真空玻璃的性能介绍

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)中国新型建筑材料工业杭州设计研究院 作者:汤小慧

  真空玻璃采用二片平板玻璃用低熔点玻璃将四边密封起来,中间抽真空。它基本消除了玻璃间气体的导热和对流传热,其保温隔热性、防结露结霜性、隔声降噪性、抗风压性、耐久性优良,是一种优于中空玻璃的节能产品。

  真空玻璃是一种透明、节能型高科技深加工产品,其生产技术涉及真空技术、材料科学、机械与自动化技术、精密测量技术等科技领域。它可广泛应用于建筑物及车船门窗、保温箱柜( 如:展示柜、冷藏柜)、平板式太阳能集热板等各种需要透明隔热材料的领域。

  真空玻璃是基于真空杜瓦瓶( 保温瓶)原理拓展而来的,中间的真空层阻断了传导和对流,具有超保温、防结露结霜、隔声等功能,是可替代中空玻璃的一种新型绿色环保产品。

1、国内外真空玻璃现状

  有关记录真空玻璃的文献最早出现在1913 年,是一份专利文献。其后,国内外研究者在此基础上又相继发表了许多专利和科研成果,主要介绍玻璃板的支撑方法。真空玻璃经过几十年的研究,已取得了很大的进展。支撑物材料及排列、封边、封口、抽真空的技术逐步成熟,特别是支撑物材料已从玻璃发展到合金。支撑物形状大多数是圆柱状,此外还有方形、椭圆形、线状、格子状等。制造支撑物的材料可以是不锈钢、碳化钨钢、铬钢、铝合金、镍、钼、钽、陶瓷等。

  日本板硝子玻璃公司最先从澳大利亚引进专利技术,并于1996 年在京都工厂内建立了年产量6 万m2 真空玻璃生产线,1998 年又提高到24 万m2。1998 年在日本茨城县建材中心又投资20 亿日元,建成年产量24 万m2 的真空玻璃工厂,使该公司真空玻璃的年产量接近50 万m2,销售额100 亿日元。我国于1998 年成立的青岛新立基真空玻璃公司,利用国内设备和原材料完成产品的工艺和设备的工业化试验,并开始批量生产。2001 年3 月北京新立基真空玻璃技术有限公司成立,并成立了我国第1 个真空玻璃技术研究所,在进一步改进工艺、设备自动化,提高产品质量和数量的基础上,2004 年在北京建成了年产量5 万m2 的真空玻璃自动化生产线。2005年新建了第2 条生产线,年产量提高到15 万m2。始建于1992 年的青岛亨达玻璃集团旗下的青岛亨达实业有限公司历经4 年的研究开发,解决了规模化生产的关键技术,形成具有自主知识产权的成套生产工艺技术,并开发了相关的C 型支撑物、红外聚焦封口和封边等专用设备。该公司在国内率先建成年产5 万m2 的生产线,目前,正在建设一条年产30 万m2 的生产线。

2、真空玻璃的性能

  真空玻璃采用二片平板玻璃用低熔点玻璃将四边密封起来,其中一片玻璃上有一排排气管,排气管与该片玻璃也用低熔点玻璃密封。二片玻璃板间隙为0.1~0.2 mm,为使玻璃在真空状态下能承受大气压力,二片玻璃板之间放置有微小支撑物,支撑物用金属或非金属材料制成,均匀分布。由于支撑物非常小,不会影响玻璃的透光性。

(1)保温隔热性

  热量传递通过传导、对流、辐射3 种方式进行。真空玻璃中间的真空层将传导和对流传递的热量降至很低,以至于可以忽略不计,低辐射膜玻璃可减少辐射传热。而中空玻璃中的空气层仍存在气体的热传导。因此,真空玻璃比中空玻璃具有更好的保温隔热性能( 见表1)。

表1 真空玻璃、中空玻璃保温隔热性能比较

真空玻璃、中空玻璃保温隔热性能比较

(2)防结露结霜性

  由于真空玻璃热绝缘系数高,室内一侧的玻璃表面温度下降少,因此可大幅度防止结露结霜现象。与相同条件下的中空玻璃相比,真空玻璃开始结露的温度要比中空玻璃低得多( 见表2)。

表2 真空玻璃和中空玻璃防结露结霜性能比较

 真空玻璃和中空玻璃防结露结霜性能比较

(3)隔声降噪性

  由于真空玻璃特有的结构,它能有效克服中空玻璃在中低频段容易产生共鸣的弱点,发挥其良好的隔声效果。在大多数频段,特别是中低频段,真空玻璃的隔声性能优于中空玻璃( 见表3)。

表3 真空玻璃和中空玻璃隔声降噪性能比较

真空玻璃和中空玻璃隔声降噪性能比较

(4)抗风压性

  由于真空玻璃是将二片玻璃牢固结合成的结合体,刚性很好,一般来说它的抗风压性能是同样玻璃厚度制成的中空玻璃的1.5 倍。

(5)耐久性( 见表4)

表4 普通真空玻璃环境寿命试验结果

普通真空玻璃环境寿命试验结果 

  从表4 可见,真空玻璃在苛刻的条件下,其热绝缘系数变化均在2%以下,可以认为它是长期稳定和耐久的。

3、真空玻璃的节能效果

  在建筑门窗中,节能隔声真空玻璃是继单层玻璃、中空玻璃之后,国际上推崇的第三代门窗玻璃,是目前最有效的节能门窗材料之一。

  与双层玻璃相比,采用真空玻璃后,窗户的传热系数由4.0 W(/ m·2 K)下降到2.23 W(/ m·2 K)。窗户的传热耗热占建筑物总耗热比例由20.37%下降到13%,建筑物节能率由36.2%提高到42.7%。

  与中空玻璃相比,真空玻璃窗户的传热耗热占建筑物总耗热比例由15.1%下降到13%,建筑物节能率由41.0%提高到42.7%。

  如采用低辐射真空玻璃,窗户的保温性能将大大地提高,节能效果更加明显。建筑门窗采用单面低辐射真空玻璃或低辐射真空中空玻璃,该塑钢窗的传热系数由普通真空玻璃的2.23W(/ m·2 K)下降到1.56 W(/ m2·K)或1.09 W(/ m2·K)。建筑物节能率则由42.7%提高到45.1%或51.6%。

4、结语

  (1)采用真空玻璃可大幅度地提高窗户保温性能和建筑节能效果,同时又具备防结露结霜和降低噪声等功能。

  (2)真空玻璃是近年来出现的新型深加工玻璃,在今后的应用中还有许多技术问题需进一步完善,也会有一些新的问题出现,需要更多的企业和专家学者共同合作,形成一个有序竞争的市场。

  (3)真空玻璃的质量控制是其发展的关键。要逐步制定相应的行业或国家标准,严格按标准执行。

  (4)真空玻璃目前的产品价格是中空玻璃的3~4 倍,除了企业要做好成本控制外,还需国家相关政策的扶持,以缩短市场的导入期,使真空玻璃能尽早推广普及。

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