我們對氬氣的基本知識介紹包括氬氣的物理性質(zhì)和熱工性能兩個方面。
氬氣的物理性質(zhì)
氬氣是一種無色、無味、無毒的氣體;具有對UV穩(wěn)定性、不影響可見光透過的特點;空氣中含量 1%,是最經(jīng)濟的惰性氣體;空氣中密度:1.7836 kg/m3,t=00C (相同溫度條件下,空氣的密度是1.2928 kg/m3)。
氬氣的熱工性能
因為氬氣的密度比普通空氣大,因此充氬氣的中空玻璃,可減慢中空玻璃內(nèi)的熱對流,從而減少氣體的導熱性。
此外,我們對氬氣的熱工性能還可從以下兩個方面進一步分析。氬氣與中空玻璃空氣層間隔之間的關系
充氬中空玻璃與空氣層間隔之間的關系,是函數(shù)關系,見圖1。
氬氣的濃度與中空玻璃傳熱系數(shù)改善之間的關系
用圖2說明氬氣的濃度與中空玻璃傳熱系數(shù)改善之間的關系。圖中的中空玻璃為4+12+4mm,3條曲線分別表示充氣透明玻璃中空、充氣低輻射中空玻璃1和充氣低輻射中空玻璃2(二者e值不同),氣體濃度均為90%。
2)初始充氣濃度應該盡可能高一些, 但是并不是說越高越好,如100%比較90或95%的改善就不是特別明顯; 從白玻璃看, 100%濃度比較清楚空氣(氬氣0%)改善近5%, 從90%-100%, 改善了小于1%;氬氣濃度從70%到90%, 對低輻射玻璃來說,傳熱系數(shù)提高接12%。<1%;(2)從理論上講,100%的惰性氣體濃度永遠比90%的濃度、甚至好于95%,但在時間中,要達到100%的濃度,是非常難的,姑且不說費時,從其帶來的傳熱系數(shù)的改善程度來看,與從70%提高到90%相比,是很小的。因而,在實踐中沒有必要追求100%的初始濃度,只要達到90%就可以了。
此外,還應該強調(diào)指出的是,中空玻璃充氣只能改善中空玻璃的保溫、亦即傳熱系數(shù),而對提高中空玻璃的隔熱能力沒有關系。
氬氣充氣方法
在介紹完氬氣的基本常識之后,我們知道中空玻璃充氣有助于提高節(jié)能,因而有必要充氣。下面看看應該如何充氣?
首先看一下有關充氣方面的基本知識。中空玻璃內(nèi)的充氣量取決于中空玻璃的空腔內(nèi)容積, V=H x W x T x 0.001(容積立升=高X寬X空氣層厚度X0.001)。根據(jù)經(jīng)驗,單位中空玻璃所需充氣的立升數(shù)為中空玻璃容積的1.5倍。由于氬氣的密度大于空氣,所以,從保證充氣質(zhì)量(濃度)和縮短時間的角度看,正確的充氣位置應該是,充氬氣孔在下,空氣輸出孔在上。
中空玻璃的生產(chǎn)效率, 取決于最慢的工序.惰性氣體和空氣分子量不同,采用手工充氣,如果進速<出速,則時間過長,會成為生產(chǎn)能力的瓶頸;但進速>出速,會造成空氣層內(nèi)氣體湍流,要達到所要求的濃度,時間也很長,所謂欲速則不達;如果過快, 則會使,內(nèi)部氣壓大于正常大氣壓,造成玻璃破碎。
而氣幕式充氣法,兩片玻璃是分開的,氣體是從下向上,既可以保證速度,又可以保證濃度。據(jù)報道,美國卡迪諾公司采用氣幕式充氣的速度,每片的時間小于20秒,濃度在90%/以上片。因此,從充氣濃度和生產(chǎn)效率看,在線氣幕要好于手工充氣,應該考慮采用。
鑒于目前國外中空玻璃檢測標準的兩大體系,即歐標EN1279和美標ASTM2188/89/90中只有歐標對此有所規(guī)定,我們的介紹將以此為主。
EN1279的第3部分規(guī)定了中空玻璃氬氣滲出速度和濃度公差的長期檢測方法和要求,目的是確保中空玻璃空腔內(nèi)充惰性氣體的量在其壽命期內(nèi)足以保證中空玻璃的熱工性能或隔音性能的改善;EN1279的第6部分為生產(chǎn)過程的質(zhì)量控制,規(guī)定了中空玻璃初始充氣濃度的公差及數(shù)量。初始濃度為85%,公差是-5%--+10%,亦即可接受濃度范圍是80%--95%。
EN1279的第3和第6部分中規(guī)定,檢測中空玻璃惰性氣體的濃度的手段,是使用氣相色譜儀來分析從中空玻璃空腔內(nèi)抽取的惰性氣體樣品。概括地說,采用此種方法檢測中空玻璃地濃度,需要在中空玻璃制作時預先放置了采樣塞,檢測時,將氣密注射器插入中空玻璃構件的采樣塞中,把間隔層中的氣體抽入注射器,然后再把注射器里的氣體推入間隔層,如此反復進行兩次后,把氣體試樣抽入注射器,然后將注射器內(nèi)氣體注入氣相色譜儀的吸附柱內(nèi),并記錄色譜圖。該方法的特點是精度高,范圍廣,可檢測濃度在5-100%的任意濃度。但缺點是(1)檢測屬于破壞性的,經(jīng)檢測后的中空玻璃的密封性能已經(jīng)破壞;(2)檢測時間過長,一組20片充氣中空玻璃的檢測時間至少8天,根據(jù)EN1279,最長達4天;(3)設備投資大,檢測需要專業(yè)人員從事,且只能在實驗室進行,不能對在施工現(xiàn)場或既有建筑窗玻璃檢測。