對不同玻璃減少熱量損失的比較

劉國棟

摘 要：不同的玻璃在減少熱量損失上表現(xiàn)不同。通過對不同玻璃減少熱量損失上的比較，可以幫助我們在使用玻璃的過程中進(jìn)行更好的選擇。在文中就不同玻璃減少熱量損失程度進(jìn)行比較，為玻璃的選擇提供借鑒。

關(guān)鍵詞：不同玻璃；熱量損失；比較

假設(shè)玻璃熱傳導(dǎo)遵從下面物理定律：

厚度為的均勻介質(zhì)，兩側(cè)溫度差為，則單位時間由溫度高的一側(cè)向溫度低的一側(cè)通過單位面積的熱量與成正比，與成反比，即：

，為熱傳導(dǎo)系數(shù)。

1 度對單層玻璃窗在減少熱量損失方面的功效比較

單層玻璃熱傳導(dǎo)公式：

，=1，2，3；

從上式可以直觀看出，熱量損失與玻璃的厚度成反比，隨玻璃厚度的增加，熱量損失減少，當(dāng)玻璃厚度從增加到2，熱量損失減少一半；增加到3時，熱量損失減少了2/3；此后，隨著玻璃厚度的增加，熱量損失的減少量并不是很明顯，而且玻璃越厚，制造成本越高。從實際考慮，只討論玻璃厚度為，2，3的情況。

2 雙層玻璃窗與單層玻璃窗在減少熱量損失方面的功效比較

厚度為2的單層玻璃示意圖。

記雙層玻璃內(nèi)層玻璃的外側(cè)溫度是，外層玻璃的內(nèi)側(cè)溫度是。

玻璃的熱傳導(dǎo)系數(shù)為，空氣的熱傳導(dǎo)系數(shù)為，由以上熱傳導(dǎo)公式可得雙層玻璃單位時間單位面積的熱量流失為：

（1）

消去，，得：

，，。

而對于厚度為2的單層玻璃窗，熱量流失為：

，二者之比為：

為得到具體結(jié)果，查閱有關(guān)資料，常用玻璃的熱傳導(dǎo)系數(shù)，不流通、干燥空氣的熱傳導(dǎo)系數(shù)，于是=16 ～32。

在分析雙層玻璃窗比單層玻璃窗可減少多少熱量損失時，作最保守的估取：

，那么，。

比值反映了雙層玻璃在減少熱量損失上的功效，它只與有關(guān)。

當(dāng)增加時，迅速下降，當(dāng)超過一定值（）后下降變緩，不必選擇過大。當(dāng)=4時，=3%可見，雙層玻璃比單層玻璃減少熱量損失約97%。

3 三層玻璃窗與雙層玻璃窗在減少熱量損失方面的功效比較

記三層玻璃內(nèi)層玻璃的外側(cè)溫度是，中間層玻璃的內(nèi)側(cè)溫度是，外側(cè)溫度是，外層玻璃的內(nèi)側(cè)溫度是。

當(dāng)增加時，迅速下降，當(dāng)超過一定值（>3）后下降變緩，不必選擇過大。當(dāng)=4時=50.4%，可見，三層玻璃比雙層玻璃減少熱量損失約50%。而雙層玻璃保溫效果已經(jīng)很好，制作三層玻璃的工藝更加復(fù)雜，制作成本也會增加，從經(jīng)濟(jì)方面考慮，三層玻璃不如雙層玻璃實用。

單層玻璃Q與d成反比，隨著d的增大，Q減小的越來越少。雙層玻璃相對單層玻璃（厚度2d）節(jié)約熱量97%，而三層玻璃相對雙層玻璃則節(jié)約熱量50%。

對于雙層玻璃，其比同樣多的材料制成的單層玻璃節(jié)約熱量97%，但是，之所以有如此高的功效主要是由于層間空氣極低的熱傳導(dǎo)系數(shù)，而這要求空氣是干燥的、不流通的，而在假設(shè)中要求玻璃的密封性很好，且熱量只通過玻璃傳播，這些條件在實際情況下不可能完全滿足，所以實際上雙層玻璃的功效比上述結(jié)果差些。

單層玻璃只靠增加厚度在減少熱量損失方面的功效并不是很顯著，而不斷增加厚度不僅會使玻璃外觀笨重，而且也會使成本增加；而雙層玻璃與單層玻璃相比，雖然制作雙層玻璃工藝復(fù)雜也會增加費用，但是它減少的熱量損失卻是相當(dāng)可觀的；而三層玻璃與雙層玻璃相比，雙層玻璃的功效已經(jīng)很好，而三層玻璃雖然比雙層玻璃還要優(yōu)越一些，但是其功效相對于成本而言并不是很好。因此，目前市面上的玻璃大多為雙層玻璃，而三層玻璃僅用于噪聲污染特別嚴(yán)重的地方。

參考文獻(xiàn)：

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