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中空玻璃内层结露原因分析及控制措施

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我国的建筑能耗约占全国能源消耗总量30%, 目前我国建筑单位面积能耗仍是气候相近的发达国家的2 3倍左右。北方寒冷地区建筑采暖能耗已占当地能耗总量20%以上, 而与此同时却是全国由南及北空调逐步热起来的浪潮。对于整幢建筑来说, 门窗的面积占建筑面积的比例超过20%,玻璃在其中约占70%以上, 而从节能角度来讲, 整个建筑的能耗中, 通过门窗散热能耗约占50%, 比例很高, 特别是村镇建筑中门窗的传热与气密性是整个外围护结构最薄弱的环节。因而, 降低建筑门窗的能耗, 提高建筑门窗保温隔热性、气密性是我们面临的紧迫任务。随着建筑节能工作的深入, 大量不节能的村镇建筑外门窗也将采用中空玻璃, 市场潜力巨大, 这其中, 中空玻璃使用量的日益增加, 提高中空玻璃的保温性、耐久性, 避免其功能失效对建筑节能行业意义重大。

 

据国内对使用两年后的中空玻璃进行调查, 中空玻璃的失效率为3% 5%, 造成失效的原因一是中空玻璃空气层内露点上升, 内部结露(见图2), 63%;二是中空玻璃炸裂, 26%, 这两种原因构成了总失效的89%, 其余的只占11%。从图1中可以看出, 中空玻璃空气层内部结露问题突出, 不仅影响其透湿度, 并降低中空玻璃的隔热效果, 必须引起高度重视, 分析原因, 采取一定的控制措施。

1 中空玻璃内部结露原因分析

结露的定义是表面温度低于附近空气露点温度时, 结构表面出现冷凝水的现象。结露的关键是湿空气露点温度, 中空玻璃的露点是指密封于空气层中的空气湿度达到饱和状态时的温度, 当面层温度低于该温度时, 空气层中的水汽便会在玻璃内表面结露或结霜(玻璃内表面温度高于0℃时为结露, 低于0℃时为结霜)。露点与空气中的含湿量和相对湿度有一一对应关系, 含湿量越高, 露点的温度也越高。见表1

   国家标准GB11944-2002《中空玻璃》规定中空玻璃的露点为-40, 按照此规定, 建筑用塑钢中空玻璃窗在日常使用中应不会出现内层结露或结霜问题, 出现这种现象的原因可归结为内层空气层露点上升。而中空玻璃空气层露点上升的原因主要是由于外界的水分进入空气层而又不被干燥剂吸收所造成的。具体来说, 有以下三种原因可导致中空玻璃露点上升。

1.1 密封胶挤压不实或含有机械杂质

中空玻璃与铝管间隔体之间用两道弹性密封胶粘结, 第一道采用丁基橡胶密封, 第二道采用结构硅酮胶密封。实际生产过程中, 如果密封胶中存在机械杂质或涂胶过程中挤压不实, 致使胶体内部存在毛细管, 并在间隔层内外压差或湿度差的作用下, 空气中的水分进入空气层, 使中空玻璃间隔层中含水量增加。

1.2 水汽通过密封胶进入间隔空气层

密封胶一般为均匀高分子聚合物, 而聚合物又不是绝对不透气的, 其两侧由于逸度差(压差或浓度差)的存在, 成了聚合物做等温扩散的驱动力。对于中空玻璃的密封胶而言, 主要扩散物就是空气中的水分, 水分的扩散遵循以下关系式

J=P/L·Δp (1)

式中,J——扩散速率, 指单位时间单位面积上气体通过一定厚度的聚合物的扩散量;

L——聚合物厚度;

P——气体渗透系数, 是材料固有的一种物理性质;

Δp——聚合物两侧的气体分压差。

从式(1)可知, 影响水蒸气扩散的因素主要是聚合物的气体渗透系数(气密性);胶层厚度和空气内外的水汽分压差。水份扩散是中空玻璃失效的最主要原因。