Kính hộp double glazing IGU là gì? Cấu tạo 2-3 lớp kính + spacer + khí Ar
Kính hộp IGU (Insulating Glass Unit) là tổ hợp từ 2 hoặc 3 lớp kính ghép song song, ngăn cách bởi thanh spacer, bịt kín bằng sealant và nạp khí khô (không khí hoặc khí Ar) vào khoang trống giữa các lớp nhằm cách nhiệt và cách âm. Tiêu chuẩn sản xuất chính: EN 1279 (châu Âu), ASTM E2190 (Mỹ).
Định nghĩa và tên gọi
IGU là viết tắt của Insulating Glass Unit — đơn vị kính cách nhiệt. Tại Việt Nam còn gọi là kính hộp, kính 2 lớp, kính double glazing. Triple glazing (kính 3 lớp) cũng thuộc họ IGU. Kính hộp không phải là một loại kính riêng biệt mà là một hệ thống lắp ghép kính tạo khoang không khí hoặc khí trơ cách nhiệt.
Cấu tạo chi tiết từng thành phần
1. Lớp kính ngoài (outer pane)
Lớp kính tiếp xúc môi trường bên ngoài. Thường là kính cường lực 4–8mm để chịu tải trọng gió và va đập. Có thể là kính Low-E (phủ lớp oxide bạc mặt trong — gọi là mặt #2 tính từ ngoài vào) để phản xạ nhiệt mặt trời. Có thể là kính phản quang hoặc kính màu tùy thẩm mỹ công trình.
2. Spacer (thanh cách) — thành phần quyết định chất lượng IGU
Spacer là thanh rỗng chạy theo chu vi tấm kính, tạo khoảng cách cố định giữa 2 lớp kính. Vật liệu spacer ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng cách nhiệt cạnh (edge seal):
- Spacer nhôm truyền thống: dẫn nhiệt cao (λ=160 W/m·K), tạo “cold edge” — cầu nhiệt tại cạnh kính làm giảm U-value thực tế. Phổ biến và rẻ nhất.
- Spacer thép không gỉ (SS): dẫn nhiệt thấp hơn nhôm (λ=16 W/m·K), cải thiện đáng kể cạnh nhiệt. Giá cao hơn nhôm 20–30%.
- Warm-edge spacer (nhựa composite/TPS): dẫn nhiệt rất thấp (λ=0,1–1 W/m·K), loại bỏ cầu nhiệt tại cạnh. Tiêu chuẩn cho IGU hiệu suất cao (Low-E triple).
Bên trong spacer chứa chất hút ẩm (silica gel hoặc molecular sieve) hấp thụ độ ẩm còn lại trong khoang khí, ngăn đọng sương bên trong IGU.
3. Khoang khí giữa (cavity / gap)
Khoảng cách giữa 2 lớp kính thường 6–20mm. Khoang rộng hơn không nhất thiết cách nhiệt tốt hơn vì đối lưu khí tăng khi khoang quá rộng:
- Khoang 6mm: giảm đối lưu tốt nhưng U-value kém hơn khoang 12–16mm
- Khoang 12–16mm: tối ưu cân bằng giữa cản dẫn nhiệt và cản đối lưu với không khí
- Khoang nạp khí Ar: hiệu quả nhất ở 12–16mm, Ar dẫn nhiệt thấp hơn không khí 34%
- Khoang nạp khí Kr (krypton): hiệu quả nhất ở 8–12mm, dẫn nhiệt thấp hơn Ar, nhưng chi phí rất cao
4. Lớp kính trong (inner pane)
Lớp kính tiếp xúc không gian nội thất. Thường là kính cường lực hoặc kính laminé cường lực (cho mặt dựng yêu cầu an toàn cả 2 phía). Lớp kính trong ảnh hưởng đến nhiệt độ bề mặt trong nhà — với Low-E đặt tại mặt #3, nhiệt độ bề mặt trong có thể đạt 17–18°C khi ngoài trời -10°C (thay vì 8–10°C với kính đơn).
5. Hệ thống bịt kín (sealant system)
IGU dùng 2 lớp sealant: lớp 1 (primary seal) là butyl rubber bịt kín sơ bộ ngăn khí Ar thoát ra; lớp 2 (secondary seal) là polysulfide hoặc silicone cấu trúc giữ kết dính cơ học và ngăn hơi ẩm thâm nhập. Chất lượng sealant quyết định tuổi thọ IGU (15–25 năm).
Ký hiệu quy ước cấu hình IGU
Cách đọc ký hiệu chuẩn: [kính ngoài] / [khoang] / [kính trong]
- 4/12Ar/4: kính 4mm — khoang 12mm khí Ar — kính 4mm. Chiều dày tổng: 4+12+4=20mm
- 6/16Ar/6: kính 6mm — khoang 16mm khí Ar — kính 6mm. Chiều dày tổng: 28mm
- 6LE/16Ar/6: kính 6mm Low-E — khoang 16mm Ar — kính 6mm
- 6LE/16Ar/4/12Ar/4: triple IGU: kính 6mm Low-E, khoang 16mm, kính 4mm, khoang 12mm, kính 4mm
Nguyên lý cách nhiệt của IGU
IGU cách nhiệt qua 3 cơ chế: (1) lớp kính cản dẫn nhiệt trực tiếp; (2) khoang khí khô cản đối lưu nhiệt; (3) phủ Low-E cản bức xạ hồng ngoại. Khoang khí khô (dew point < -40°C) là then chốt — độ ẩm trong khoang là 0, loại bỏ đọng sương. Khí Ar thay thế không khí vì dẫn nhiệt thấp hơn (λ_Ar = 0,0163 W/m·K so với λ_air = 0,026 W/m·K).
U-value của các cấu hình IGU phổ biến
| Cấu hình | U-value (W/m²K) | Ghi chú |
|---|---|---|
| Kính đơn 6mm | ~5,8 | Không cách nhiệt |
| IGU 4/12air/4 | ~2,8 | Khoang không khí |
| IGU 4/12Ar/4 | ~2,7 | Khoang khí Ar |
| IGU Low-E 4/12Ar/4 | ~1,1–1,4 | Lớp Low-E mặt #2 hoặc #3 |
| Triple IGU Low-E | ~0,6–0,8 | 3 lớp kính, 2 khoang Ar |
Câu hỏi thường gặp
- IGU và double glazing có phải cùng một thứ không?
- Double glazing (kính 2 lớp) là dạng phổ biến nhất của IGU. IGU là thuật ngữ tổng quát bao gồm cả triple glazing (3 lớp). Trong thực tế tại Việt Nam, “kính hộp” thường chỉ IGU 2 lớp.
- Khí Ar trong IGU có thoát ra theo thời gian không?
- Có thể thoát rất chậm qua sealant — khoảng 0,5–1% mỗi năm theo tiêu chuẩn EN 1279. Sau 20–25 năm, lượng Ar còn lại khoảng 75–80%, hiệu quả cách nhiệt vẫn duy trì tốt. Thất thoát nhanh xảy ra khi sealant bị hỏng.
- Làm sao biết IGU bị hỏng (sealant thất bại)?
- Dấu hiệu rõ nhất: đọng sương hoặc vết nước bên trong khoang kính (không lau được từ ngoài). Xảy ra khi sealant không còn ngăn được hơi ẩm thâm nhập vào khoang khí. IGU hỏng cần thay toàn bộ — không sửa được.
- Spacer warm-edge đáng đầu tư không?
- Đáng đầu tư cho dự án yêu cầu U-value thấp (phòng sạch, phòng lạnh, tòa nhà tiết kiệm năng lượng cao). Warm-edge spacer tăng U-value cạnh từ 1,0 xuống còn 0,6–0,7 W/m²K. Chênh lệch giá khoảng 50.000–100.000 đ/m² so với spacer nhôm thường.
- IGU có dùng được ngoài trời không?
- Có — IGU được thiết kế cho ứng dụng ngoại thất (mặt dựng, cửa sổ). Sealant polysulfide/silicone chịu UV và thời tiết 15–25 năm. Cần bảo vệ cạnh kính khỏi nước đọng kéo dài và thay thế khi phát hiện đọng sương bên trong.