制冷展示柜中空玻璃门结构设计要点的研究

摘 要：随着经济的发展，人们的生活水平逐步提升，制冷展示柜的应用场景不断增加，制冷展示柜的主要功能是用于各类需冷藏物品的制冷展示，展示效果的体现是基于制冷展示柜中的中空玻璃门，一般情况下，中空玻璃门失效的主要原因是玻璃破裂、门框受损、凝露，中空层有气体混入等。本文主要探究制冷展示柜中空玻璃结构设计的要点，从结构及受力等方面出发，指出设计要点。

关键词：制冷展示柜；中空玻璃门；结构；设计要点

中空玻璃一般由两层以上的平板玻璃构成，在制作中空玻璃门时，将中空玻璃四周用高强度的气密性复合粘结剂将玻璃与密封条等粘结，在玻璃中间注入干燥气体，并在柜内冲入干燥剂，以此保证空气的干燥度，中空玻璃根据具体的需求可选择不同的玻璃材质和玻璃厚度。通常来说，中空玻璃主要用于需要采暖、空调、防止噪音或结露以及需要无直射阳光和特殊光的建筑物上。广泛应用于宾馆、办公楼、学校、住宅、饭店、医院、商店等需要室内空调的场合。也可用于火车、汽车、轮船、冷冻柜的门窗等处。

在本研究中，重点参阅了相关的行业标准，并根据行业特点分析制冷展示柜中空玻璃门的结构特点。探究在进行中空玻璃门结构设计时所需要注意的设计要点，设计参数以及设计时应注意的事项，为中空玻璃门的设计提供理论支持。

一、制冷展示柜中空玻璃门的基本功能和结构

制冷展示柜门体主要由塑料框，中空玻璃和磁性门封组成，详见图1。

中空玻璃门是制冷展示柜实现冷藏、冷冻功能的重要部件，中空玻璃门主要分为隐形玻璃门结构和明框玻璃门结构。

明框玻璃门结构指的是，玻璃周边全部包有边框，边框中的卡槽可以确保玻璃始终在边框内，为了美观，可以在边框上天添加一定的装饰，进而形成不同的风格。明框玻璃门中采用的中空玻璃，根据使用数量可以分为单中空玻璃和双中空玻璃两种。

隐形框玻璃门结构指的是，展示柜上的门框全部被玻璃所遮挡，从展示柜的正面看，全部都是玻璃，隐形框玻璃门展示柜的设计风格主要通过最外层玻璃上的丝印来体现。

隐形框玻璃门的中空玻璃，玻璃主要为飞边结构，如图2所示。

（一）门框

中空玻璃的配置

在制冷展示柜中，low-e膜在中空玻璃中的位置将会队制冷展示柜的制冷效果产生极大的影响，经过测试后可以发现，在制冷柜制冷工艺相同的情况下，low-e膜的位置不同，那么制冷柜的隔热效果也不同。

二、中空玻璃门的使用工况及载荷分析

中空玻璃门内密封的干燥气体极易受到外界气压、温度的影响，外界的压差会对制冷展示柜的中空玻璃以及周邊的密封胶产生载荷，载荷可以根据压差计算获得，载荷与压差的关系是载荷等于中空玻璃间隔层装密封时的气压乘以中空玻璃门在运输或使用时的温度减去中空玻璃间隔层封装密封时的温度差。

比如某一类中空玻璃门在工厂内被加工生产时，当时的气体温度为32摄氏度，沿海地区的大气压均认定为是一个标准大气压（100Kpa），该制冷展示柜的温度设定为零下15摄氏度，如果玻璃表面不加热，则气体的平均温度均为0摄氏度，经计算可以发现中空玻璃门内的企业为111.7Kpa。

三、制冷展示柜中空玻璃门体的设计及控制

中空玻璃门的隔热系数设计主要是依照设计需求跟实际需要，参照使用场景的温度和湿度以及制冷展示柜的制冷方式，如部分制冷柜采取直冷的制冷方式，还有部分制冷柜采取风冷的制冷方式，除此外，隔热设计还与中空玻璃门体的用途有关，根据隔热玻璃门主要用于冷冻还是冷藏来判定中层玻璃的厚度以及密封条的类型，计算中空玻璃门的U值和表层玻璃的凝露，通过计算、测试及产品成本要求，配置中空玻璃，决定玻璃种类以及气体的填充种类，和玻璃门表面是否应用电加热处理凝露等。

四、影响玻璃门表面温度的因素及防凝露措施

1.中空玻璃材料的物理性能

普通材质的玻璃对远红外线热辐射的反射率低，热量吸收后，会逐渐向低温传递；具备Low-e膜的玻璃的反射情况较好，可以降低热辐射的吸收。数据显示，中空玻璃对单层玻璃的导热系数低得多，所以在选择制冷展示柜的玻璃时，普遍选择中空玻璃，当中空玻璃表面有凝露现象时，玻璃的反射率会大大降低，因此，在进行中空玻璃门结构设计时，应重点制定相关的防凝露措施。

2.中空玻璃气体的热物理性质

填充在中空玻璃内的气体需符合行业的标准和安全要求，常用的气体主要包括干燥空气、氪气、氩气等，如果气体含水量较高，则极容易在使用过程中出现玻璃表面凝露等现象。因此在进行气体填充时，应主要保持气体和周围环境干燥，氪气和氩气都属于惰性气体，惰性气体比一般的空气重量要重，且导热系数低于空气，在使用时，会在很大程度上降低热传导损失和对流损失，因此，当前的制冷展示柜的中空玻璃门中的填充气体，大多选择惰性气体，且惰性气体的填充比例搞到97%以上，此举最直接的效果是有效防止凝露和节约制冷柜的能源。

总结

当前，制冷展示柜普遍采用中空玻璃门结构，部分采用普通中空玻璃，部分在中空玻璃门填充惰性气体。Low-e膜是制冷展示柜中空玻璃的主要组成部分。当制冷展示柜生产地的气压与使用地的气压相差较大时，在进行结构设计时，可采用非钢化玻璃，并且在使用中制定一定的压力平衡措施，以保证制冷展示柜的制冷效果，延长制冷展示柜的使用寿命。

参考文献

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[2]D.皮茨，L.西索姆著，葛新石译.传热学科学出版社.麦格劳-希尔教育集团，2002

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[4]GB/T21001.2-2007.陈列柜.第2部分.分类、要求和试验条件.中国标准出版社，2007

作者简介：

周文通（1981年9月）男；民族：汉族；籍贯：广东省河源市；职称：拟申请中级工程师；学历：大学本科；研究方向：结构设计。（身份证号：441623198109261033）