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密封膠對建筑外窗節能的影響分析

2023-08-10 17:01:31

密封膠在中空玻璃、外窗縫隙中的運用剖析，闡明選用適宜的密封膠能夠進步中空玻璃的質量、加強外窗結構的氣密性，然后完成外窗的節能，并對節能作用進行了剖析。
修建節能是落實我國“節能減排”政策的重要內容之一。在各種能耗中，修建能耗占全國總能耗的27.5%以上。近幾年，我國每年新建房子面積近20億平方米，其間約90%為高耗能修建；在既有的近400億平方米修建中，有95%是高耗能修建，而這些高耗能修建中又有50％的耗能是經過門窗散失的。我國在修建物保溫功能上與發達國家比較，外窗單位面積能耗是發達國家的2～3倍，門窗空氣走漏率為發達國家的3～6倍。因而門窗節能是進步我國修建節能的關鍵。
我國的節能門窗主要從窗型、玻璃、窗框三個方面采納辦法，經過對熱的對流、傳導和輻射這3種熱交換進行有效的阻斷到達節能的意圖。因為外窗的熱丟失主要是經過玻璃的傳導、輻射與存在的縫隙，因而，采用節能型玻璃（如中空玻璃）、加強外窗結構的氣密性是完成外窗節能的重要途徑，這其間密封膠起著十分重要的作用。　
中空玻璃的密封膠的選用
中空玻璃是現在運用較廣的一鐘節能玻璃，具有的隔熱功能，其隔熱才能主要來源于二玻璃間密封的空氣層。此空氣的導熱系數為0.028W/m•K，遠低于玻璃的導熱系數（0.77W/m•K），密封的中空玻璃除玻璃四邊用密封膠導熱，其他大面積玻璃均依托空氣層導熱，     因而加大了熱阻，明顯進步了中空玻璃隔熱作用。由此可知，決定中空玻璃質量功能的主要要素是密封膠的功能以及密封道數。
中空玻璃密封膠的選用
常用的中空玻璃密封膠有聚硫膠、丁基熱熔膠、聚氨酯膠和硅酮膠，聚硫密封膠是中空玻璃行業中最早運用的外層密封膠。2002年后，全球中空玻璃密封膠中，聚氨酯因其的功能及環保性，取代聚硫膠占據了商場主導地位。表1是常用密封膠的功能比較。
耐候性
密封膠的抗老化功能在很大程度上決定了中空玻璃的運用壽數。在常用的密封膠中，硅酮膠有很好的耐候性，在很寬的溫度范圍內能夠長期運用而不變質；聚硫膠能在-50℃至100℃溫度范圍內亦可保持其特性；而聚氨酯膠其外表易劣化，但對配方進行改進后，其運用壽數長也可達15～20年。
透氣率
透氣量是一個非常重要的要素。中空玻璃隔熱、防霜霧功能是經過其內部一層密封的、枯燥的空氣（或是氬氣、氙氣等）層來完成的，一旦透氣量到達一定程度，在較低溫度時，就會結霜結露，中空玻璃的運用功能也就失效。因而，要求密封資料對氣體具有杰出的阻隔功能或具較低的透氣率。
常見的中空玻璃密封膠中，丁基膠的水蒸汽透過率最低，但丁基膠是熱塑性的，只用做內層密封，一般不獨自運用；聚硫膠具有較低的透氣率，是制造中空玻璃的抱負資料；硅酮膠的透氣率較高，約為10～15g/m2•d•cm，一般地，運用硅酮膠密封膠時采用雙道密封結構；與聚硫膠和硅酮膠比較，聚氨酯的水氣浸透率是最低的，運用聚氨酯的制造的中空玻璃的質量會更為。
中空玻璃的密封結構
現在商場上中空玻璃的密封結構主要有膠條法和膠接法。膠條結構的主體資料是丁基或聚異丁烯膠，膠條在加熱、加壓條件下在玻璃上構成一個非化學粘接表層，導致耐溫度交變功能、耐候功能差（丁基或聚異丁烯膠遇熱易蠕變，遇冷則變硬）；再者，膠條為熱塑性體而非彈性體，因而抗位移變形才能很差。從實踐運用作用看，中空玻璃漏氣、漏水現象嚴重，因而膠條結構的中空玻璃會逐漸被篩選。膠接法密封結構主要有單道密封與雙道密封，因為雙道密封的中空玻璃的耐久性和密封壽數較單道密封的要長，所以現在雙道密封的中空玻璃占商場主導地位。丁基膠在幾種常用膠中的水氣浸透率最低，通常被用作道密封，起阻隔水氣、避免空氣和惰性氣體進出中空玻璃空腔的作用；第二道密封膠常用聚硫膠、聚氨酯膠和硅酮膠，主要是將玻璃和間隔條粘結成一中空玻璃全體、避免氣體走漏、彈性康復并緩沖邊部應力，并對避免水氣浸透起輔助作用。
粘接性
丁基熱熔膠屬于非化學粘接，低溫粘接性差；硅酮膠因為本身就有很強的粘結功能，所以運用硅酮膠作中空玻璃密封條不需要再涂底膠，直接升溫便可與玻璃很好地粘接在一起；但它的耐水性較差，因為玻璃與窗框之間容易積存雨水，經過日曬，水溫最高可達80℃左右，在此條件下，膠的粘接強度會降低，膠層與玻璃之間就會脫粘而導致中空玻璃失效；聚硫膠與玻璃的粘接性差，一般需加入不飽和聚酯來進步其與玻璃的粘接性或運用雙道密封結構；聚氨酯膠因含有極性很強、化學生動性很高的異氰酸酯基（—NCO）和氨酯基（—NHCOO—），它與含有生動氫的資料和玻璃等外表光潔的資料都有著的化學粘接力，而聚氨酯與被粘接資料之間發生的氫鍵作用會使高分子內聚力增加，然后使粘接更加結實。
試驗結果表明:硅酮密封膠抗老化功能很好，運用壽數長，但它的透氣量比聚硫橡膠密封膠要大，抗結霜結露功能較差，所以在長期范圍內，它的運用作用沒有聚硫橡膠密封膠好，且它的歸納成本了略高于聚硫膠，但是聚硫膠粘接功能較差，有必要運用雙道密封；與聚硫膠和硅酮膠比較，聚氨酯的水氣浸透率是最低的，其接著性也較好，在其他條件不變的情況下，運用聚氨酯的制造的中空玻璃的密封壽數和耐久性應該要長一些。
　　
硅酮膠在反響過程中脫去易發散的小分子丙酮，會構成膠層外表的污染；聚硫膠的配方中需運用化學溶劑，當溶劑從邊部密封的膠體中蒸發時，會對環境發生一定的污染；而運用不含溶劑的聚氨酯膠時，既不會生成易蒸發的有害物質，也沒有溶劑蒸發的問題發生，從環保的角度考慮，更易廣為承受。
總之，關于修建門窗用中空玻璃應挑選丁基-聚硫體系（丁基膠作內層密封、聚硫膠作外層密封）或是環保型的聚氨酯系列密封膠。

外窗密封膠的選用
國家規定，新建修建門窗密封性目標不低于《建筑外窗空氣浸透功能分級及其檢測辦法》（GB7107）規定的Ⅲ級水平，相當于窗戶每米縫長的空氣浸透量為QL≤2.5m3/(m•h)。這就要求有必要采納相應的辦法，以確保外窗的密封性及修建物的全體節能要求。一般可從以下兩個方面加強外窗的密封功能。　
膠條的選用
框扇間的密封膠條是外窗氣密性和水密性的確保，鋁合金窗檢驗規范要求：在封閉后各配合處無縫隙，不透氣、不透光，密封面上的密封條應處于壓縮狀態。這就要求所運用的膠條要有較高的復原性和位移補償才能，即：密封膠條應能適應接縫遭到壓力或拉力時所發生的位移、基材受熱時或受冷時的膨脹和收縮。常用硫化橡膠類和熱塑性彈性體類密封膠條，如：三元乙丙橡膠、熱塑性硫化膠(TPV)、聚氨酯熱塑性彈性體(TPU)膠條等，抱負的是運用三元乙丙和TPU等耐候性好的膠料。
密封膠的選用
在玻璃與窗框間運用密封膠對縫隙進行處理，既結實牢靠，又使外表無縫隙，進步氣密功能。現在多運用膠條和密封膠兩種方式。膠條在加熱、加壓條件下在粘接面上構成一個非化學粘接表層，其耐候性、抗位移變形才能較差，在搭接處易構成縫隙，影響窗的密封功能。因為這種辦法不符合節能的要求，將逐漸淡出商場。
密封膠是裝配現場進行施工粘結的非定型資料，除接縫構造設定、施工技術要素外，密封膠的選用直接決定粘結密封功能。常用的三大彈性密封資料——聚氨酯密封膠、有機硅密封膠和聚硫密封膠，其間聚氨酯與金屬、玻璃等外表光潔的資料都有著的化學粘接力，且性價比已接近于修建用抱負的密封資料，占據著商場主導地位。
此外，窗扇與窗框間一般運用毛條加強密封和隔熱，一般化纖毛條遇水會卷曲而失去密封作用，有必要運用硅化毛條。
　　
節能作用剖析
試驗表明，選用適宜的密封膠能夠進步中空玻璃的質量，增強外窗的氣密性，對外窗的節能有十分重要的作用。咱們現將結構為5+12A+5中空玻璃、氣密性3級的節能鋁合金外窗與一般鋁合金外窗的節能作用做以下比照剖析（我國修建門窗商場上，鋁合金外窗占比為55%）。
比照剖析中選取華北地區為例，該區域大多屬于冬冷夏熱地區，一般地，冬天采暖期為120天，平均氣溫-1.6℃（以北京為例）；夏日制冷期為6、7、8三個月之間，9：00至17：00室外平均氣溫在33℃以上，夜間平均氣溫超越28℃約30天，整個夏日制冷時刻約為720小時。
依據下面的節能公式：
冬天: QJ=(A-A1)×(tn-tp)×24×n1/103×3.6×106J/kw•h
夏日: QJ=(A1-A)×(tn-tp)×T/103×3.6×106J/kw•h
式中QJ——節能量，單位為kw•h；
A——一般鋁合金窗的導熱系數，4.0w/m2•K；
A1——節能外窗的導熱系數，2.8w/m2•K；
tn——華北地區采暖期室內平均溫度，冬天取18℃，夏日取21℃； tp——采暖期室外平均溫度，冬天取-1.6℃，夏日取31℃；
n1——采暖天數，華北地區采暖天數為120天；
T——制冷時刻（小時），夏日平均制冷時刻720小時。
（1）冬天節能計算：
QJ=（4.0－2.8）×（18－1.6）×24×120÷103×3.6×106J/ kw•h=2.04×108J/m2
按熱力折算系數：0.03412千克規范煤/百萬焦耳，折標煤：6.96千克規范煤/m2。
（2）夏日節能計算：
QJ=(2.8－4.0)×(21－33)×720÷103×3.6×106J/kw•h=0.373×108J/m2
折標煤：0.01千克規范煤/m2。
（3）冬夏兩季共節省規范煤6.97千克/m2。
　　
以上比照剖析中所取的保溫值K［w/(m2•K)］均為保存值。如配合運用6Low-E+12A+6中空玻璃時，整窗的K值可達2.1w/(m2•K)，遠遠高于以上比照計算中引證的K值。在實踐運用中，節能作用也將高于計算的結果。經過比照計算能夠看出，運用中空玻璃（一般浮法玻璃）和適宜的密封體系時，可到達杰出密封功能，其節能作用是明顯的。

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