高隔熱隔聲真空玻璃幕墻的節能問題分析

　　玻璃用于幕墻最大的問題是節能。《公共建筑節能設計標準》發布實施以后，玻璃的節能問題就更為關鍵，該標準的發布實施對玻璃的節能性質提出了更高的要求。


    當前，市場上出現了許多節能玻璃品種。真空玻璃作為節能玻璃的重要一員由于其特殊的結構和優越的性能而具有其它節能玻璃不可替代的市場地位和作用。


    真空玻璃作為新一代節能玻璃，自北京新立基真空玻璃技術有限公司首次將其投放到國內市場以來得到了快速發展。目前已經有北京天恒大廈、清華大學超低能耗示范樓、樂瀾寶邸俱樂部等十多個建成項目使用了公司生產的真空玻璃。其中北京天恒大廈為高檔寫字樓工程。該樓地上22層，總建筑面積5萬7千多平方米，真空玻璃幕墻7000多平方米，真空玻璃窗2500平方米，所用真空玻璃傳熱系數小于1.2Wm-2K-1,計權隔聲量高于36dB。它是世界首座全真空玻璃大廈，也是世界首座大面積采用真空玻璃幕墻的大廈。


    1.真空玻璃傳熱性能優勢

    LOW-E中空玻璃是市場上運用最為普遍的節能玻璃品種。中空玻璃利用了空氣導熱系數低的特點。從傳熱學上講空氣雖然導熱系數較小，但畢竟還是要進行熱傳導，其它氣體包括惰性氣體也一樣。中空玻璃由于氣體傳熱占主導地位，使提高LOW-E玻璃性能來降低輻射熱的效果不明顯，用最好的LOW-E玻璃（如輻射率≤0.1）制造的中空玻璃，充以氬氣，K值也只能作到1.4Wm-2K-1左右。只有真空狀態才能消除氣體傳熱，使LOW-E玻璃的優勢充分發揮出來。


    1.1真空玻璃與中空玻璃的傳熱比較

    從原理上看真空玻璃可比喻為平板形保溫瓶，其與保溫瓶的相同點是兩層玻璃的夾層均為氣壓低于10-1Pa的真空，使氣體傳熱可忽略不計；二者內壁都鍍有低輻射膜，使輻射傳熱盡可能小。二者不同點：一是真空玻璃用于門窗必須透明或透光，不能像保溫瓶一樣鍍不透明銀膜，鍍的是不同種類的透明低輻射膜；二是從可均衡抗壓的圓筒型或球型保溫瓶變成平板，必須在兩層玻璃之間設置“支撐物”方陣來承受每平方米約10噸的大氣壓力，使玻璃之間保持間隔，形成真空層。“支撐物”方陣間距根據玻璃板的厚度及相關力學參數設計，在20mm-40mm之間。為了減小支撐物“熱橋”形成的傳熱并使人眼難以分辨出支撐物的存在，支撐物直徑很小，目前產品中的支撐物直徑在0.3mm-0.5mm之間，高度在0.1-0.2mm之間。


    1.2真空玻璃與中空玻璃K值比較

    真空玻璃最基本的品種是標準真空玻璃，即一塊普通浮法玻璃加上一塊低輻射鍍膜玻璃（LOW-E玻璃）。目前國內市場上有三種LOW-E玻璃可用于標準真空玻璃的生產。


2.真空玻璃的其它特點

    除傳熱系數比中空玻璃低之外，真空玻璃還兼有下列優點：


    2.1.由于熱阻高，防結露結霜性能更好

    2.2由于間隔是真空，因而具有下列優點：


    （1）隔聲性能好，特別是低頻段隔聲性能優于同樣厚度玻璃構成的中空玻璃

    （2）不存在中空玻璃存在的內結霧結露問題

    （3）不存在中空玻璃水平放置時氣體熱導變化問題

    （4）不存在中空玻璃運到高原低氣壓地區的脹裂問題

    2.3由于兩片玻璃形成剛性連結，抗風壓強度高于同等厚度玻璃構成的中空玻璃。比如，4mm玻璃構成的真空玻璃，抗風壓強度高于8mm厚玻璃，是4mm玻璃構成的中空玻璃的一倍半以上

    2.4由于是全玻璃材料密封，內部又加有吸氣劑，所用的LOW-E膜是“硬膜”，不是易氧化變質變色的離線“軟膜”，只要制造工藝和設備先進，真空玻璃使用壽命遠比用有機材料密封的中空玻璃長得多。


    2.5厚度比中空玻璃薄一倍以上，不僅可節省窗框材料，而且可以當成一片玻璃配合其它玻璃深加工技術組合成“夾層真空”、“真空+中空”、“自潔真空”等具有各種性能的“組合真空玻璃”。這種與其它深加工技術的兼容性，不僅可促進其它技術的發展，同時也正好可彌補真空玻璃的不足之處。例如目前還不能制造鋼化真空玻璃，但可利用組合技術來解決安全性問題。


    真空玻璃的上述優點使其具有綜合性能優勢。


    3.真空玻璃安全問題

    3.1.真空玻璃安全問題解決方案

    由于真空玻璃的生產需要在高溫爐內把玻璃加熱到450℃以上，因此鋼化玻璃和夾層玻璃不能直接用于真空玻璃的生產。那么，由兩片普通平板玻璃原片制成的真空玻璃就不符合建筑安全玻璃的要求，其應用就受到了很大限制。


3.2安全真空玻璃的性能特點

    安全真空玻璃除了滿足安全性要求以外，還有以下性能特點。


    （1）熱性能

    （2）隔聲性能

    （3）耐水性能和抗紫外線性能

    （4）組合新的功能

    4.真空玻璃在幕墻上的應用前景

    真空玻璃在幕墻上的應用還處在起步階段，目前還有許多問題有待我們去解決。但是，我們不能忽視真空玻璃在玻璃幕墻領域的巨大潛力。


    對于玻璃材料而言，當前真空玻璃的保溫隔熱性能已經處于領先的地位。從長遠來看，這種領先優勢還將不斷擴大。


    隨著科技的進步，在不遠的將來，我們能夠使用發射率更低的LOW-E玻璃，還能夠把真空玻璃支撐物的熱導做得更小。經過計算，如果我們使用發射率為0.05的LOW-E玻璃，并把現有支撐物的熱導在現有基礎上縮小一半，標準真空玻璃的K值可小于0.5Wm-2K-1；如果使用兩塊發射率0.05的LOW-E玻璃，加上一塊白玻做成雙真空層玻璃，其K值可小于0.3Wm-2K-1，而厚度可小于10mm。


    將來還有可能直接用鋼化玻璃加工真空玻璃，一方面有利于進一步降低真空玻璃的K值，另一方面使得真空玻璃的安全性能更高。


    總之，真空玻璃的發展，對于玻璃幕墻而言可能意味著一次革命。

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