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真空玻璃——高效节能建筑的首选

时间:2018-09-07 15:59来源:中国建筑装饰材料网 作者:admin 点击:
真空玻璃保温隔热性能在目前已有的保温材料中居领先地位,在隔声、抗结露等其他方面性能也十分优越。由于其良好的保温隔热性能,可广泛应用在建筑门窗、玻璃幕墙及冷链行业(
真空玻璃保温隔热性能在目前已有的保温材料中居领先地位,在隔声、抗结露等其他方面性能也十分优越。由于其良好的保温隔热性能,可广泛应用在建筑门窗、玻璃幕墙及冷链行业(如冰箱、冰柜、冷库等)。


天恒大厦

    天恒大厦工程是世界上第一座全真空玻璃大厦。

1. 真空玻璃介绍

真空玻璃是继中空玻璃之后研发出的一种新型节能玻璃,它基于保温瓶原理,将两片玻璃四周密封,其中一片或两片玻璃采用Low-E玻璃,中间层抽真空,间隙为0.1~0.2mm,其中置有规则排列的微小支撑物来承受每平方米约10吨的大气压力。由于内部抽真空,有效隔绝了气体对流传热和声波的传播,Low-E玻璃的低辐射特性极大地降低了由温差引起的辐射传热。因此,真空玻璃具有优越的保温及隔声性能,可广泛用做建筑门窗玻璃、幕墙玻璃及冰箱冰柜的隔热玻璃门等。

2.真空玻璃的特点

2.1 内部高真空度

真空玻璃中心部位传热由辐射传热和支撑物传热及残余气体传热三部分构成。为了减小辐射传热,一般采用一片或两片Low-E玻璃,在兼顾其他光学性能要求的条件下,Low-E玻璃辐射率越低越好。支撑物热导与支撑物半径、高度和间距有关,在支撑物应力不超标的情况下,间距越大,支撑物热导越小。残余气体热导与内部真空度密切相关,根据理论计算,内部气体压强小于1.0×10-2Pa,时,残余气体热导可以忽略不计。

新立基公司通过严格控制真空玻璃生产工艺,使内部气体压强控制在1.0×10-2Pa左右。随机从产品中选取两块样品,吸气剂激活后,由意大利著名吸气剂生产商赛斯集团测试的内部气体压强分别是1.67×10-2Pa和8.61×10-3Pa,使残余气体的热导可以忽略不计。样品内部压力分布相似也是生产过程稳定性的标志。

2.2 放置吸气剂

吸气剂也叫消气剂,主要作用是在短时间内提高真空空间的真空度,并在长时间内维持所要求的真空度。

真空玻璃的寿命关键在于玻璃内部真空度,真空度一旦破坏,寿命随之终结。为了保证真空玻璃50年的使用寿命,除了对密封材料、内部使用的支撑物严格控制外,还必须放置吸气剂,吸收真空玻璃内表面放出的气体和从外部渗透进的气体,从而保证真空玻璃的使用寿命。

将置有吸气剂的真空玻璃样品长期放置在北京室外,使其经受阳光辐射和温差变换,定期测试样品热导,经过2900天(约8年)的气候循环测试,置有吸气剂的真空玻璃热导变化很小,如图3所示。说明内部气体压强变化很小,吸气剂将样品放出的气体几乎全部吸收。通过此项测试证明,置有吸气剂的真空玻璃,能长期保持良好的真空寿命。

经过理论计算,新立基目前使用的吸气剂种类和质量,可以保证其50年真空寿命。

2.3 使用无机封边材料

中空玻璃周边使用有机密封胶密封,长时间阳光照射后,容易出现老化开裂现象,造成中空玻璃失效。真空玻璃不同于中空玻璃,真空玻璃周边选用的封边材料是广泛应用于电子显像管、VFD、PDP等电真空器件的玻璃钎焊料,熔封后形成玻璃态,具有优异的真空密封性能。经过高温高湿和气候耐久性循环测试后,真空玻璃热导基本不变。

3. 真空玻璃优势

3.1 低U值

U值(传热系数),一般指在没有太阳辐射条件下的冬季传热系数。U值越低,单位时间通过单位面积玻璃传递的热量越少,保温性能越好。

真空玻璃依靠真空层的特殊结构,有效阻隔室内外热量传导,传热系数远远低于传统中空玻璃。以北京地区为例,通过玻璃窗传递的热量,真空玻璃比普通中空玻璃减少70%,比低辐射中空玻璃减少57%。显著减少了空调电耗及污染物和温室气体的排放,减少了环境污染。真空玻璃与中空玻璃U值对比如表1所示。

表1 真空玻璃与中空玻璃U值对比
序号 产品类型 传热系数U
W/(㎡·K)
1 中空玻璃 2.8
2 Low-E中空玻璃 2.0
3 真空玻璃 0.6
 
3.2 隔声降噪,远离噪音

随着都市人口的密集增长和交通运输工具的增多,噪声污染日益严重,直接对人产生危害。真空玻璃由于真空层的存在,有效地阻隔了声音的传递,特别是对于穿透性较强的声波中低频率,效果十分显著。我公司针对商务写字楼、医院等工程项目可提供复合真空玻璃隔声窗, 隔声量最高可达42dB,与其他玻璃相比具有明显的优势。

3.3 厚度减薄,节约框材

由于真空玻璃真空层的厚度为0.1~0.2mm,相比于中空玻璃9mm或者12mm的中空层厚度,几乎可以忽略。极大地减少了窗框型材的使用,同时减轻了门窗重量,方便了用户使用。

3.4 超长寿命,保持品质

由于真空玻璃封边材料和内部支撑物均为无机材料,且加工过程中经过严格的高温真空排气,每片成品出厂前必须经过专有仪器检验,在高温、低温、高湿、紫外线照射等恶劣环境下,不会产生性能衰减、老化失效等问题,且真空层内部放置有吸气材料,经过严格的理论计算,设计寿命在50年以上。由于真空层的作用,Low-E玻璃的膜层不易被空气氧化,能得到更好的保护。

3.5 远离结露,保持通透

结露是指物体表面温度低于附近空气露点温度时表面出现冷凝水的现象。以室内温度 20℃,相对湿度为70%为例,Low-E中空玻璃和Low-E真空玻璃室内表面结露时临界室外温度见表2。可见,当室外温度低于-1.6℃时,Low-E中空玻璃内表面就结露了,当室外温度低于-52℃时,真空玻璃内表面才会出现大面积结露。

真空玻璃四周密封,内部为真空状态,其内部不存在结露的可能。此外,在室外温度较低的情况下,真空玻璃室内侧表面温度高于中空玻璃。正常情况下,真空玻璃室内侧表面温度高于露点,所以在室外温度降到很低时,真空玻璃也不会结露,其性能比较如表2所示。

表2中空玻璃和真空玻璃结露性能比较

玻璃类型 U值
W/(m2·K)
室内结露时室外温度
 Low-E中空玻璃 2.0 -1.6℃
 Low-E真空玻璃 0.6 -52℃ 
3.6 地域性广,应用广泛

由于具有阻隔热量传递的能力,真空玻璃可以应用于各个行业,如建筑行业和“冷链”行业等;由于内部为真空状态,所以真空玻璃可以应用于平原以及高海拔地区,不存在中空玻璃运到高原低气压地区的胀裂问题;同时,可以应用于建筑物的立面、斜面以及平面采光顶等部位,不存在中空玻璃平放时气体对流传导大大增加的问题。

4. 工程应用

新立基是一家专业从事真空玻璃研发、生产和销售的公司,在中国最早实现了真空玻璃工业化生产,是目前国内最大的真空玻璃企业。经过十余年的发展已经成为世界范围内真空玻璃产业化龙头企业,目前正在建设年产能达50万㎡的自动化真空玻璃生产线。

到目前为止,新立基真空玻璃产品已成功应用于多个项目,如图4所示。例如,清华超低能耗楼(2004年),世界第一座全真空玻璃大厦天恒大厦(2005年),长河湾碧河花园高档住宅(2006年)、生命科学院(2006年)等著名工程,2007年以前的真空玻璃产品,由于技术限制,没有放入吸气剂,但由于采用了高温烘烤排气工艺,到现在为止,真空玻璃仍具有较好的性能。2007年以后的工程有北京奥运绿色微能耗幼儿园、河北省建设服务中心、长沙滨江文化园、郑州图书馆、建科院零能耗示范楼、青岛大荣世纪综合楼、秦皇岛“在水一方”被动房示范楼,在德国、瑞士也建成了一些示范工程。这些工程积累了真空玻璃实际应用的经验,也成为一系列优秀的节能建筑示范项目。

 (侯玉芝、许海凤、唐健正、郑杰,北京新立基真空玻璃技术有限公司)

(责任编辑:admin)

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