1. 真空玻璃介紹

 

真空玻璃是繼中空玻璃之后研發出的一種新型節能玻璃，它基于保溫瓶原理，將兩片玻璃四周密封，其中一片或兩片玻璃采用Low-E玻璃，中間層抽真空，間隙為0.1～0.2mm，其中置有規則排列的微小支撐物來承受每平方米約10噸的大氣壓力。由于內部抽真空，有效隔絕了氣體對流傳熱和聲波的傳播，Low-E玻璃的低輻射特性極大地降低了由溫差引起的輻射傳熱。因此，真空玻璃具有優越的保溫及隔聲性能，可廣泛用做建筑門窗玻璃、幕墻玻璃及冰箱冰柜的隔熱玻璃門等。

 

2.真空玻璃的特點

 

2.1 內部高真空度

 

真空玻璃中心部位傳熱由輻射傳熱和支撐物傳熱及殘余氣體傳熱三部分構成。為了減小輻射傳熱，一般采用一片或兩片Low-E玻璃，在兼顧其他光學性能要求的條件下，Low-E玻璃輻射率越低越好。支撐物熱導與支撐物半徑、高度和間距有關，在支撐物應力不超標的情況下，間距越大，支撐物熱導越小。殘余氣體熱導與內部真空度密切相關，根據理論計算，內部氣體壓強小于1.0×10-2Pa，時，殘余氣體熱導可以忽略不計。

 

新立基公司通過嚴格控制真空玻璃生產工藝，使內部氣體壓強控制在1.0×10-2Pa左右。隨機從產品中選取兩塊樣品，吸氣劑激活后，由意大利著名吸氣劑生產商賽斯集團測試的內部氣體壓強分別是1.67×10-2Pa和8.61×10-3Pa，使殘余氣體的熱導可以忽略不計。樣品內部壓力分布相似也是生產過程穩定性的標志。

 

2.2 放置吸氣劑

 

吸氣劑也叫消氣劑，主要作用是在短時間內提高真空空間的真空度，并在長時間內維持所要求的真空度。

 

真空玻璃的壽命關鍵在于玻璃內部真空度，真空度一旦破壞，壽命隨之終結。為了保證真空玻璃50年的使用壽命，除了對密封材料、內部使用的支撐物嚴格控制外，還必須放置吸氣劑，吸收真空玻璃內表面放出的氣體和從外部滲透進的氣體，從而保證真空玻璃的使用壽命。

 

將置有吸氣劑的真空玻璃樣品長期放置在北京室外，使其經受陽光輻射和溫差變換，定期測試樣品熱導，經過2900天（約8年）的氣候循環測試，置有吸氣劑的真空玻璃熱導變化很小，如圖3所示。說明內部氣體壓強變化很小，吸氣劑將樣品放出的氣體幾乎全部吸收。通過此項測試證明，置有吸氣劑的真空玻璃，能長期保持良好的真空壽命。

 

經過理論計算，新立基目前使用的吸氣劑種類和質量，可以保證其50年真空壽命。

 

2.3 使用無機封邊材料

 

中空玻璃周邊使用有機密封膠密封，長時間陽光照射后，容易出現老化開裂現象，造成中空玻璃失效。真空玻璃不同于中空玻璃，真空玻璃周邊選用的封邊材料是廣泛應用于電子顯像管、VFD、PDP等電真空器件的玻璃釬焊料，熔封后形成玻璃態，具有優異的真空密封性能。經過高溫高濕和氣候耐久性循環測試后，真空玻璃熱導基本不變。

 

3. 真空玻璃優勢

 

3.1 低U值

 

U值（傳熱系數），一般指在沒有太陽輻射條件下的冬季傳熱系數。U值越低，單位時間通過單位面積玻璃傳遞的熱量越少，保溫性能越好。

 

真空玻璃依靠真空層的特殊結構，有效阻隔室內外熱量傳導，傳熱系數遠遠低于傳統中空玻璃。以北京地區為例，通過玻璃窗傳遞的熱量，真空玻璃比普通中空玻璃減少70%，比低輻射中空玻璃減少57%。顯著減少了空調電耗及污染物和溫室氣體的排放，減少了環境污染。真空玻璃與中空玻璃U值對比如表1所示。

 

表1 真空玻璃與中空玻璃U值對比

序號 產品類型 傳熱系數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 隔聲降噪，遠離噪音

 

隨著都市人口的密集增長和交通運輸工具的增多，噪聲污染日益嚴重，直接對人產生危害。真空玻璃由于真空層的存在，有效地阻隔了聲音的傳遞，特別是對于穿透性較強的聲波中低頻率，效果十分顯著。我公司針對商務寫字樓、醫院等工程項目可提供復合真空玻璃隔聲窗， 隔聲量最高可達42dB，與其他玻璃相比具有明顯的優勢。

 

3.3 厚度減薄，節約框材

 

由于真空玻璃真空層的厚度為0.1～0.2mm，相比于中空玻璃9mm或者12mm的中空層厚度，幾乎可以忽略。極大地減少了窗框型材的使用，同時減輕了門窗重量，方便了用戶使用。

 

3.4 超長壽命，保持品質

 

由于真空玻璃封邊材料和內部支撐物均為無機材料，且加工過程中經過嚴格的高溫真空排氣，每片成品出廠前必須經過專有儀器檢驗，在高溫、低溫、高濕、紫外線照射等惡劣環境下，不會產生性能衰減、老化失效等問題，且真空層內部放置有吸氣材料，經過嚴格的理論計算，設計壽命在50年以上。由于真空層的作用，Low-E玻璃的膜層不易被空氣氧化，能得到更好的保護。

 

3.5 遠離結露，保持通透

 

結露是指物體表面溫度低于附近空氣露點溫度時表面出現冷凝水的現象。以室內溫度 20℃，相對濕度為70%為例，Low-E中空玻璃和Low-E真空玻璃室內表面結露時臨界室外溫度見表2。可見，當室外溫度低于-1.6℃時，Low-E中空玻璃內表面就結露了，當室外溫度低于-52℃時，真空玻璃內表面才會出現大面積結露。

 

真空玻璃四周密封，內部為真空狀態，其內部不存在結露的可能。此外，在室外溫度較低的情況下，真空玻璃室內側表面溫度高于中空玻璃。正常情況下，真空玻璃室內側表面溫度高于露點，所以在室外溫度降到很低時，真空玻璃也不會結露，其性能比較如表2所示。

 

表2中空玻璃和真空玻璃結露性能比較

 

玻璃類型 U值

W/(m2·K) 室內結露時室外溫度

 Low-E中空玻璃 2.0 -1.6℃

 Low-E真空玻璃 0.6 -52℃  3.6 地域性廣，應用廣泛

 

由于具有阻隔熱量傳遞的能力，真空玻璃可以應用于各個行業，如建筑行業和“冷鏈”行業等；由于內部為真空狀態，所以真空玻璃可以應用于平原以及高海拔地區，不存在中空玻璃運到高原低氣壓地區的脹裂問題；同時，可以應用于建筑物的立面、斜面以及平面采光頂等部位，不存在中空玻璃平放時氣體對流傳導大大增加的問題。

 

4. 工程應用

 

新立基是一家專業從事真空玻璃研發、生產和銷售的公司，在中國最早實現了真空玻璃工業化生產，是目前國內最大的真空玻璃企業。經過十余年的發展已經成為世界范圍內真空玻璃產業化龍頭企業，目前正在建設年產能達50萬㎡的自動化真空玻璃生產線。

 

到目前為止，新立基真空玻璃產品已成功應用于多個項目，如圖4所示。例如，清華超低能耗樓（2004年），世界第一座全真空玻璃大廈天恒大廈（2005年），長河灣碧河花園高檔住宅（2006年）、生命科學院（2006年）等著名工程，2007年以前的真空玻璃產品，由于技術限制，沒有放入吸氣劑，但由于采用了高溫烘烤排氣工藝，到現在為止，真空玻璃仍具有較好的性能。2007年以后的工程有北京奧運綠色微能耗幼兒園、河北省建設服務中心、長沙濱江文化園、鄭州圖書館、建科院零能耗示范樓、青島大榮世紀綜合樓、秦皇島“在水一方”被動房示范樓，在德國、瑞士也建成了一些示范工程。這些工程積累了真空玻璃實際應用的經驗，也成為一系列優秀的節能建筑示范項目。