真空玻璃幕墻與建筑節(jié)能

　　玻璃用于幕墻最大的功能是節(jié)能?！豆步ㄖ?jié)能設(shè)計標準》發(fā)布實施以后，玻璃的節(jié)能問題就更為重要，該標準的發(fā)布實施對玻璃的節(jié)能性質(zhì)提出了更高的要求。

　　當前，市場上出現(xiàn)了許多節(jié)能玻璃品種。真空玻璃作為節(jié)能玻璃的重要一員，由于其特殊的結(jié)構(gòu)和優(yōu)越的性能而具有其他節(jié)能玻璃不可替代的市場地位和作用。

　　真空玻璃傳熱性能優(yōu)勢

　　Low-E中空玻璃是市場上運用最為普遍的節(jié)能玻璃品種。中空玻璃利用了空氣導熱系數(shù)低的特點。從傳熱學上講空氣雖然導熱系數(shù)較小，但畢竟上要進行熱傳導，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氨氣，K值也只能達到1.4左右。只有真空狀態(tài)才能消除氣體傳熱，使Low-E玻璃的優(yōu)勢充分發(fā)揮出來。

　　由于結(jié)構(gòu)不同，真空玻璃與中空玻璃的傳熱機理也不同。真空玻璃和中空玻璃都要減小輻射傳熱，有效的方法是采用鍍有低輻射膜的玻璃（Low-E玻璃），在兼顧其他光學性能要求的條件下，膜的發(fā)射率（也稱輻射率）越低越好。二者的不同點是真空玻璃不但要確保殘余氣體傳熱小到可忽略的要盡可能減小氣體傳熱。為了減小氣體傳熱并兼顧隔聲性及厚度等因素，中空玻璃的空氣層厚度一般為9~24mm，以12mm居多，要減小氣體傳熱，還可用大分子量的氣體（如惰性氣體：氬、氪、氙）來代替空氣，但即便如此，氣體傳熱仍占據(jù)主導地位。

　　真空玻璃的其他特點

　　除傳熱系數(shù)比中空玻璃低之外，真空玻璃還兼有下列優(yōu)點：

　　1.由于熱阻高，防結(jié)露結(jié)霜性能更好。

　　2.由于間隔真空，因而具有下列優(yōu)點：

　?。?）隔聲性能好，特別是低頻段隔聲性能優(yōu)于同樣厚度玻璃構(gòu)成的中空玻璃

　　（2）不存在中空玻璃存在的內(nèi)結(jié)霧結(jié)露問題

　?。?）不存在中空玻璃水平放置時氣體熱導變化問題

　?。?）不存在中空玻璃運到高原低氣壓地區(qū)的脹裂問題

　　3.由于兩片玻璃形成剛性連結(jié)，抗風壓強度高于同等厚度玻璃構(gòu)成的中空玻璃。比如4mm玻璃構(gòu)成的真空玻璃，抗風壓強度高于8mm厚玻璃，是4mm玻璃構(gòu)成的中空玻璃的一倍以上。

　　4.由于是全玻璃材料密封，內(nèi)部又加有吸氣劑，所用的Low-E膜是“硬膜”，不是易氧化變質(zhì)變色的離線“軟膜”，只要制造工藝和設(shè)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。

　　5.厚度比中空玻璃薄一半以上，不僅可節(jié)能窗框材料，而且可以當成一片玻璃配合其他玻璃深加工技術(shù)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”。這種與其他深加工技術(shù)的兼容性，不僅可促進其他技術(shù)的發(fā)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(shù)來解決安全性問題。

　　真空玻璃的上述優(yōu)點使其具有綜合性能優(yōu)勢。

　　真空玻璃安全問題

　　1.真空玻璃安全問題解決方案

　　由于真空玻璃的生產(chǎn)需要在高溫爐內(nèi)把玻璃加熱到450℃以上，所以鋼化玻璃和夾層玻璃不能直接用于真空玻璃的生產(chǎn)。因此，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。

　　如何能使真空玻璃成為建筑安全玻璃呢？上述“組合真空玻璃”的方法正好可以解決此問題。例如，把真空玻璃看成一片原片，使用鋼化玻璃或夾層玻璃在真空玻璃的兩個面上分別合一層中空玻璃，形成中空+真空+中空的結(jié)構(gòu)。

　　通常的夾層玻璃制造有兩種工藝。一種是使用PVB膜，通過預壓工序，最終在 130℃左右及12kg/c㎡壓力作用下成型的方法。由于真空玻璃是通過微小支撐物支撐起兩片玻璃，兩片玻璃中間具有真空層的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)使玻璃承受了一個大氣壓力（約1kg/c㎡）的作用，如果使用PVB膜成型工藝，等于在玻璃上施加了12kg/c㎡的壓力，真空玻璃在如此高的壓力下將會被壓碎。所以，用PVB高壓成型法合成真空夾層玻璃是困難的。另一種是使用EVA膜（也稱EN膜）采用真空一步法成型工藝制成。這種方法，由于作用在玻璃上的力始終是1個大氣壓力，因此不會被破壞。

　　由于幕墻有明框和隱框之分，隱框幕墻對于玻璃的安全性要求更高。

　　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。

　?。?）熱性能

　　安全真空玻璃在熱性能方面除真空玻璃的熱阻外，還要增加兩層中空玻璃的熱阻。

　　由下表可以看到該結(jié)構(gòu)的真空玻璃K值在標準真空玻璃的基礎(chǔ)上進一步降低了。

　?。?）隔聲性能

　　“組合真空玻璃”增加了玻璃和膠層，由于質(zhì)量定律和膠層的彈性減震作用，計權(quán)隔聲量在標準真空玻璃的基礎(chǔ)上提高了5~12分貝。例如：為北京某音樂教學樓制作的“夾層真空+中空”組合真空玻璃，結(jié)構(gòu)為N6+0.38EVA+L4+0.15V+N4+12A+N6，總厚度32.5mm，經(jīng)清華大學建筑物理實驗室實測計權(quán)隔聲量為42dB，離玻璃幕墻國家標準隔聲性能最高級只差3dB.該結(jié)構(gòu)組合玻璃如果使用發(fā)射率0.1的Low-E玻璃，其K值經(jīng)過計算為0.71Wm-2k-1.

　?。?）耐水性能和抗紫外線性能

　　由于EVA膜比PVB膜具有更優(yōu)越的耐水和吸收紫外線的性能，因此EVA夾層玻璃比PVB夾層玻璃更適合于室外使用，也更有利于保護組合于其中的標準真空玻璃。

　?。?）組合新的功能

　　例如，使用自潔凈玻璃使玻璃幕墻具有自潔凈功能；使用防火玻璃使玻璃幕墻具有防火功能。也可以在真空玻璃的一面或兩面使用兩層EVA膜，兩層膜中間夾一層PC板或PET板，用來增強玻璃的抗沖擊性能和防盜性能。另外還可以在兩層EVA膜中間夾一層液晶調(diào)光膜，制成調(diào)光真空夾層玻璃。

　　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?nèi)ソ鉀Q。但是，我們不能忽視真空玻璃在玻璃幕墻領(lǐng)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(jīng)處于領(lǐng)先的地位。從長遠來看，這種領(lǐng)先優(yōu)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(fā)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(jīng)過計算，如果我們使用發(fā)射率為0.05的Low-E玻璃，并把現(xiàn)有支撐物的熱導在現(xiàn)有基礎(chǔ)上降低一半，標準真空玻璃的K值可小于0.5Wm-2k-1；如果使用兩塊發(fā)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(fā)展，對于玻璃幕墻而言可能意味著一場革命。