玻璃相关名词

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密度(Density):
玻璃的密度为2.5。也就是说厚度1mm的平板玻璃,面积为每一平方米时,其重量为2.5公斤。例:  一片6mm厚玻璃,长度3m,宽度1.8m。其重量为2.5*6*3*1.8=81kg。

硬度(Hardness):
玻璃的硬度是6.5 MOHS,约与石英(Qartz)相同。

弹性(Elasticity):
玻璃是一种极具弹性的物质但是玻璃是易碎的(fragile),它会在承受过大的应力(stress)时破裂,而且事前无任何征兆。

杨氏模数(Young's Modulus, E):
杨氏模数代表的是如果欲使一片玻璃长期原长度的一倍,在理论上应加诸于此于玻璃上的张力(tensile force),其表示法是单位面积上的作用力。根据欧洲规范。 杨氏模数E=7*1010Pa=70GPa。

泊松比(Poisson's Ration,μ):
泊松比是样品在承受拉力後横后向变形的尺寸比。以建筑玻璃来讲μ=0.22。

耐压强度(Compressive Strength):
玻璃有很强的耐压强度,1000N/mm2=1000MPa。也就是说需要约10吨的负荷(load)才能击碎1立方公分的玻璃。

抗张强度(Tensile Strength):
当玻璃产生变形时(deflected),其一表面遭至压缩(compression),而另一表面是伸张(extension)。玻璃的抗张强度:
-普通回火玻璃约是40MPa(N/mm2)
-热处理玻璃约是120至200MPa(N/mm2),视玻璃的厚度、边缘处理、是否钻孔、挖槽而异。强化(tempered)及热硬化(heat-strengthened)玻璃就是增加了玻璃的抗张强度。

线性膨胀(Linear Expansion):
线性膨胀系数表示在温度变化1℃时,每一单位长度(mm)的变化量。此一系数的温度范围通常是20℃至300℃。玻璃的线性膨胀系数为9*10-6。
例:一片2公尺长的玻璃,在温度增加30℃时,其长度会增加2000*9*10-6*30=0.54mm。

热应力(Thermal Stress):
因为玻璃具有低的热导性(thermal conductivity),所以若是仅在一片玻璃的部分区域加热(heating)或是冷却(cooling),则可能造成热割裂(thermal breakage)。最常见的热割裂例子就是吸热玻璃(absorbent glass)的四边含于窗于而且受强烈日照,此时玻璃边缘的温度的昇高速度会较中央不含框的部分来得慢,造成中央部位与边缘很大的温度差,而产生破裂。在此种应用时,应特别注意安装的方式。此外,玻璃如果事先经过热处理(如强化),则可以允许(抵挡)150至200℃的温度差。

光学性能(Spectrophotometry):
1.辐射(Radiation):
当太阳辐射到玻璃表面时,部份穿透(transmitted),部份被吸收(absorbed)于玻璃的于度中,被吸收的部份最终会再向外侧及内侧分别辐射出(re-radiated),这些部份的能量与入射光能量之比值,定义了太阳光能的穿透率、反射率及吸收率。影响这些不同的「率」的因素为玻璃的颜色、厚度及(如果为反射玻璃)镀膜的种类与特性。
2.太阳能因子(Solar Factor):
太阳能因子又称太阳能系数,其代表的是穿过玻璃进入室内的总能量与入射光能的比值。进入室内的总能量就直接穿透部份与经过吸收後再内辐射部份的后合。
入射能量=100﹪
直接透过=83﹪
直接反射=8﹪
被吸收=9﹪
吸收後再外辐射=6﹪
吸收後再内辐射=3﹪后阳能因子=83+3=86﹪=0.86
计算根据:
-太阳位于水面上30度,与玻璃垂直
-太阳辐射强度750W于m2
-表面热交换系数,向室外,he=23W/m2℃;向室内,hi=8W/m2℃
3.遮蔽系数(Shading Coefficient):
某一片玻璃的遮蔽系数就是该玻璃的太阳能因子与在相同的环境情况下一片3mm透明清玻璃的太阳能因子的比值。遮蔽系数的数值较小,代表通过该玻璃的热量较低,也就是说该玻璃对太阳热能有较佳的「遮蔽」效果。
4.日光因子(Daylight Factor):
室内的亮度与室外的比值称之为日光因子。例:一个房间靠窗边的日光因子为0.10,远离窗边为0.01,在室外亮度为5000 lux(多云的阴天)之下,近窗处的亮度为500 lux,而远窗边则为50 lux。相同的房间,若是室外晴天时(20000 lux),产生近窗处2000 lux亮度,远窗处200 lux亮度。

热性能(Thermal Property):
1.热交换(Thermal Exchange):
玻璃通常用于隔间两于不同温度的区域,例如室内与室外之间的墙面。如同其他材质的墙面,热会由高温的区域传递至低温的区域,产生所谓的热交换。
2.热传递(Heat Transfer):
热传递有三种形式:
-传导(Conduction):在同一种物质或是相接触的两种物质之间,热会由较高温的部份传向较低温的部份。例:再铁棒的一端加热,另一端也会逐渐变热。热导性(conductivity)指的就是某物质本身传导热的能力。银、铜等都是具高热导性的物质;而塑胶、橡胶、木材等则是较差的热导体。
-对流(Convection):藉由气体或液体的自由流动而传递热的方式就叫做对流。例:用嘴吹风,将热茶吹凉。
-辐射(Radiation):所有物质都会放射红外线波。高温的物质放射出的红外线波。高温的物质放射出的红外线,其周遭的低温物质会因为吸收的这些红外线波而使温度增高。此种透过电磁波形式而且不需经由任何介质来传递热的方式就称为热辐射。深色物质较会吸收辐射热。例:穿着黑衣在夏天中午的大太阳下会热死人。
3.放射性(Emissivity):
指的是玻璃表面放射红外线波的能力,放射性愈小的物质愈不容易经由辐射来传热。一班玻璃的放射性约为0.89,所谓的Low-E(低辐射)玻璃则因为透过特殊材质的镀膜,可使其放射性降低至0.1左右。
4.热传导系数(U Value):
热传导系数指的是因为玻璃两侧的温度差而产生的热流失(heat lost)或热获得(heat gain),其单位为W/m2K(公制)或BTU/hrft2F(英制)。单层玻璃的热传导系数约为5.8W/m2K,也就是每一平方公尺面积的玻璃在温度差唯一度时会传递5.8瓦(焦耳/秒)的热量。因为玻璃的厚度所造成的差异非常小,可以忽略。U值愈小表示该玻璃的热绝缘性愈佳。根据ASHRAE规范,热传导系数又分为「冬天夜间」(winter nighttime)和「夏天白天」(summer daytime)两种:
-夏天白天的热传导系数的计算依据是室外温度32℃(89℉),室内温度24℃(75℉),室外风速12km/hr(7.5mph),太阳强度630W/m2(200BTU/hrft2)。台湾地处亚热带,玻璃外墙的应用计算应以夏天白天的热传导系数为主。
5.总热透过量(Relative Heat Gain,RHG):
总热透过量就是考虑遮蔽系数及热传导系数之後透过玻璃的热的总量。根据ASHRAE的规范,其计算公式后RHG(W/m2)=(630W/m2×遮蔽系数)+(8℃×夏天白天的热传导系数)。其中常数630为太阳入射强度(W/m2),常数8℃为是内外温度差。例:由以上计算是可以看出,遮蔽系数对总热透过量的影响较热传导系数(U值)大很多,因此在玻璃的隔热设计上首先应注重的是降低玻璃的遮蔽系数。