以低能耗、低污染、低排放為基礎的低碳經(jīng)濟發(fā)展模式是我國經(jīng)濟發(fā)展面臨的首要任務,也是實現(xiàn)經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的最終目標。在“十三五”實施過程中,各地都在制定新的門窗節(jié)能指標,也就是在建筑節(jié)能第一個階段節(jié)能65%的基礎上再節(jié)能30%。
為了增大采光通風面積或表現(xiàn)現(xiàn)代建筑的性格特征,越來越多的新建建筑使用了大面積門窗,甚至全玻璃幕墻。門窗和幕墻既關系到采光、通風、隔聲和立面造型,又是能源得失的敏感部位,其熱損失占建筑總熱損失的50%以上,其中,玻璃又是門窗、幕墻面積最大、最為重要的組成部分。因此,對門窗、幕墻節(jié)能效果的更高要求就是必須做好玻璃的節(jié)能。
熱量傳遞主要有三種方式,傳導、對流及輻射。目前,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,在兩層玻璃間充入惰性氣體,造成小環(huán)境中氣體的相對封閉靜態(tài),從而減緩熱量的傳遞。用最好的Low-E玻璃(如輻射率在0.02~0.04之間)制造的中空玻璃,充以氬氣,K值可達到1.0~1.2W/m2K左右。但中空玻璃的局限在于,雖然可以通過增大兩層玻璃間的間距來加強保溫性能,但如果間距過大,反而會導致中空層中的氣體發(fā)生對流,傳熱增大,在玻璃斜置或平置時對流就更加明顯。因此中空玻璃運用在屋頂這類建筑表面時,節(jié)能效果是有限的。
所謂真空玻璃,就是兩片或兩片以上平板玻璃(其中通常至少有一片Low-E玻璃),中間以支撐物隔開,周邊密封,在玻璃間形成真空層,產(chǎn)品壽命期內真空層真空度小于0.01Pa,其K值通常小于1.0W/m2K。目前國內的真空玻璃傳熱系數(shù)K值可達到0.6W/m2K,與不同材料搭配組合的K值會略有不同。
真空玻璃能達到如此高的隔熱保溫性能,其原理形象說來就是“保溫瓶原理”,將兩片平板玻璃四周密封,間隙抽成真空,兩片玻璃內表面鍍有一層或兩層透明低輻射膜。這樣,兩層玻璃間的小環(huán)境與外界大環(huán)境隔絕,由于真空腔中幾乎沒有氣體存在,傳導、對流、輻射都基本得到阻斷,因而對熱量和聲波的傳遞接近于完全阻隔。真空玻璃用作窗戶玻璃時,冬天房間能迅速變暖,室內暖氣不易散失;夏天室內空調制冷,冷氣不易外逸,能顯著提高室內的舒適度,且有優(yōu)越的節(jié)能效果。
另外還有兩項技術保障了真空玻璃的性能與使用壽命。其一是真空腔中均勻分布的支撐物,每平方米約1600個。這些小支撐直徑只有0.6mm,但卻起著抵抗大氣壓力的重要作用。其二是在真空腔加入吸氣劑。真空腔內會殘存少量的氣體分子,隨著時間推移還會有少量的氣體分子在滲透作用和太陽光激發(fā)作用下產(chǎn)生,從而造成玻璃保溫性能的降低。吸氣劑能夠不斷吸收真空腔內殘余和新產(chǎn)生的氣體,維持玻璃的真空度和保溫性能、延長使用壽命。
當前,我國城鄉(xiāng)既有建筑面積達600億平方米,其中城鎮(zhèn)既有建筑面積約200億平方米。在既有建筑節(jié)能改造中,最為簡單易行的方式就是更換門窗的玻璃。舉例說,位于北京東直門的天恒大廈門窗面積近1萬㎡,全部采用真空玻璃,一年節(jié)煤將達上千噸,節(jié)約電費百萬元以上。將既有的單層玻璃改換成真空玻璃,不僅能達到很好的隔熱保溫與隔音效果(D35dB,最高可達42dB),且操作簡單、工程量小,能使工程的投入與產(chǎn)出達到較好的比例。
總之,真空玻璃的市場前景非常廣闊,可應用于建筑業(yè)的門窗和幕墻、輕工業(yè)的冷藏冰柜、新能源行業(yè)的光伏太陽能發(fā)電、交通運輸業(yè)的船舶、火車等眾多領域,滿足客戶對隔熱保溫、隔聲和防結露等性能的特殊需求?,F(xiàn)今面臨的主要任務,就是優(yōu)化產(chǎn)業(yè)鏈、降低成本,并提供相應的配套設備、產(chǎn)品檢測方法、應用規(guī)范和標準等,不僅推廣產(chǎn)品,更能將真空玻璃的技術普及,使其產(chǎn)業(yè)化,達到更加廣泛和深遠的社會效應。
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