产品失效率等方面存在着问题。而暖边swiggle胶条密封系统在保持中空玻璃性能的同时，极大地改善了中空玻璃边部的节能效果使中空玻璃边部的温度明显高出5℃左右，既可以减少在北方地区室内表面的结露又可以降低在南方地区的边部热应力，减少玻璃自爆的可能，因而被行业公认为最成熟的暖边密封系统，开创了中空玻璃暖边密封系统之先河。
热量的传递方式有三种即对流传热、热传导和辐射传热。对流传热是由于气体中存在温度差，导致气体产生对流，带动能量进行传递;热传导是由于分子运动而进行的能量传递;辐射传热是能量以射线即红外线直接传递。作为中空玻璃，其隔热性能主要因其内部气体处于一个封闭的空间，气体不产生对流，而且空气的导热系数为0.028W/m·K是玻璃的导热系数为0.77W/m·K的1/27，因而，对流传热和传导传热在中空玻璃的能量传递中，占较小的比例。要提高中空玻璃的隔热性能，一般来讲是增大空间层的厚度，和使用导热系数低的气体置换中空玻璃内部的空气，这样可减少传导传热，但空间层太大，又会产生气体的对流，增加对流传热，合理的空间层间隙应该是12mm左右;要降低辐射传热，一般是通过使用阳光控制尤其是低辐射玻璃，来控制各种射线透过，达到降低辐射传热的目的。
我国中空玻璃产品结构大致可分为两大类：普通型和复合型(特殊型)。普通型：以浮法白玻为基片，以一个气室为主的中空玻璃结构。这类结构的产品具有中空玻璃的三大基本功能：节能、隔音降噪、防霜露;复合型：采用镀膜玻璃、安全玻璃、丝网印刷玻璃、离子着色浮法玻璃、Low-E玻璃等基片，以一个气室为主的中空玻璃结构。这类结构产品，除了具有中空玻璃的三个基本功能外，还增加了安全性、装饰美化之功能。
2. 中空玻璃的隔热、隔音原理
众所周知，能量的传递有三种方式：即辐射传递、对流传递和传导传递。辐射传递是能量通过射线以辐射的形式进行的传递，这种射线包括可见光、红外线和紫外线等的辐射，就象太阳光线的传递一样。合理配置的中空玻璃和合理的中空玻璃间隔层厚度，可以最大限度的降低能量通过辐射形式的传递，从而降低能量的损失。
对流传递是由于在玻璃的两侧具有温度差，造成空气在冷的一面下降而在热的一面上升，产生空气的对流，而造成能量的流失。造成这种现象的原因有几个：一是玻璃与周边的框架系统的密封不良，造成窗框内外的气体能够直接进行交换产生对流，导致能量的损失;二是中空玻璃的内部空间结构设计的不合理，导致中空玻璃内部的气体因温度差的作用产生对流，带动能量进行交换，从而产生能量的流失;三是构成整个系统内外温度差较大，致使中空玻璃内外的温度差也较大，空气借助冷辐射和热传导的作用，首先在中空玻璃的两侧产生对流，然后通过中空玻璃整体传递过去，形成能量的流失。合理的中空玻璃设计，可以降低气体的对流，从而降低能量的对流损失。传导传递是通过物体分子的运动，带动能量进行运动，而达到传递的目的。声音是人耳感觉到的，可闻波段的声波(20～16000HZ范围内的机械波)，其强弱用声级表示，单位为分贝(dB)。衡量隔音性能的指标是计权隔声量Rw，或传声级(STC)，单位均为分贝dB。
中空玻璃对能量的传导传递是通过玻璃和其内部的空气来完成的。玻璃的导热系数是0.77W/m2·K。而空气的导热系数是0.028W/m2·K，由此可见，玻璃的热传导率是空气的27倍，而空气中的水分子等活性分子的存在，是影响中空玻璃能量的传导传递和对流传递性能的主要因素，因而提高中空玻璃的密封性能，是提高中空玻璃隔热性能的重要因素。中空玻璃是将玻璃用空气隔离成两个刚体，会使声音震动的传递间断并被部分吸收，这会进一步降低透过声波的声级。中空玻璃的隔音性能与玻璃的厚度、间隔层中气体的成分、间隔层的数量和厚度有关。中空玻璃的主要功能是隔热隔声，所以，又称为绝缘玻璃。一般可降低噪声30～40dB;且防结霜性能好，结箱温度比普通玻璃低15℃左右。传热系数为3.09W/m2·K，而普通玻璃(3mm厚)的传热系数则为7.19W/m2·K，耗热量为中空玻璃的两倍。优质的中空玻璃寿命可达25年之久。
3. 中空玻璃的防结露、降低冷辐射和安全性能
在最近修改的中空玻璃标准中，中空玻璃的定义为：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制品。因中空玻璃内部的气体是干燥的，使中空玻璃具有隔音、隔热、防结露、降低冷辐射及增强玻璃的安全性等功能。
由于中空玻璃内部存在着可以吸附水分子的干燥剂，气体是干燥的，在温度降低时，中空玻璃的内部也不会产生凝露的现象，同时，在中空玻璃的外表面结露点也会升高。如当室外风速为5m/s，室内温度20℃，相对湿度为60％时，5mm玻璃在室外温度为8℃时开始结露，而16mm(5+6+5)中空玻璃在同样条件下，室外温度为-2℃时才上结露，27mm(5+6+5+6+5)三层中空玻璃在室外温度为-11℃时才开始结露。由于中空玻璃的隔热性能较好，玻璃两侧的温度差较大，还可以降低冷辐射的作用;当室外温度为-10℃时，室内单层玻璃窗前的温度为-2℃而中空玻璃窗前的温度是13℃;在相同的房屋结构中，当室外温度为-8℃，室内温度为20℃时，3mm普通单层玻璃冷辐射区域占室内空间的67.4％，而采用双层中空玻璃(3+6+3)则为13.4％。使用中空玻璃，可以提高玻璃的安全性能，在使用相同厚度的原片玻璃的情况下，中空玻璃的抗风压强度是普通单片玻璃的1.5倍。
4. 中空玻璃的生产工艺
中空玻璃是一种良好的隔热、隔音、美观适用、并可降低建筑物自重的新型建筑材料，中空玻璃多种性能优越于普通双层玻璃，因此得到了世界各国的认可，中空玻璃主要材料是玻璃、铝间隔条、弯角栓、丁基橡胶、聚硫胶、干燥剂。玻璃原片可以采用普通平板玻璃、钢化玻璃、压花玻璃、热反射玻璃、吸热玻璃和夹丝玻璃等。
中空玻璃的早期生产工艺方法有四种：焊接法、熔接法、胶接法、胶条法。焊接法和溶胶法工艺是20世纪中期出现的，工艺复杂、成本较高，但可以实现大规模机械化生产，产品质量好、寿命长。胶接法是比较早期开始使用的生产工艺，随着粘接胶质量的逐步改进，产品质量寿命都比以前有很大提高，这种方法在目前被广泛采用，这种工艺方法需要的设备和技术比较简单，制造成本稍低，适用于手工生产和大规模的自动生产。胶条法生产工艺是在胶接法基础上发展起来的，目前在汽车玻璃行业使用比较多。焊接法工艺生产中空玻璃是英国最早开始采用的，其原理是采用类似于金属钎焊的方法把两块玻璃焊接在一起。用于钎焊的金属材料一般采用铜、铅等材料，铁、锡、铬、镍等材料也可以使用。该方法工艺较为复杂，只有自动化程度较高的自动焊接方法才能实现大规模工业化生产，焊接密闭性才能得到保证。这种工艺方法生产的产品使用更为耐久。
熔接法中空玻璃是对两块材质相同玻璃的边部进行加热，使其熔化而直接熔合在一起。熔接法生产的中空玻璃不需要中间隔音框，使用寿命很长，但生产效率偏低。
胶接法生产工艺技术简单，产品质量好，生产效率高，它是用耐候密封胶把两块或多块由隔音框间隔放置的玻璃粘接起来。中空玻璃的框架材料一般为铝条，也可以使用塑料、橡胶、木材等轻质材料，用丁基胶(BUTYL)与玻璃粘在一起。
中空玻璃的密封结构主要有两种：单道密封和双道密封。单道密封结构是指中空玻璃结构只打一道胶，可选择硅酮胶、聚硫胶、聚胺脂、热融丁基胶。双道密封结构是指中空玻璃结构打两道胶，通常使用丁基胶作为第一道密封胶，使用聚硫胶或硅酮结构胶作为第二道密封胶。用于第一道密封胶的胶抗水汽透过率非常高，分别是聚硫胶的30倍、硅酮结构胶的60倍，但机械性能不如结构胶，而第二道密封胶的结构性能高，抗水汽透过率差。采用双道密封结构，使中空玻璃的密封性和耐久性得到保证。其性能远胜于单道密封胶。
5. 选用中空玻璃门窗的要点
建筑是人类赖以生存和工作的空间，窗户是建筑外围结构的开口部位，是建筑的“眼睛”，对建筑的外观和与周围环境的协调起到关键作用。建筑业对玻璃功能的要求已从空间的封闭和自然采光发展到节能、安全、高强、装饰、环境保护等五大功能。
对于目前大量应用的中空玻璃而言，窗户上的传导损失主要是通过中空玻璃边部和窗框发生的，通过改进边部材料以及改进门窗型材设计可以有效地减少这些热损失。
中空玻璃在具有节能性能的同时，还具有良好的安全性能，适应现代建筑，尤其是高层建筑的需要。中空玻璃广泛应用于高级住宅、饭店、宾馆、办公楼、学校、医院、商店等需要室内空调的场合，也可以用于汽车、火车、轮船的门窗等处。由于使用地域的不同，对中空玻璃的性能、尺寸的要求也不尽相同，如邻街建筑，要求中空玻璃的隔音性能要好;而寒冷地区，要求中空玻璃的隔热性能要好;低层建筑，中空玻璃的面积可以大一些，而高层建筑，因为承受的风压不同，面积就要小一些。对于隔音、隔热性能的提高，可以通过增加空间层的厚度、数量或采用充惰性气体(氟化硫、氩气)以及改善窗框型材的种类、腔体结构和窗户开启方式等来完成，而使用中空玻璃的面积就要根据各地的风压强度的不同分别计算。
选用原片玻璃的厚度和最大使用规格，主要取决于使用状态的风压载荷，对于四周固定垂直安装的中空玻璃，其选用原片厚度及最大尺寸的选择原则为：制作的中空玻璃的规格按使用的中空玻璃原片玻璃厚度所能承受的平均风压;制作的中空玻璃规格按使用的中空玻璃厚度、最大尺寸所能承受的平均风压;根据所使用地区最大平均风压，应使用玻璃最小厚度(按面积大小计算);中空玻璃所能承受的风压在同种规格的情况下，为单层玻璃的1.5倍，双层中空玻璃根据产品的规格，按使用原片玻璃尺寸大小及玻璃厚度计算所能承受的风压。
在选择原片玻璃时，应该根据不同的地区选用不同的玻璃。如阳光照射强的地区，选用低透过的镀膜玻璃或吸热玻璃作为原片玻璃，控制阳光进入室内。而较寒冷地区，我们追求的目标是如何减少因采暖而引起的能耗，应充分利用太阳辐射热量。由于低辐射镀膜玻璃膜面具有的低辐射特性，在用Low-E玻璃膜面组成中空玻璃时，膜面放置位置的不同会对中空玻璃的节能特性产生影响。改进中空玻璃间隔层内气体性能国外普遍使用氩气等惰性气体充入中空玻璃腔体，来生产节能效果更佳的中空玻璃。氩气、氪气透明、无色、无味、无毒对人体没有伤害。同时氩气和氪气对太阳光没有过滤作用，因此室内植物不会受到影响。
选用低传导率间隔条采用暖边间隔条是一种能够改善中空玻璃边缘热传导性的方法。暖边间隔条包括超级间隔条、复合间隔条、聚丙烯间隔条、U型间隔条等。暖边间隔条与普通金属间隔条相比，节能性明显提高。适当增加间隔层厚度间隔层厚度对中空玻璃的节能效果影响很大。间隔层的厚度越大，则传导传热系数越小，中空玻璃的节能性能越好。
选用隔热性能好的窗框材料门窗材料是整个门窗系统中隔热的薄弱环节，整个窗户中约1/4面积是窗框材料。高性能的窗框材料和高质量的装配才能有更好的隔热性能。建筑门窗气密性能是指处于关闭状态的建筑外窗在室外压差作用下，阻止空气渗透进入室内的能力。降低空气渗透热损失，提高气密、水密、隔声、保温、隔热等物理性能，要在密封材料和密封结构及室内换气构造上进行改进，对住宅窗型结构和窗体构造进行技术创新。
产品质量保障在企业发展中是关键，企业发展的重点应放在品种和质量上，以质量效益增长带动行业发展，重点发展优质浮法和特殊品种，多生产个性化、难度大、附加值高的品种。这就要求在企业严把质量关口技术上，执法部门加强对企业产品质量及环保要求的检查，建立长效监管机制。目前，我国少数地区仍存在规模小、能耗高、质量差等落后工艺水平，对这些企业及产品应严格采取淘汰机制，有关部门应依法对其实施停产或关闭的措施。
6. 选用中空玻璃质量的鉴别
随着人们节能意识的不断提高，中空玻璃以其优良的隔热和隔音性能，市场需求和应用领域不断扩大，在家装、建筑门窗、幕墙、车用、家电等领域，中空玻璃都被大量的使用。不可否认的是由于很多使用者对中空玻璃产品质量评价理论的缺失，不少劣质中空玻璃产品充斥着市场，这些劣质的中空玻璃在使用过程中寿命短、节能效果差、外观效果差，没有使中空玻璃起到节能增效的目的。高质量的中空玻璃，一方面节能效果好，另一方面耐久性和密封寿命长，如果中空玻璃的节能性能好，但耐久性和密封寿命短，也是一个低档次的中空玻璃。反之，如果中空玻璃的节能性能好，但耐久性和密封寿命短，也不是我们想要的。高质量的中空玻璃应该同时具有最好的节能效果和最长的密封耐久性。
对于中空玻璃质量的鉴别，应从配套材料和工艺质量两个方面进行。目前市场上的中空玻璃大多数采用的是双道密封工艺，对于双道密封的中空玻璃，配套材料包括：玻璃、金属问隔条、第一道粘接密封胶(丁基胶)、第二道粘接密封胶(聚硫胶、硅酮胶或聚胺脂胶)、干燥剂(分子筛)、连接件。工艺质量主要包括：第一道密封的质量、第二道密封的质量、拐角及接口的质量。对工艺质量的判定和评价，我们应当确定一个前提，就是无论哪一道的密封出现问题最终都会导致中空玻璃密封失效。
鉴别中空玻璃质量的优劣，首先要对其整体外观质量进行观察，主要包括：中空玻璃内部的外观质量、内外片玻璃的质量、内外片玻璃有无错位的现象发生。中空间隔胶条的外观质量。中空玻璃内部的外观质量可将其放在较好的自然光照下或日光下进行观察，观察其内部的清洁度，是否清洁无杂质，内部必须保证清洁且透亮无杂质，如果内部清洁度差，存在灰尘和杂质可以将其判定为不合格的产品。对内外片玻璃的边部进行检查，玻璃的内表面边缘与外表面边缘不能存在明显的贝壳状爆边，如果想要玻璃具有一定的强度，且具有安全性，最好选用内外片玻璃均进行钢化处理的中空玻璃;其次是对中空内外片玻璃厚度的选择，对于厚度的选择，取决于中空玻璃的面积和尺寸，较大的玻璃应选用厚一些的。中空内外片玻璃无错位现象发生，边部应整齐，不允许有明显的错位发生。
第一道密封方式一般有两种类型，一种是采用复合胶条粘接密封内外片玻璃，复合型密封胶条是集支撑骨架、密封胶为一体，一种是采用金属间隔框，间隔框中注入干燥用的分子筛，在金属间隔框的上下表面涂布丁基胶，然后粘接密封内外片玻璃。第一道密封所采用的丁基胶是防止水汽透过的最有效的屏障，对第一道密封的检查主要包括：金属间隔框上下粘接表面丁基胶的涂布质量、间隔条的外观质量、拐角处及接口处。
丁基胶对中空玻璃的密封起着至关重要的作用，丁基胶具有很低的水汽透过率和较高的粘接强度，是粘接内外片玻璃和阻挡水汽的最有效屏障，它还能耐热、臭氧化、化学药品，并有吸震、绝缘性能。如果中空玻璃采用的金属间隔框，要对间隔框粘接表面的涂布质量进行检查，要保证金属间隔框粘接表面的丁基胶无断线发生，如有断线或涂布不均匀，可以直接判定此中空玻璃为不合格产品。对于使用金属间隔框的中空玻璃，要求金属间隔框无变形扭曲现象发生，直线部分间隔框应保持平直，弧线部分应过渡圆顺对于使用复合胶条作为间隔的中空玻璃，胶条应平直圆顺无蠕变现象发生。第二道封边胶的质量直接关系着中空玻璃的使用寿命，对第二道封边胶的检查主要包括：第二道密封胶类型的选用、封胶的外观质量、封胶是否填实，封胶中是否裹人小气泡、封胶与玻璃的粘接力、二道密封胶与第一道密封胶的相溶性、二道密封胶的封胶厚度。对周边封胶的外观质量进行观察，第二道封边胶应封胶均匀，无断胶现象，且胶面应平整无凸凹现象。用手对周边封胶进行按压，检查封胶是否填实，如果封胶没有填实，按压时封胶会下陷。第二道封边胶中裹人过多的气泡，直接影响着中空玻璃的使用寿命，检查第二道封边胶是否混入小气泡，可以用刀片将第二道封边胶切开一个横截面，然后对切开的截面进行观察，如果截面出现很多小气孔，就说明此中空玻璃所采用的是低质封边胶进行封边，或由于操作不当，对边缘进行打胶时裹人过多的空气。为了二道密封胶具有更低的水汽渗透率和良好的密封效果，第二道密封胶的封胶厚度不能低于5mm～6mm。特别是对于使用硅酮密封胶作为第二道密封胶的中空玻璃，由于硅酮密封胶相对于聚硫密封胶与聚胺脂密封胶来说，阻挡气体和湿气的能力较弱，所以使用硅酮密封胶作为二道密封的中空玻璃，更应当通过加大密封胶的用量，从而保证良好的密封效果。
7. 结束语
玻璃是室内和室外的屏障，但它的厚度绝不能与墙壁相比，室外高温炽烈的阳光很快就会穿透它侵略到室内来，尤其是现在的很多住宅玻璃窗面积越来越大，所以为了挡住热流，人们首先从玻璃上下工夫。中空玻璃还可通过增加空气层数制成多层中空玻璃或充填特种惰性气体来满足更高的隔音、隔热要求。在众多品种的玻璃当中，具有隔热特性的玻璃应是中空玻璃首选莫许。节能性和耐久性是高质量的中空玻璃必不可缺的两个方面，辨别和选用中空玻璃，也要围绕这两个方面的性能进行检查，必须关注所有可能对这两个方面产生影响的各个细节。尤其在选择中空玻璃原材料时，一定要慎重，以提高中空玻璃的质量。
