建筑光伏玻璃的K值(传热系数)是一个重要的热工参数,它影响着建筑物的能源效率和整体性能。然而,具体的K值数据可能会因玻璃的厚度、中空层气体种类、辐射率、氩气浓度、气体层厚度、倾斜角和制造工艺的不同而有所差异。
玻璃厚度对K值的影响
K值的定义:K值(也称为热导率)是材料本身的热传导性能指标,单位是W/(m·K)。它描述了在稳态热传导条件下,单位厚度材料在单位温差下的热流量。
不同厚度的玻璃其K值(传热系数)会有所差异,这主要是因为玻璃的导热性能与其厚度有关。一般来说,玻璃的厚度越大,其K值越低,即隔热性能越好。以下是玻璃厚度与K值之间关系的一般规律:
厚度增加,K值降低:较厚的玻璃具有更低的K值,因为热量通过较厚的材料需要更长的时间,从而降低了热量的传递速率。
热桥效应:当玻璃厚度不均匀时,较薄的部分可能会成为热桥,导致整体K值升高。
材料一致性:如果玻璃材质均匀,那么厚度的增加会线性地降低K值,但实际上,由于制造工艺和材料的不均匀性,这种关系可能不是完全线性的。
中空层气体种类对K值的影响
中空玻璃的K值(传热系数)受到中空层内填充气体类型的影响。中空玻璃由两片或多片玻璃组成,中间有一个密封的空气层或其他气体层。以下是不同气体对中空玻璃K值的影响:
氩气浓度对K值的影响
氩气浓度对中空玻璃的K值(传热系数)有直接影响。中空玻璃的隔热性能可以通过填充氩气来提高,因为氩气的热传导率低于空气。以下是氩气浓度与K值关系的一些关键点:
氩气的热传导率:氩气的热传导率大约是空气的60%,这意味着在相同条件下,氩气层的热传递效率低于空气层。
氩气浓度的影响:随着氩气浓度的增加,中空玻璃的K值通常会降低。这是因为更高浓度的氩气减少了气体层中的对流,从而降低了热传递。
浓度与K值的关系:以下是一般趋势:
低浓度氩气(例如90%氩气+10%空气):K值比纯空气层稍低,但降低幅度有限。
中等浓度氩气(例如95%氩气+5%空气):K值有更明显的降低,隔热性能提高。
高浓度氩气(接近100%氩气):可以获得最低的K值,提供最佳隔热性能。
浓度梯度:随着氩气浓度的增加,K值的降低幅度可能会逐渐减小。也就是说,从空气到低浓度氩气的转变会带来较大的K值降低,而从高浓度氩气到接近100%氩气的转变,K值的降低幅度会较小。
气体厚度层对K值的影响
除了氩气浓度,中空玻璃的K值还受到气体层厚度、玻璃的表面特性(如低辐射涂层)、密封性能等因素的影响。
辐射率对K值的影响
辐射率(也称为发射率或ε值)对玻璃的K值(传热系数)有显著影响,尤其是在考虑玻璃的热辐射特性时。以下是辐射率对K值影响的一些关键点:
热辐射:热辐射是热量通过电磁波形式传递的过程。玻璃的辐射率决定了其表面发射和吸收热辐射的能力。辐射率范围在0(完全反射)到1(完全发射)之间。
低辐射(Low-E)涂层:低辐射涂层是一种特殊的表面处理,可以降低玻璃的辐射率。这种涂层通常应用于玻璃的一侧或两侧,以减少热辐射的传递。低辐射涂层的辐射率通常低于0.25,而普通玻璃的辐射率可能在0.84左右。
影响K值:玻璃的K值是一个综合热传递系数,包括传导、对流和辐射。降低辐射率可以减少辐射热损失,从而降低K值。对于中空玻璃,使用低辐射涂层可以显著降低整体K值,提高隔热性能。
室内外温差:辐射率对K值的影响在室内外温差较大时更为显著。例如,在寒冷的气候中,低辐射玻璃可以减少室内热量通过窗户向外辐射,从而提高能效。
太阳得热系数(SHGC):辐射率不仅影响热损失,还影响玻璃对太阳辐射的吸收。低辐射涂层可以减少夏季过多的太阳热量进入室内,从而降低建筑的冷却负荷。
玻璃的倾斜角度与K值的关系
玻璃的倾斜角度与K值(热传导系数)之间的关系主要体现在热传递的三个方面:传导、对流和辐射。K值主要描述的是材料本身的热传导性能,而不是整个窗体的热传递性能(这是U值的范畴)。然而,倾斜角度确实会间接影响玻璃的热性能表现,以下是倾斜角度与K值关系的一些要点:
K值的定义:K值(也称为热导率)是材料本身的热传导性能指标,单位是W/(m·K)。它描述了在稳态热传导条件下,单位厚度材料在单位温差下的热流量。
倾斜角度对热传递的影响:
传导:玻璃的K值是其固有的物理属性,与倾斜角度无关。无论玻璃是垂直、水平还是倾斜,其K值都是恒定的。
对流:倾斜角度会影响玻璃表面的对流热传递。随着玻璃倾斜角度的增加,自然对流效应可能会减弱,从而可能降低整体热损失,但这并不改变玻璃的K值。
辐射:倾斜角度会改变玻璃表面与周围环境(如天空、地面或其他建筑物)之间的辐射交换。辐射热损失会随着倾斜角度的变化而变化,但这同样不影响玻璃的K值。
整体热性能:虽然倾斜角度不会改变玻璃的K值,但它会影响窗体的整体热传递性能,即U值。U值是一个综合考虑传导、对流和辐射的综合热传递系数。
实际应用:
在实际应用中,玻璃的倾斜角度会影响窗户的热损失和得热,因此在设计和选择窗户时需要考虑倾斜角度。
对于倾斜的玻璃表面,可能需要额外的热工计算来评估其整体热性能,这通常是通过计算U值来完成的。
总结来说,玻璃的K值是一个材料属性,与倾斜角度无关。然而,倾斜角度会影响玻璃的整体热传递性能,尤其是对流和辐射部分,因此在评估窗户或其他玻璃结构的热性能时,需要考虑倾斜角度对U值的影响。
随着技术的进步,建筑光伏玻璃的K值有望进一步降低,同时提高光伏转换效率。
总之,建筑光伏玻璃的K值是其热工性能的重要指标,选择合适的K值对于实现建筑节能和可持续性目标至关重要。在选购和设计时,应参考制造商提供的技术数据和相关的国家标准。