不锈钢间隔条是中空玻璃暖边的正确选择      

                     王铁华

关键词

基本国策、暖边、不锈钢间隔条、系统风险、回报率

引言

随着人们对节能认识的逐步提高，特别是全球性的能源价格在过去一年的飞速增长和全球变暖的愈演愈烈，以及我国第一次将节能提高到‘基本国策’修改后的能源法在2008年4月1日起实施，必将导致与节能相关的各个层面的政策、法规、技术、手段和措施的实行。在建筑玻璃方面，低辐射玻璃应用于中空玻璃在过去的几年内，得到了显著的增长，惰性气体（主要是氩气）的使用也略见端倪。这些降低热辐射和热对流的手段，都将有进一步地广泛应用。相比之下，大多数人们对暖边的认识，还只局限于从导热系数角度出发来选择，不但是十分肤浅的，更重要的是，可能对中空玻璃的性能特别是密封寿命来说，具有潜在的系统风险。与低辐射玻璃和氩气不同，暖边的种类较多，并且是不同质的。因此，评价暖边的性能，不能只看其导热系数，而且还要考虑其他4方面的要求：

l        热桥的减少；

l        便于搬运和加工；

l        保证中空玻璃质量；

l        提高经济效益。

减少热桥

中空玻璃用间隔条的热桥或曰热通量取决于材料的导热系数和间隔条的壁厚。铝金属的导热系数是171.6W/m・K，不锈钢的导热系数是14.3W/m・K，小于铝的9%。通常使用的铝间隔条的壁厚为0.4mm，不锈钢间隔条通常≤0.2mm，最大为铝间隔条的50%。在内外温差（ΔT）与间隔条的长度（L）一致的条件下，设定铝间隔条的热通量为100，表1给出不同厚度的铝间隔条和不锈钢间隔条之间的热通量比。

                                                            表1

从表1可见,不锈钢间隔条在导热系数和壁厚两方面较之铝间隔条小，壁厚0.2mm和0.15mm的不锈钢间隔条的热通量,分别为铝间隔条的4.2%和3.1%。

此外，欧标EN 10077计算窗户的传热系数 时考虑线性传热系数Ψ的影响，公式如下：

式中:

:  窗户的传热系数 [W/(m²K)] 

:  窗玻璃的传热系数 [W/(m²K)]

:  窗框的传热系数[W/(m²K)]

:  线性传热 [W/(mK)]

:  玻璃面积[m²]

:  窗框面积[m²]

  :   玻璃边缘可见间隔条周长 [m²]

根据德国门窗技术学院(D-卢森海姆)的计算结果显示，使用不锈钢间隔条的线性传热Ψ与铝间隔条相比, 降低幅度为25到45 %。

另外值得注意一点是，使用不锈钢间隔条带来的另外一个好处是，能够明显地降低冷凝形成的温度。由于玻璃表面积的温度提高，冷凝的形成将大幅度地降低。与传统的边部密封相比，冷凝形成的户外温度可能要低4-7⁰C，具体决定于窗框结构、温度和湿度的大小 (见图1)。减少冷凝的优点，是极大避免了窗户框扇上的受潮和霉菌的滋长。

图1中，3个柱形体分别为铝间隔条、不锈钢间隔条（壁厚0.20mm）和不锈钢间隔条（壁厚0.15mm），对应温度分别为-3.8⁰C、-3.8⁰C和-3.8⁰C。

中空玻璃的制作

勿庸赘述，暖边间隔条的选择必需考虑易于中空玻璃的制作，应尽可能地应用现有的工艺条件。为此，暖边间隔条应该具有一定的刚性。不锈钢间隔条具有优秀的力学性能，制作成间隔框，特别是大框后十分便于搬运，因而更适用于中空玻璃的连续性生产。由于中空玻璃用不锈钢间隔条使用奥式体不锈钢制作，无论是在热工性能还是中空玻璃制作方面，都是最优的选择。该种间隔条在折弯时，可以事先灌分子筛也可事后灌，因此，更加方便。与某些暖边间隔条不同，不锈钢间隔条上框时，毋须加热，从而缩短生产时间并降低生产成本。此外，用不锈钢间隔条无论制作成锐角还是钝角间隔框，都是很方便的；此外，不锈钢间隔条的切割，既可以使用金刚石砂轮又可以使用薄片的特殊钢锯片。最后，使用装饰条与使用铝间隔条采用的方法相同。

中空玻璃质量

铝间隔条制作中空玻璃已有40多年的历史。双道密封是保证中空玻璃密封寿命长久所必需的，这一点，已成为行业的普遍认识。数十年使用金属间隔条双道密封所积累的积极经验可以完全转移到不锈钢间隔条方面来。与其他暖边间隔条相比，使用不锈钢间隔条制作中空玻璃的另外一大优点是，对其检测，我们不需使用要其他任何特殊检测手段，而直接采用目前已有的质量标准和检测手段。金属间隔条本身具有对水和惰性气体不渗透的特点，在整个寿命期间能保证始终保持防水气渗透。这一点，是有机暖边或复合暖边材料无法比拟的。中空玻璃密封胶与金属的粘合力结果是特别好的，与其他间隔条材料相比，不锈钢和玻璃之间的热膨胀系数差，是最低的。从而减少密封胶的应力，对保证中空玻璃的密封寿命具有积极作用。

例如，用于中空玻璃的2米长的间隔条，在温度从20⁰C上升到80⁰C条件下，温度的变化对中空玻璃的边部结构的影响如何? (见表2)

                                                             表2

由表2可见,不同材料制作的间隔条的热线性膨胀系数是不同的，在温度从20⁰C提高到80⁰C条件下，2000mm长不锈钢的长度增加为1.92mm,铝为2.88mm,而聚丙烯是18.00mm。聚丙烯的长度增加最大，与参照物玻璃的长度差高达16.92mm！

值得强调指出地是，间隔条的线性膨胀系数越接近玻璃越有利于中空玻璃的密封寿命的延长。原因是，玻璃和间隔条之间的长度变化差导致之间密封胶的剪切撕裂。如果产生的这种剪切变形大于丁基胶和结构胶所能吸收的程度，密封胶和间隔条之间的粘接强度就会受到影响，在最坏的情况下，间隔条将向中空玻璃的间隔层内凸起。如有机材料聚丙烯和不锈钢制成的间隔条，虽然从导热系数看，是很好的暖边，但是从保证中空玻璃的密封性能看，其效果堪虞。从表2还可发现，聚丙烯与不锈钢相比，在相同条件下，其相对长度增加是16.08mm。很难设想，将两种热线性膨胀系数如此大（二者之差是9.375倍）的制成间隔条，在高温下材料之间能不产生剥离，有机材料能不向中空玻璃的隔离层内凸出？

可见，在选用暖边制作中空玻璃时，不但要考虑材料的导热系数，更重要的是，还必须考虑影响中空玻璃密封寿命的材料的热线性膨胀系数。毕竟，使用中空玻璃只有在保证一定长的密封寿命才有意义！

此外，还需指出的是，现有的和正在编制的中空玻璃用间隔条检测标准，是基于金属间隔条基础上，主要考虑的技术参数中并不包括间隔条的耐紫外线性和水气渗透率。我们认为，随着有机间材料暖边隔条进入我国市场，在我们的标准完善之前，这些厂家应该提供这方面的可信赖的检测数据和条件。

可见，不锈钢间隔条具有如此多的优点，所以，我们认为，中空玻璃厂家使用其作为暖边产品，并不冒任何系统风险。

经济和和生态效率

2007年修改后的能源法从2008年4月1日起实行。“节能是我国的基本国策”意味着节能将在我国长期广泛地实行，任重而道远。建筑市场呼唤更多性价性能好的产品不断问世和使用。不锈钢间隔条应用时间已近20年，时间虽不够长久，却明显地昭示为，是提高中空玻璃性能的发展方向。

毋须讳言，不锈钢间隔条的成本较之铝间隔条是高一些，但是，不锈钢间隔条方面的追加投入，与整体建筑的成本来比，不足千分之一,是微不足道的,但对窗户的性能和使用寿命的改善却是巨大的。此外，高性能窗还能带来舒适程度的改善，降低取暖和制冷空调能耗。美国最大的中空玻璃生产厂家卡迪诺公司，年生产中空玻璃约为2500万件，全部采用不锈钢间隔条制作，承诺25年的保质期。如果我们制作的中空玻璃的寿命都达到如此程度，从宏观角度看，能为国家节省了大量资源和能源、有利于保护环境。据国外研究表明，使用不锈钢间隔条制作的中空玻璃，单位住宅减少的CO²排放量约为100M³。此外，从个人投资的微观角度看，虽然我们很难准确地预知使用不锈钢间隔条追加投资的回收期是多少，但至少有一点可以肯定，全球能源价格的上涨最终必然影响到国内能源的价格水平，一旦与国际接轨，不锈钢间隔条的追加成本的回收期就会更短，回报率更大。