中空玻璃惰性氣體的充氣及檢驗(yàn)方法

      氬氣的基本知識(shí)
　　我們對(duì)氬氣的基本知識(shí)介紹包括氬氣的物理性質(zhì)和熱工性能兩個(gè)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(duì)UV穩(wěn)定性、不影響可見光透過的特點(diǎn)；空氣中含量 1%，是最經(jīng)濟(jì)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?yàn)闅鍤獾拿芏缺绕胀諝獯?，因此充氬氣的中空玻璃，可減慢中空玻璃內(nèi)的熱對(duì)流，從而減少氣體的導(dǎo)熱性。
　　此外，我們對(duì)氬氣的熱工性能還可從以下兩個(gè)方面進(jìn)一步分析。氬氣與中空玻璃空氣層間隔之間的關(guān)系
　　充氬中空玻璃與空氣層間隔之間的關(guān)系，是函數(shù)關(guān)系，見圖1。

　　從圖中可見，（1）K值在16mm處最佳（拐點(diǎn)），從6-16mm，K值隨空氣層增加而改善，超過該拐點(diǎn)傳熱系數(shù)不改變，只增加材料使用量而已，因此, 通過調(diào)整空間距離,可以提高節(jié)能(6-16mm), 或節(jié)約材料(>16mm)。（2）充氣與低輻射玻璃結(jié)合使用,提高節(jié)能幅度比與充氣透明中空玻璃效果好，前者可高達(dá)15%，而后者僅僅為2-5%。
　　氬氣的濃度與中空玻璃傳熱系數(shù)改善之間的關(guān)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(guān)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%。

　　圖中顯示，（1）氬氣的濃度與中空玻璃傳熱系數(shù)之間呈線性關(guān)系，濃度越大, K值越低；
　　2）初始充氣濃度應(yīng)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(duì)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(yuǎn)比90%的濃度、甚至好于95%，但在時(shí)間中，要達(dá)到100%的濃度，是非常難的，姑且不說費(fèi)時(shí)，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(shí)踐中沒有必要追求100%的初始濃度，只要達(dá)到90%就可以了。
　　此外，還應(yīng)該強(qiáng)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(duì)提高中空玻璃的隔熱能力沒有關(guān)系。
　　氬氣充氣方法
　　在介紹完氬氣的基本常識(shí)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(yīng)該如何充氣?
　　首先看一下有關(guān)充氣方面的基本知識(shí)。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(yàn)，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(shí)間的角度看，正確的充氣位置應(yīng)該是，充氬氣孔在下，空氣輸出孔在上。

　　概括地說,中空玻璃的惰性氣體充氣方法有兩種，即全自動(dòng)在線氣幕式和人工充氣方法，前者的代表主要為李賽克和百超公司。手工充氣方法可參見右圖。那么,兩種方法中應(yīng)采取那種方法, 應(yīng)該由充氣的特點(diǎn)和生產(chǎn)的要求所決定，亦即（1）充氣不能影響中空玻璃的生產(chǎn)速度，否則會(huì)成為中空玻璃的生產(chǎn)瓶頸;（2）氬氣的物理性能，具體說氬氣的密度大于空氣。
　　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(jìn)速<出速,則時(shí)間過長,會(huì)成為生產(chǎn)能力的瓶頸；但進(jìn)速>出速,會(huì)造成空氣層內(nèi)氣體湍流,要達(dá)到所要求的濃度,時(shí)間也很長,所謂欲速則不達(dá)；如果過快, 則會(huì)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(bào)道，美國卡迪諾公司采用氣幕式充氣的速度，每片的時(shí)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(yīng)該考慮采用。

　　由氬氣的物理特點(diǎn)我們知道，氬氣無色、無味、無毒。單憑肉眼我們無法區(qū)分充氣中空玻璃和普通中空玻璃，也無法斷定充氣中空玻璃的濃度。因此，我們必需用特定手段來檢測充氣中空玻璃的氣體濃度，包括兩項(xiàng)內(nèi)容：惰性氣體的初始含量（濃度）和檢測中空玻璃的惰性氣體的保持能力。
　　鑒于目前國外中空玻璃檢測標(biāo)準(zhǔn)的兩大體系，即歐標(biāo)EN1279和美標(biāo)ASTM2188/89/90中只有歐標(biāo)對(duì)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(shí)預(yù)先放置了采樣塞，檢測時(shí)，將氣密注射器插入中空玻璃構(gòu)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(fù)進(jìn)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(diǎn)是精度高，范圍廣，可檢測濃度在5-100%的任意濃度。但缺點(diǎn)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(shí)間過長，一組20片充氣中空玻璃的檢測時(shí)間至少8天，根據(jù)EN1279，最長達(dá)4天；（3）設(shè)備投資大，檢測需要專業(yè)人員從事，且只能在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，不能對(duì)在施工現(xiàn)場或既有建筑窗玻璃檢測。