一、中空玻璃暖邊技術(shù)概述

      1、暖邊技術(shù)的定義

      對于暖邊技術(shù)的定義，較早的一種說法是：任何一種間隔條只要其熱傳導系數(shù)低于鋁金屬的導熱系數(shù)，就可以稱為暖邊系統(tǒng)。這種說法在一定程度上反映了暖邊間隔條的特點，但不夠嚴格明確。對暖邊系統(tǒng)給出了明確而權(quán)威定義的是德國標準DIN V 4108-4:2002-02，見公式1：

      Σ (d×λ) = d1×λ1 + d2×λ2+ ⋯⋯+dn×λn≤0.007W/K（公式1）

      其中：d為所用材料的厚度，λ值是所用材料的導熱率。

      對一個間隔條來說，若公式(1)成立，即計算結(jié)果小于或等于0.007W/K，則稱之為暖邊系統(tǒng)；若公式(1)不成立，即計算結(jié)果大于0.007W/K，則定義為冷邊系統(tǒng)。這個定義已被歐洲標準和ISO標準采用。

      根據(jù)這個定義，可以對間隔條進行定量的判定。例如：根據(jù)EN10077，材料的導熱率如下：聚丙烯為0.22 W/(m·K)，不銹鋼為17.0W/(m·K)，鋁為160.0W/(m·K)。將以上數(shù)據(jù)帶入公式得出，某間隔條的計算結(jié)果為0.002W/K，小于0.007 W/K，因此定義為暖邊系統(tǒng)；鋁間隔條的計算結(jié)果是0.112 W/K，遠大于0.007 W/K，所以定義為冷邊系統(tǒng)。

      2、暖邊技術(shù)的節(jié)能原理

      一個完整外窗系統(tǒng)的傳熱系數(shù)，由玻璃，窗框以及中空玻璃邊緣線性傳熱系數(shù)三部分組成，見圖1。

      中空玻璃；暖邊技術(shù)整窗的傳熱系數(shù)計算式見公式2：

      式中：Uw—整窗的傳熱系數(shù)；Uf—窗框的傳熱系數(shù)；Ug—玻璃的傳熱系數(shù)；Aw—整窗面積；Af—窗框面積；Ag—玻璃面積；Lf—間隔條的長度；Ψ—中空玻璃邊緣線性傳熱系數(shù)。公式中的Ψ值，即中空玻璃邊緣線性傳熱系數(shù)，描述的是通過中空玻璃邊緣的熱量損失率。Ψ值越大，表示通過中空玻璃邊緣的熱量損失會增大；降低線傳熱系數(shù)Ψ值，可有效降低整窗的傳熱系數(shù)?？梢?，一個相對較低的邊緣線性傳熱系數(shù)值對整窗的隔熱性能的提高是非常關(guān)鍵的。Ψ值的大小主要由所用間隔條的材質(zhì)來決定。選用合理的線傳熱系數(shù)較低的間隔條是降低線傳熱系數(shù)Ψ值的重要方法，這就是暖邊間隔條比傳統(tǒng)鋁間隔條節(jié)能的原理。

      二、暖邊技術(shù)對中空玻璃性能影響研究

      以目前市場上廣泛使用的TGI間隔條為例，利用建筑門窗玻璃幕墻熱工計算軟件對暖邊中空玻璃的性能分析研究，分三個方面：（1）暖邊技術(shù)對整窗傳熱系數(shù)U值的影響研究；（2）暖邊技術(shù)對中空玻璃抗結(jié)露性能影響研究；（3）暖邊技術(shù)對玻璃熱應力影響研究。

      1、暖邊技術(shù)對整窗傳熱系數(shù)影響研究

      對某鋁合金型材節(jié)點，采用傳統(tǒng)鋁間隔條和暖邊間隔條進行傳熱系數(shù)計算，計算結(jié)果見圖2。

      從圖2可以看出，該鋁合金窗框扇節(jié)點在采用暖邊間隔條后，相比傳統(tǒng)的鋁間隔條，整個節(jié)點的傳熱系數(shù)從3.58 W/(m2·K)降至3.12W/(m2·K)，降低0.46 W/(m2·K)；按框窗比30%計算，可降低整窗傳熱系數(shù)約0.14W/(m2·K)。門窗幕墻設計時，有人認為，設計好門窗型材的U值和中空玻璃的U值，將二者按照面積加權(quán)計算，即可得到整窗的U值，這實際上是錯誤的。通過門窗U值的計算公式（公式2）可以看出，型材與玻璃接合部位的線性傳熱系數(shù)對整窗U值的影響需要考慮，圖2的計算結(jié)果也表明暖邊間隔條相比鋁間隔條對整窗的傳熱系數(shù)有明顯影響。

      2、暖邊技術(shù)對中空玻璃抗結(jié)露性能影響研究

      某中空玻璃，采用鋁間隔條和暖邊間隔條進行熱工計算，以5+16A+5Low-E玻璃配置為例，在室外側(cè)空氣溫度為-20℃，室內(nèi)側(cè)空氣溫度為20℃的標準條件下，計算結(jié)果見圖3。

      圖3可以看出，暖邊間隔條的中空玻璃邊部溫度為0.6℃，而鋁間隔條中空玻璃邊緣溫度為-4.5℃，即暖邊間隔條中空玻璃邊部溫度比鋁間隔條中空玻璃邊部溫度高約5℃。在保證不結(jié)露的前提下，冬季北方室內(nèi)的空氣溫度保持16℃不變，室內(nèi)相對濕度計算結(jié)果見圖4。

      圖4可以看出，在室內(nèi)空氣溫度為16℃時，室內(nèi)相對濕度可由23.07%增加到35.12%而不會結(jié)露。在室內(nèi)居住舒適度得到了顯著提高的同時，降低了窗戶室內(nèi)表面結(jié)露的可能性，減輕了室內(nèi)裝修面的污染和墻體發(fā)霉的情況，有效改善了室內(nèi)環(huán)境。

      3、暖邊技術(shù)對玻璃熱應力的影響研究

      鋼化玻璃自爆，鍍膜、中空玻璃熱應力炸裂是國內(nèi)門窗幕墻玻璃應用過程中主要安全隱患，除玻璃本體的硫化鎳雜質(zhì)、裂紋等缺陷外，溫差引起的應力變化是玻璃破裂的重要誘因。以圖3計算結(jié)果為例，按JGJ 113-2009中公式計算玻璃應力，公式為：

      為簡化計算，陰影系數(shù)、窗簾系數(shù)、玻璃面積系數(shù)和邊緣溫度系數(shù)均取1.0，玻璃玻璃邊緣溫度差值（Ts1-Ts2）取為5℃，則應力差值為：

      即，暖邊間隔條與鋁間隔條相比，玻璃邊緣溫度提高5℃時，玻璃應力可減少2.66 N/mm2，可降低玻璃在使用過程中溫差應力引起的玻璃自爆和熱應力炸裂的可能性。

      三、暖邊中空玻璃工程應用研究

      作為中空玻璃的重要組成部分，暖邊技術(shù)在玻璃幕墻中應符合《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》JGJ 102-2003的規(guī)定。《規(guī)范》第3.4.1條明確規(guī)定：玻璃幕墻采用中空玻璃時，除應符合現(xiàn)行國家標準《中空玻璃》（GB/T11944）的有關(guān)規(guī)定外，還應符合下列要求：1、中空玻璃氣體層厚度不應小于9mm；2、中空玻璃應采用雙道密封。一道密封應采用丁基熱熔密封膠。隱框、半隱框及點支承玻璃幕墻用中空玻璃的二道密封膠應采用硅酮密封膠；明框玻璃幕墻用中空玻璃的二道密封膠宜采用聚硫類中空玻璃密封膠，也可采用硅酮密封膠。二道密封應采用專用打膠機進行混合、打膠。3、中空玻璃的間隔鋁框可采用連續(xù)折彎型或插腳型，不得使用熱熔型間隔膠條。間隔鋁框中的干燥劑宜采用專用設備裝填。

      因此，熱熔丁基類暖邊中空玻璃產(chǎn)品因不符合二道密封要求無法應用于建筑幕墻上，因而多數(shù)應用在居住建筑上。而采用雙道密封構(gòu)造的間隔條（如TGI間隔條）符合《規(guī)范》規(guī)定，可應用在居住建筑的門窗和公共建筑的大面積玻璃幕墻中。

      四、結(jié)論

      綜述，與鋁間隔條相比，研究結(jié)論如下：

      1、暖邊技術(shù)可降低整窗的傳熱系數(shù)，是改善整窗熱工性能的有效途徑；

      2、暖邊技術(shù)可大大提高中空玻璃的邊緣溫度，提高中空玻璃的抗結(jié)露性能；

      3、暖邊技術(shù)可有效降低玻璃在使用過程中溫差應力引起的玻璃自爆和熱應力炸裂的可能性；

      4、雙道密封構(gòu)造的暖邊間隔條可應用于居住建筑門窗和公建的玻璃幕墻中，熱熔丁基類暖邊間隔條應用受到規(guī)范的一定限制。