范文一:传热系数计算
传热系数计算
散热器是一种热交换器~其热工计算的基本公式为传热方程式~其表达式为: Ф=KAΔt ,6,1, m
Ф为 传热量 单位:W 2K为 传热系数 单位:W/(m〃?)
A 为 传热面积 单位:?
Δt为 冷热流体间的对数平均温差 单位:? m,,,从《车辆冷却传热》上可知~以散热器空气侧表面为计算基础~散热器传热系数
计算公式为: -1K=(β/h+(β×λ) +(1/η×h)+ R) ,6,2, 1管02f
式中:β为肋化系数~其等于空气侧所有表面积之和/水侧换热面积 2h为水侧表面传热系数 单位:W/(m〃?) 12h为空气侧表面传热系数 单位:W/(m〃?)2 2λ为散热管材料导热系数 单位:W/(m〃?) 管2R为散热器水侧和空气侧的总热阻 单位:,m〃?),W f
η为肋壁总效率~其表达式为: 0
η=1,(×,1,η,),A ,6,3, f20
A为空气侧二次换热面积~单位:? 22
A为空气侧所有表面积之和~单位:? 2
η为肋片效率 f
η,th(m×h)/ (m×h) ,6,4, fff
th为双曲线函数
h为散热带的特性尺寸~即散热管一侧的肋片高度 f
m为散热带参数~表达式为: 0.5 m=((2×h)/(δ×λ)),6,5, 2222h为空气侧传热系数 单位:W/(m〃?) 2
δ为散热带壁厚 单位:m 22λ为散热带材料导热系数 单位:W/(m〃?) 2
从《传热学》上可知~表面传热系数h的公式为: 2 h= Nu×/de 单位:W/(m〃?) ,6,6,
λ为流体的热导率~对散热器~即为空气热导率
de为换热面的特性尺度~对散热器~求气侧换热系数时~因空气外
掠散热管~故特性尺度为散热管外壁的当量直径, 单位m [2]由《传热学》中外掠管束换热实验知,流体横掠管束时~对其第一排管子来说~换热情况与横掠但管相仿。
Nu=C×Re (6,7) m[3]式中C、为常数~数值见 《传热学》表5.2
Re=Va×de/νa ,6,8,
Va 为空气流速 单位m/s 2νa为空气运动粘度 单位m/s
范文二:传热系数计算案例
求外墙传热系数,做法如下:
20mm 内抹灰+ 370厚空心砖+30mm聚苯板+外刷涂料
一、计算公式
计算依据《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB 50736-2012
公式后边的表格有各种系数
导热系数可以查《民用建筑热工设计规范》(GB50176-93)附录四 传热热阻
R=1/8.7+(0.02/0.93+0.37/0.58+0.03/0.042)+1/23=1.53(㎡.K /W) 传热系数
K=1/ R=0.65 (W/㎡.K )
二、传热系数的软件计算(浩辰暖通7.3功能
)
需要的软件可以百度搜索“浩辰暖通”“天正暖通”“鸿业暖通”下载
三、平均传热系数的要求
外墙平均传热系数计算《公共建筑节能设计标准》GB50189 ---2015附录
A
范文三:玻璃传热系数计算
2.4、断热铝型材的基本设计要求
断热铝型材亦称隔热铝型材或绝热铝型材,由铝与塑料(或其它隔热材料) 复合而成,其中间塑料隔热层主要生产工艺有嵌入式、挤压式和填充式等。
(1) 断热铝型材的传热过程十分复杂,传热系数很难计算,一般只有通过检测获得数据。参照DIN4108《高层建筑的隔热》(1981.8)(下称“DIN4108规程”)规定,断热铝型材的基本传热系数K0不大于3.5W/(m2·K) 。
(2) 断热铝型材的中间塑料层的最小厚度,按DIN4108规程规定,最小应为7mm。
(3) 断热铝型材的中间塑料层的设计,必须满足型材的整体强度和刚度的要求。
3、幕墙玻璃传热系数的比较
严寒地区和寒冷地区的冬季,由于单层玻璃幕墙(下称“单玻幕墙”)的传热系数较大,导致室温降低,并且很容易在幕墙的内表面形成蒸气水珠和产生结冰现象。为了有效地改善上述地区幕墙的传热系数,采用断热铝中空玻璃幕墙(下称“断热幕墙”)是重要的措施之一。DIN4108规程规定,断热幕墙的传热系数K0不大于3.5W/(m2·K) 。玻璃的传热系数依据《热工规范》计算。
3.1、单层玻璃(8mm) 的传热系数计算
(1) 单层玻璃的热绝缘系数:R=0.011m2·K/W
(2) 单层玻璃的传热热绝缘系数:R0=Ri+R+Re=0.11+0.011+.0.4=0.161m2·K/W
(3) 单层玻璃的传热系数K0为:K0=1/R0=6.21W/(m2·K)
3.2、中空玻璃(8+10+6)的传热系数计算
(1) 中空玻璃的热绝缘系数R为:R=R1+Ra+R2=0.159m2·K/W式中:R1-外层玻璃热绝缘系数(取0.011m2·K/W) ;R2-内层玻璃热绝缘系数(取0.008m2·K/W) ;Ra-冬季一般空气层热绝缘系数(取0.14m2·K/W) ;
(2) 中空玻璃的传热热绝缘系数R0为:R0=Ri+R+Re=0.11+0.159+0.04=0.309m2·K/W(3)中空玻璃的传热系数K0为:K0=1/R0=3.24W/(m2·K)
3.3、单层玻璃与中空玻璃传热系数的比较
以上计算表明:单层玻璃的传热系数比中空玻璃的传热系数大48%,说明中空玻璃的节能效果远远大于单层玻璃。
4 、幕墙建筑节能的经济评价
在我国,人们十分重视建筑成本的控制,而容易忽略通过适当地增加建筑成本而产生的建筑节能效果所带来的经济效益和社会效益。下面,我们通过计算和分析,对幕墙的建筑节能效果作出综合评价。
(1) 设位于北京市区的一幢商业建筑,幕墙面积为10000m2,建筑的层高均小于4m,北京市每年的采暖天数为129d,考虑每天实际采暖10h。分别按使用单玻幕墙和断热幕墙这2种方案计算其耗热量。根据《采暖通风与空气调节设计规范》(GBJ19-87)(以下简称《暖
范文四:外墙传热系数计算
传热系数计算公式
1、围护结构热阻的计算
单层结构热阻
R=δ/λ
式中: δ材料层厚度(m )
λ材料导热系数[W/(m.k)]
多层结构热阻
R=R1+R2+----Rn=δ1/λ1+δ2/λ2+----+δn/λn
式中: R1、R2、---Rn 各层材料热阻(m2.k/w)
δ1、δ2、---δn各层材料厚度(m )
λ1、λ2、---λn各层材料导热系数[W/(m.k)]
2、围护结构的传热阻
R0=Ri+R+Re
式中: Ri 内表面换热阻(m2.k/w)(一般取0.11)
Re 外表面换热阻(m2.k/w)(一般取0.04)
R 围护结构热阻(m2.k/w)
3、围护结构传热系数计算
K=1/ R0
式中: R0围护结构传热阻
外墙受周边热桥影响条件下,其平均传热系数的计算
Km=(KpFp+Kb1Fb1+Kb2Fb2+ Kb3Fb3 )/( Fp + Fb1+Fb2+Fb3) 式中:
Km 外墙的平均传热系数[W/(m2.k )]
Kp 外墙主体部位传热系数[W/(m2.k )]
Kb1、Kb2、Kb3外墙周边热桥部位的传热系数[W/(m2.k )] Fp 外墙主体部位的面积
Fb1、Fb2、Fb3外墙周边热桥部位的面积
范文五:真空玻璃传热系数的计算
iiiiii■i‘;iii■iiiiijj■;iiiiii●iiI!It●■●■●■i|■■●ij■■●■●■‘■●■iE;i;ii■■iiii■■●●i●iiiii|ii;iji■■■i■■●i;iiii■■宣节能?环保?创新?发展
真空玻璃传热系数的计算
唐健正
北京新立基真空玻璃技术有限公司北京100039
摘要本文论述了真空玻璃的传热机理,并介绍了真空玻璃及组合真空玻璃传热系数的计算方法。
关键宇真空玻璃传热系数
真空玻璃是新型玻璃深加工产品,是我国玻璃工业中为数不多的具有自主知识产权的前沿产品,它的研发推广符合我国鼓励自主创新的政策,也符合国家大力提倡的节能政策,具有良好的发展潜力和前景。
从原理上看真空玻璃可比喻为平板形保温瓶,二者相同点是两层玻璃的夹层均为气压低于101Pa的真空,使气体传热可忽略不计;二者内壁都镀有低辐射膜,使辐射传热尽可能小。二者不同点:~是真空玻璃用于门窗必须透明或透光,不能像保温瓶一样镀不透明银膜,镀的是不同种类的透明低辐射膜;二是从可均衡抗压的圆筒型或球型保温瓶变成平板,必须在两层玻璃之间设置“支撑物”方阵来承受每平方米约10吨的大气压。使玻璃之间保持问隔,形成真空层。“支撑物”方阵间距根据玻璃板的厚度及力学参数设计,在20mm~40mm之间。为了减小支撑物“热桥”形成的传热并使人眼难以分辨,支撑物直径很小,目前产品中的支撑物直径在0.3romeO.5m之间,高度在0.1nO.2rm之间。真空玻璃的结构如图l所示。
钎焊科
0◆1}
、-掣jllI0.1-0.2mm
圈1真空玻璃的基本结构
由于结构不同,真空玻璃与中空玻璃的传热机理也有所不同。图2为简化的传热示意图,真空玻璃中心部位传热由辐射传热和支撑物传热及残余气体传熟三部分构成,而中空玻璃刚由气体传热(包括传导和对流)和辐射传热构成。
㈣~魁真空玻璃中空玻璃
图2真空玻璃和中空玻璃的传热机理示意图
1822006’中国玻璃行业年会暨技术研讨会
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由此可见,要减小因温差引起的传热,真空玻璃和中空玻璃都要减4、辐射传热,有效的方法是采用镀有低辐射膜的玻璃Low-E玻璃),在兼顾其它光学性能要求的条件下,膜的发射率(也称辐射率)越低越好。二者的不同点是真空玻璃不但要确保残余气体传热小到可忽略的程度,还要尽可能减小支撑物的传热,中空玻璃则要尽可能减小气体传热。为了减小气体传热并兼顾隔声性及厚度等因素,中空玻璃的空气层厚度一般为9~24mm,以12mm居多,要减小气体传热,还可用大分子量的气体(如惰性气体:氩、氪、氙)来代替空气,但即便如此,气体传热仍占据主导地位。
1真空玻璃热导和热阻及传热系数的简单计算方法
I.1两平行表面之问的辐射热导可由下式估算
C辐N=8宥螭0(T14-Tz‘)/(T厂B)……………………………………一…?(1)
式中T-,L是两表面的绝对温度,单位为K
e☆*是表面有效辐射率
0是斯忒芬一波尔兹曼(Stefan-Boltzmarm)常数,其数值为5.67X
C幅*=4T410~m.2K4。在两平行表面温差不大(如数十度)的条件下,可用下面公式(2)计算,误差在百分之一以内。o有簸0……………………………………………………………(2)
T是两表面的平均绝对温度。
(1)和(2)式中£自#为有效辐射率,由下式(3)计算:
o青#=(e11+£2-L1)~………………………………………………………(3)
式中£。是表面l的半球辐射率。
e。是表面2的半球辐射率。
计算例:真空玻璃的一片玻璃是4mmLow—E玻璃,辐射率为0.10,另一片是4mm普通白玻,辐射率为0.84,
则可算出£_《=(10+1.19-1)。=o.098
按我国测试标准,室内侧温度:TI.18+273=291K
室外侧温度;T2—20+273=253K
平均温度:T=272K
公式(2)可简化为Cu#--4.5648目#
据此可算出CM=0.447Wm"2K.1
Ru=l/C"=2.237W1一K
1.2圆柱支撑物热导可由公式(4)计算%物2态………………………………(4)
蚀掉物廊
2006’中国玻璃行业年会暨技术研讨会183式中X#为玻璃导热系数,约为0.76Wm。1K.1h为支撑物高度,单位为ma为支撑物半径,单位为mb为支撑物方阵问距,单位为inX支掉*为支撑物材料的导熟系数,单位为Wm。Ko目前国内外均选用不锈钢材料青4作支撑物,使得xi∞比x#大20倍以上,支撑物高度h又比半径a小,故公式(4)可简化为q黝=三笋………………………………………(5)
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计算例:当支撑物选用a=0.25ram,h=0.15mm方阵间距b=25mm
则C女H∞=o.608Wm。K.1
我国新立基公司的专利采用环形(又称C形)支撑物,热导还可比上述计算值小10%至20%。此例中C直掉#可按0.50Wrn‘乍。计,则
支撑物热阻R支撑物=:二一=2W-1m2K
L支撑物
正在研制的支撑物半径a--0.125mm,则c女&将减小一倍,为0,25Wm"2K‘
lr3真空玻璃中的残余气体热导
真空玻璃生产工艺要求产品经过350"C以上高温烘烤排气,不仅把间隔内的空气(包括水气)排出,而且把吸附于玻璃内表面表层和深层的气体尽可能排出,使真空层气压达到低于l旷1Pa(也就是百万分之一大气压)以下,这样残余气体传热才可以忽略不计。
实验证明,在使用过程中,温度升高和阳光照射还会使玻璃表层放出水气和CO:等气体,破坏真空度,破坏真空玻璃热性能。因此,在真空玻璃中还需放入吸气剂来不断吸收这些气体,以确保真空玻璃的长期寿命。
理论上,在气压低到气体分子平均自由程远大于真空玻璃问隔时。气体热导可用公式(6)计算。
c气2似掣?-L)
式中口=口I货2,【半2+口l(1一口2)】为气体综合普适常数
其中口l和口2分别为两个表面的气体普适常数
P是气体压强,单位为Pa
Y是气体的比热容比
T为间隔内两表面温度的平均值
M是气体的摩尔质量
R是摩尔气体常数
对于常温下的空气(含水气)口--o.5,可得到:
c,_【--o.375P………………………………………………………………(7)
c≮单位:wm.2K.1
由此可见
当P=0.1Pa时
当P=IPa时c.【---0,0375C1=0.375Wm。2K-1Wm-2K-1
以1中计算例的辐射率为O,10的单LOW-E膜真空玻璃的计算结果:
辐射热导:C.,t---0.447wml2K-1
由2中支撑物热导Ci#*=0.50Wm-2K。
如果P=0.1Pa,则真空玻璃热导:
C#《=C辐舯+C立#静{C1
=0.447+o,50m.0375
:0.9845(Wm.2K|‘)
可算出C^在C^±中占的比例约为百分之四
如果P=IPa,则可算出此比例将接近30%,此时C、的值已接近c%#或Ci#自,而且随着真空玻璃内表面的放气,C,还会不断增大,逐渐使真空玻璃的性能变坏,这显然是不可接受的。所以如前所述,真空玻璃的生产工艺必须确保真空度达到并保持小于1o_。Pa的水平。这样残余气体传热的影响才能d,N可忽略的程度。1.4玻璃板的热导和热阻的计算
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由于钠钙玻璃(建筑玻璃)导热系数^#约为036Wm"1盯1,当厚度为h时,玻璃热导
C囊=^t/h,热阻Rt=l/Cit=11/x《,常用玻璃板的热导和热阻如表l所示:
表1常温下钠钙玻璃的热导和热阻
玻璃厚度h(mm)
热导Ct(Wm2K1)
热阻Rt(、)lrlm2K)2.53043.O3.5217456810253190152127O.00895760.0130.0030.0040.005O.0050.0070.Oll
1.5真空玻璃热阻和热导的计算
有了以上l_4中的数据,可以简便地估算真空玻璃的热导和热阻,图3为真空玻璃热阻构成示意图。
室内室外
R气
图3真空玻璃热阻构成示意图
图中R1为内玻璃板熟阻
R2为外玻璃板热阻
R#*为辐射热阻
Ri#自为支撑物热阻
R^为残余气体热阻
Rl§为真空玻璃热阻
l
如果残余气体热导C1很小。则氏=;}很大,可忽略其影响,这样真空玻璃热阻R^±可由公式(8)计
L气
算
如空=墨+若詈尝嚣坶……………………………㈤
真空玻璃热导c真空=i1
则上面1中计算例的真空玻璃的Ru=2.237
由2中取&捧物--2W-1研2K
由表1取Rt=R2--0.005W一1m2K
则由公式(8)可算出真空玻璃热阻R觳=l,066W一1m2K
真空玻璃热导C^#0.94Wm"2K.‘
1.6真空玻璃传热系数的计算
传热系数定义为当室内外温差为IK时,单位时问通过lm2面积玻璃从室内空气到室外空气传递的热量。
2006’中国玻璃行业年会暨技术研讨会185
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我国法定计量单位为Wm"2K~。中国和欧洲称为K值,美国称为U值。一般指在没有太阳辐射条件下的冬季传热系数。
其传热构成如图4所示。
室内空气—L专j—云言—}室外空气卜一R传。l/K—叫
图4传热系数构成示意图
真空玻璃传热系数K或U值均可按公式(7)或(8)计算
上:上+—L+—L……………………………..(7)Kc裔c真空c外
或壶=R传=&+R真空+R外
K2丽1R传2醑蕊1R肉+R真空+R井
式中C真空为真空玻璃热导
R^!为真空玻璃热阻
C^为内表面换热系数
R自为内表面换热阻
C*为外表面换热系数
R*为外表面换热阻
R*称为传热阻
K(或u)为传热系数
计算传热系数时要注意因各国标准不同,因此计算结果也略有不同,表2列出各国对计算传热系数的边界条件规定。
表2各国标准中对传热系数边界条件的规定
测试条件外表面换热
标准传热系内表面换热
数符号室外温度室内温度室外气流室内气流系数系数
℃℃m/s(Win‘2K-1)(Win"2K-1)
中国K冬.20183.0自然对流8.723GBl0264
欧EN673K-1015自然对流自然对流820美国U冬.17.821.16.7自然对流8.330ASHEAE
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计算K值或U值时应注意两点,一点是各国对于(R^+R*)规定不同:
中国:1/8.7+1/23--0.1584
欧洲:1/8+1/20=0.175
美国:1/8,3+1/30=0.1538
另一点注意是各国对于环境温度规定不同,因此在计算辐射热阻时采用的温度是不同的。因而算出的辐射热阻值不同,真空玻璃热阻R也不同。
应该指出,上述的规定只是为了给传热系数的测量和计算制定一个统一标准,也使产品的性能标示具有可比性。实际应用时,传热系数值因时因地而异,可根据实际情况计算。
表3所列的是目翦国内市场可用于真空玻璃生产的三种low-E玻璃,此三种low-E玻璃上镀有“在线"Low-E膜或带保护层的“离线”“硬”Low.E膜,二者均可耐500℃高温。
表3三种可用于真空玻璃的Low.E玻璃的参数
序厚度辐射率可见光透太阳能透太阳能得热系数号(Im)过率(%)过率(%)外观颜色遮阳系数
SC(%1SHGC(%)
l4O.208369浅黄827324O.178268净色8273340.107lr249.4兰灰6255表4给出以上三种Low-E玻璃制成的四种真空玻璃的传热系数计算结果。
,
表4四种真空玻璃传热系数估算值
序第一内表第二内表有效辐射热导支撑物真空玻璃真空玻璃K值(中
类别面辐射率面辐射率辐射率C#-
号热导C女热阻R^≈热导C真空国标准)
e1e2P☆麓Wm’2K.1Wm-2K’‘W’1m2KWmaK-IWmoK-1
单膜真空
lO.200.840.193O.880.500.7351.3611.12
L“旬.15V+N4
2单膜真空0.170.840.1650.750.500.8081.2351.03
Id+o.15V+N4
3单膜真空0.100.840.0980.450.501.060.9430.82
L4+O.15V+N4
双膜真空
40.100.10n0530.240.501.360.7350.66
I4+0.15V+L4
★0.15V:0.15mm真空层
L4:4mmLow-E玻璃
N4:4mm白玻,表面辐射率£乒o.84
表5给出表4中四种真空玻璃按不同标准算出的传热系数
表5表4中四种真空玻璃的传热系数
序号K值(欧洲)K值(中国)u值(美国)
w酊2K。Wm。2K_1Wm.2K_1
ll,121.121.14
21.041.031.06
2006’中国玻璃行业年会暨技术研讨会187
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由此可见,由于计算的依据不同,传热系数值就略有不同,但差别很小。但如果测试时的两表面温度与标准规定差别较大,则测出的真空玻璃热导值也会差别较大。例如当两表面分别为lO'C和30'C时,表4中序号1真空玻璃辐射热导数值将由0.88升为1.10。以此算出的传热系数将由1.12升为1.26。此值显然不是标准规定的K值,应该对辐射热导值1.10进行温度修正后再计算K值。
1.7真空玻璃的“表观导热系数”
一般均匀材料用导热系数(热导率)^表征其导热性能。其定义为:在稳态条件下。1m厚的物体,两侧表面温度差为lK时,单位时间内通过1m2面积传递的热量。我国法定单位为Wra:‘K-1。
真空玻璃不是均匀连续材料,是一薄片结构。为了便于与其它保温材料比较其性能,常引用“表观导热系数”或称“折算导热系数”的概念。其含义可想象成将许多片真空玻璃叠合到lm厚时。其导热系数的值。以表4申序号3的真空玻璃为例,其厚度d约力8mm。
11”
在1m厚度中等效地可叠放真空玻璃数为:二=—=:二一=125d0.008m
故可以想到此时热导将减少125倍,热阻将增大125倍。
n0左0
故表观导热系数为以=二:;孑=O.0075(Wm’1k4)仆125
实际上根据下式(9)即可方便地算出表观导热系数
2袁=C真空d……………………………………………………………(9)
式中d为真空玻璃厚度,单位为m
表6列出几种常见建筑材料的导热系数
表6几种建筑材料的导热系数
材料玻璃密度2500kg/m3重砂浆砌密度70至120kg/m3矿密度500kg/m3
加卵石混凝土红砖墙大理石渣棉粉煤灰泡沫砖
Wm.’K110.761.510’8l2.910.0450.19
对比可知,真空玻璃由于特别薄,故表观导热系数远低于~般保温材料,也比我国GB4272.92标准规定的保温材料导热系数界定值O,12Win"’&’小十多倍,是性能极优良的保温隔热体。
如果以表6中红砖墙为例形象地比喻,不难算出表4中序号l至4的4种真空玻璃分别相当于厚为0.60m,O.66m,0.86m和1.10m红砖墙的保温性能。
2组合真空玻璃的种类和传热系数计算方法
2.1真空夹层玻璃
目前。已生产或正研发的夹层玻璃有两种,如图5所示。
^安全型B防盗型
图5真空夹层玻璃结构示意图
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图5所示的是单面夹层结构,也可以做成双面夹层结构,EVA膜(也称EN膜)’厚度约为0.4和O.7mm两种。聚碳酸酯板厚度约为|.2ram。附加玻璃板在2.5mm到5mm之间选用。也可用钢化玻璃。其特点是安全性和防盗性,同时其传热系数、隔声及抗风压等性能也优于真空玻璃原片,总厚度也比较薄。计算此类组合真空玻璃的热阻和热导时,只要将图3所示玻璃板的热阻Rl和R2加以修正即可。如以R’表示图5A中上部二片玻璃及夹胶的热阻之和,即R1’=Rl+R∞+Rm自t_
R*可以根据胶的导热系数和厚度算出,R附加&_由表1查出。
用R-’代替公式(6)中的Rl,就可算出图5A中真空夹层玻璃的热阻,进而算出其传热系数。
由于RI。在真空玻璃热阻中所占比例很小,算出的真空玻璃热阻变化不会很大,因而传热系数也不会变化很大。
2.2“真空+中空”组合真空玻璃
其结构如图6所示
真
0.1
图6“真空+中空”组合真空玻璃的基本结构示意图
此种结构相当于把真空玻璃当成一片玻璃再与附加玻璃板合成中空,隧|加玻璃板厚度一般选5或6mm的钢化玻璃,放在建筑物外侧,也可以做成“中空+真空+中空”的双面中空组合形式。
此类组合除解决安全性外,其隔热隔声性能也都有提高。特别是附加玻璃板也选用
Low—E钢化玻璃时更使传热系数降低。
计算这种组台真空玻璃时首先要从原理上认识到,在我们所讨论的温度和温差范围内.热辐射波长是在远红外4-_40um波段,钠钙玻璃对此波段的电磁辐射基本上不透明,所以在计算三块以上玻璃的辐射热阻时,不必考虑透过第一块的辐射对第三块的影响,只要分段计算再相加即可,所以如果“真空+中空”组合的总热阻为Rm☆,可写成:
R*☆=R真±+R十空…………………………………………………………(10)
R中空是用两块与附加玻璃板等厚的玻璃制成的中空玻璃的热阻,各种中空玻璃和真空玻璃的热阻和传热系数参考数据可由本文附录4查到。
由(10)式算出的R目☆只多算了一片玻璃的热阻,误差很小。
算出Rm☆后再用它代替公式(8)中的Rl空,即可算出传热系数值。
例如,用表4中序号3的真空玻璃与表7中序号3的中空玻璃组合成【4∞.15V+N4+12A+L4的“真空+中空”玻璃时,由式(10)
R日台=(1.06+0.385)W。1m2K=I.46W"1m2K
将R∞☆代入公式(8)代替R^空,计算出K值为O.63Wm"2K-1’
北京天恒大厦及清华大学超低能耗示范楼等建筑都使用了“中空+真空+中空”结构,都达到K值<l的目标。其隔声量也都达到36dB以上水平。
2.3“真空夹层+中空”结构
此结构如图7所示。
2006’中国玻璃行业年会暨技术研讨会189
iiiiiiii‘_ii_iiiii|I——节能?环保?创新?发展'11■iiii●■一
空气层
附加玻璃板真空层
EV骥
图7。真空夹层+中空”结构示意图
此种结构传热系数与“真空+中空”相近,计算方法只需把二、l,二、2两种结构的计算结合即可,此结构的优点除传热系数低之外,厚度比“中空+真空+中空”薄,而且由于真空玻璃两侧不对称,减小了声音传播的共振,使隔声性能提高。
曾为北京某工程制作了样品为N6+0,38EVA+L4+0.15V+N4+12A-卜N6结构,尺寸为1500ramx1200ram,总厚度32.5mm.经清华大学建筑物理实验室实测计权隔声量为42dB,离玻璃幕墙国家标准计权隔声量最高级只差3dB。传热系数可在0.7-0.9wm_2l【1之间,由LOW~E玻璃的选取来确定。
2,4双真空层真空玻璃
其结构如图8所示。
Low-E膜岍E膜
圈8双真空层玻璃结构示意图
依据二.2中提到的原理,此种结构的总热阻可看成两片真空玻璃热阻之和,如果是相同结构的真空玻璃,总热阻则为单一真空玻璃的两倍
即Rn^±=2R^±………………………………………………………(11)
例如仍以表4序号3的真空玻璃为例,构成如图8A。L4+0.15V+N4+O.15V+L4”或如图B“L4+0.15V+L4+0.15V+N4”的双真空玻璃.
根据式(11)Rn^空=2×1.06Ⅳ1m2K=2.12w1一K
以此结果代入公式(8)代替R^t算出K值为0.44Wml2K-。
应该说明.图8中A和B两种结构中Low-E膜的位置不同,不影响K值,只影响实际使用时三片玻璃的温度分布。
双真空玻璃的热阻高,K值低,而且很薄,可做到约9ma厚,也可以制成双真空层夹层安全玻璃,具有很好的发展潜力。
由上述计算可以看出,要使真空玻璃传热系数低,必须满足三个条件:
(1)真空度要高,使残余气体传热可忽略不计。
(2)在满足光学条件的基础上,低辐射膜的辐射率尽可能低。
(3)支撑物热导尽可能小。
目前,真空技术和吸气剂技术的发展,满足第一个条件已非难事。镀膜技术的发展使辐射率小于0.I的LOW-E“硬”膜指日可待。材料及其加工技术和自动化怖放技术的进展,也使支撑物越做越小,上述第2、3项条件也不断改进。这样,真空玻璃传热系数的优势越发明显。
上述组合真空玻璃热阻及传热系数计算也表明,由于真空玻璃很薄,使它具有与其它玻璃深加工技术的兼容性,不仅可以与其它技术结合发展,同时也弥补了真空玻璃的不足之处。
随着科学技术发展,新材料、新工艺、新技术不断出现。真空玻璃本身的质量将会不断提高。生产工艺和设备也将不断更新,产量会不断扩大,成本也会不断降低。组合真空玻璃的品种也会不断增多。国内外的研究1902006’中国玻璃行业年会壁技术研讨会
节能?环保?创新?发展
表明,对大多数地区而言,建筑物围护结构的传热系数应至少达到1Win_2k‘1的水平,过去大量使用的总厚度约390mm的”砖墙(外加砂浆)的传热系数约为L7wm.X‘.总厚度约410nun的37空心砖墙(外加厚砂浆)的传热系数已接近1wm,2k-。。各种新型墙体的传热系数已可降到0.4至0.8Wm。k_1之间。而门窗则是建筑围护结构的能耗大户。单片5InlII白玻的传热系数约为6.1wm_譬1,比墙体差6倍以上,形象地比喻,每一扇非节能窗的能耗就相当于点着一盏数十瓦的长明灯在长年累月地消耗能量。三十多年前,在第一次石油危机之后,国外科学家就提出研制传热系数小于1的玻璃窗,称之为“超级玻璃窗”(Supenvindows)。真空玻璃的出现,使这一设想成为轻易之举,双真空玻璃的出现,更将使我们进入“超级真空玻璃窗”阶段。
作者简介
唐健正TangJianzheng:
澳大利亚籍华裔学者,1938年12月生于云南昆明。1957年至1963年北京大学物理系毕业,1963年至1990年北京大学物理系助教、讲师、副教授、教研室主任。1990年以赢级访阀学者名义到悉尼大学应用物理系工作期间与该系主任R.E.Collins教授合作申请五项真空玻璃国际发明专利,1995年日本“板硝子”玻璃公司取得专利使用权并于1997年投产,成为世界首家推出真空玻璃的厂商。日本报纸称真空玻璃为“神奇玻璃”,认为这些专利开创了真空玻璃新纪元使科学家自1883年发明保温瓶以来的百年梦想成真。
与R..E.Collins教授等人合作发表了多篇论文,其中1993年在国际“太阳能”杂志上发表的“透胡真空平板玻璃”一文获1997年国际太阳能协会颁发的“鲁道夫晟佳论文奖”,真空玻璃成果也获得澳大利亚科技奖。1993年由悉尼大学提名以“特殊技能人才”类别加入澳大利亚籍。
1998年10月回国继续研发真空玻璃,并在青岛建立实验基地。2001年加入“北京新立基真空玻璃技术有限公司”任技术总监兼“北京东方新立基新材料研究所”所长。又申请十多项专利,有些专利解决了真空玻璃发展中的一些难题,具有国际领先水平。
作者单位:北京新立基真空玻璃技术有限公司
通讯地址:北京海淀区阜石路玉海匿五里20号楼jt一层
邮政编码:100039
联系电话:010—88269921
电子邮箱:tangObjsng.cOgl
2006’中国玻璃行业年会暨技术研讨会191
真空玻璃传热系数的计算
作者:
作者单位:唐健正北京新立基真空玻璃技术有限公司,北京,100039
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