中空玻璃在酒柜门体中的应用及其防凝露方法

　　摘要：本文根据酒柜对中空玻璃的要求，提出了中空玻璃的性能优化途径和优化设计方案。并通过对玻璃材质、间隔组合、密封结构等相关因素对中空玻璃性能的影响分析。提出了酒柜中空玻璃设计中达到最佳性能效果的结构方案。

　　关键词：中空玻璃， 隔热性能 ，酒柜性能，设计方法

　　近年来，随着冷藏器具的快速发展，展示柜、冷藏柜、酒柜、自动售货机等透明门体的制冷器具需求快速增长，这些制冷器具为了使产品具有可视性，门体都采用了中空玻璃的结构，相比非透明的发泡箱体，门体的隔热性能较差，是冷藏六面腔体中的隔热短板。因此，门体尤其是中空玻璃的设计对整机的储藏温度、能耗、凝露、压机寿命具有重要的影响，提高中空玻璃的性能对整机性能具有全局的意义。

　　1 中空玻璃的结构

　　中空玻璃是以两片或多片玻璃，以有效的支撑均匀隔开，周边黏结密封，使玻璃层间形成干燥气体空间的功能部件。玻璃为镀膜玻璃或钢化玻璃，玻璃周边铝条充入干燥剂并用聚硫胶或其他胶密封，玻璃间充入氩气或其他惰性气体起隔热作用，这种功能部件具有隔热、隔音、防结露和降低能耗的作用，被广泛应用于冷藏行业。

　　2 中空玻璃的隔热机理及性能提升途径

　　能量的传递有三种方式：即辐射传递、传导传递和对流传递。辐射传递是能量通过射线以辐射的形式进行的传递，这种射线包括可见光、红外线和紫外线等，要降低辐射传热，一般是使用阳光控制玻璃尤其是低辐射玻璃，来控制各种射线透过，达到降低辐射传热的目的。

　　传导传递是通过物体分子的运动，带动能量进行运动，从而产生能量的传递，而中空玻璃对能量的传导传递是通过玻璃和其内部的气体来完成的。玻璃的导热系数是0.77W/ m2·k，而空气的导热系数是0.028 W/ m2·k，即玻璃的热传导率是空气的27倍，因此充有气体尤其是惰性气体的中空玻璃比单片玻璃的隔热性能明显提高。

　　对流传递是由于在玻璃的两侧存在温度差，造成气体在冷的一面下降而在热的一面上升，产生气体的对流，从而造成能量的流失。

　　在整个能量的传递过程中，辐射传递系数所占的比例最大，约60%，其数值取决于两片玻璃内表面的温度差和间隔层气体的辐射率;其次是传导传递系数，约占37%，其数值取决于玻璃气体间隔层的厚度;最后是对流传递系数，约占3%，其数值取决于玻璃气体间隔层的厚度和温度。要提高中空玻璃的隔热性能，就必须降低辐射传递和传导传递、对流传递系数的数值，使几种传递系数的综合数值最小。

　　2.1. 降低辐射传热系数

　　要降低辐射传热，只能降低玻璃的透光率，提高玻璃的反射率，采用具有功能控制作用的镀膜玻璃。镀膜玻璃可以通过对镀膜层物质的调节，很好地控制通过的太阳光，更多地反射红外光和紫外光，达到节能的目的。如低辐射镀膜玻璃(Low-E玻璃)。

　　2.2.改善间隔层的隔热性能

　　间隔层厚度的大小，是影响中空玻璃隔热性能的关键要素。在不考虑对流传热的情况下，传导传热系数K传=λ/δ，其中气体的导热系数λ是基本恒定的，如果间隔层的厚度δ越大，则传导传热系数K越小，中空玻璃的隔热性能越好;反之就越大，中空玻璃的隔热性能就越差。因此，要提高中空玻璃的隔热性能，必须适当增大间隔层的厚度，但间隔层太厚，又会产生气体的对流，增加对流传热，合理的方法是适当增大间隔层厚度的同时增加间隔层的数量。

　　2.3、中空层间的气体种类及密封

　　间隔层性能的改善，不仅取决于合理控制间隔层的厚度，还取决于间隔层内部的气体介质的性质和周边的密封程度。间隔层内充入惰性气体如氩气或氪气，可以提高中空玻璃的隔热性能;同时，在设计中空玻璃时，选用合适的边部密封材料，中空玻璃的性能也会得到提高。

　　双层中空玻璃不同中空气体在不同密封结构时的U-值，可以看出充有惰性气体的中空玻璃U-值比空气中空玻璃降低45～48%。

　　3 酒柜性能与中空玻璃结构设计

　　酒柜门体有发泡结构、发泡结构中镶嵌中空玻璃的半发泡结构及中空玻璃结构。随着消费者对外观要求的提高，前两者已经淘汰，全透明中空玻璃成为主流，这种结构使得储藏六面体空间中门体成为最薄弱隔热环节，普通的中空玻璃已不能完全满足酒柜性能要求。门体尤其是中空玻璃设计要以满足酒柜储藏温度、能耗、凝露、机械稳定性为目标，应用提高中空玻璃性能的措施进行综合考虑。

　　3.1 玻璃材质：

　　玻璃类型有白玻、吸热玻璃、Low-E玻璃等，吸热玻璃仅能控制太阳辐射的热量传递，不能改变由于温度差引起的热量传递。不适合室内使用的酒柜产品。Low-E玻璃是对波长范围4.5～25微米的远红外线有很高反射比的镀膜玻璃。由于由温度差引起的热量传递主要集中在远红外波段上， Low-E玻璃可以将温度高的一侧传递过来的80%以上的远红外热辐射反射回去，所以Low-E玻璃具有很低的传热系数，是酒柜玻璃的首选。

　　不同间隔厚度不同玻璃材质不同间隔气体的中空玻璃K值，可以看出，Low-E玻璃组成的中空玻璃K值明显优越。按酒柜的安全要求，外层玻璃必须钢化处理，对于两层以上的内层玻璃可以降低此要求。

　　3.2 玻璃厚度：

　　中空玻璃的传热系数，与玻璃的热阻和玻璃厚度的乘积有着直接的关系。当增加玻璃厚度时，会增大该片玻璃对热量传递的阻挡能力，从而降低整个中空玻璃的传热系数。因此，提高玻璃厚度有利于降低中空玻璃K值(见图2)，但降低幅度不明显，与此同时中空玻璃成本及重量明显增加。考虑到酒柜空载时门体过重开门有倾倒的隐患，综合以上因素酒柜玻璃厚度以4-6mm为宜。

　　3.3 玻璃间距及数量的选择：在玻璃材质、密封结构相同的情况下，气体间隔层越大，热阻越大。但气体层的厚度达到一定程度后，气体在玻璃之间温差的作用下就会产生一定的对流，从而抵消了一定的气体层增厚的作用。可看出玻璃间距增大到11后中空玻璃K值降低趋缓，因此，玻璃间距可在11-16mm的范围选择，同时根据边框结构、门体外观、容积大小从中优选。对于储藏温度、能耗、凝露要求高的酒柜，优先考虑三层玻璃。

　　3.4 密封与中空气体：

　　大多数间隔密封使用铝条结构，重量轻，加工简单，缺点是导热系数偏大。也可用Swiggle胶条密封， Swiggle胶条隔热性能较好。具体根据成本及加工能力取舍。中空层中充入惰性气体减少气体的对流。常见惰性气体有氩气、氪气。氩气在空气中的含量丰富，提取比较容易，使用成本低，所以应用较为广泛。

　　3.5 电器参数：为了防止高温高湿环境下的玻璃表面凝露，在中空玻璃外层表面设计电加热膜是有效的措施。门框多为中空结构，其周围也是容易出现凝露的区域，可以在门框内设计加热丝。电加热膜及边框加热丝可按12V/14W设计，总功率不宜过大。为了降低加热丝对能耗的影响，应设计环境温度及湿度传感器，加热丝只在凝露气候环境下启动，以避免无用的能耗。

　　4、中空玻璃的设计、验证 将以上的设计方案，应用于大容积高端酒柜门体的设计中，门体边框为塑料挤出结构，中空玻璃为三层两腔，内侧及中间层为钢化Low-E玻璃、外层为钢化玻璃，为了提高防凝露效果，外层玻璃内侧C面镀有加热膜，门边框预埋加热丝，密封结构为铝条+聚硫胶。

　　中空玻璃隔热、降低能耗及防结露作用或K值的优越性反应在酒柜上主要是通过能耗 及外凝露性能来评价的。为了验证中空玻璃的性能，制作了3台样机，按ST气候类型进行能耗及凝露测试，测试结果如下：从检测结果看，能耗达到欧洲最高能耗等级，门体无凝露现象(即无雾状、珠状、流水状凝露)。进一步验证了设计方案的优越性。

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　　5、结论

　　对中空玻璃的原片材质、间隔结构、密封结构的分析提出的优化方案，在酒柜实际设计中，通过检测数据验证了方案的可行性，为酒柜中空玻璃门体隔热性能优化，防凝露问题的解决提供了可行的方案。

　　参考文献：

　　[1] 刘军，提高中空玻璃节能效果的措施，中国玻璃，2005,2

　　[2] 鲁大学, 中空玻璃节能特性的影响因素分析，建筑节能，2004，5

　　作者：高瑞喜