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什么是真空玻璃

來源:中國保溫網(wǎng)信息中心 2007-10-21 閱讀:5537
  

真空玻璃是新型玻璃深加工產(chǎn)品,是我國玻璃工業(yè)中為數(shù)不多的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的前沿產(chǎn)品,它的研發(fā)推廣符合我國鼓勵自主創(chuàng)新的政策,也符合國家大力提倡的節(jié)能政策,具有良好的發(fā)展?jié)摿颓熬啊?BR>  從原理上看真空玻璃可比喻為平板形保溫瓶,二者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(nèi)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(shè)置“支撐物”方陣來承受每平方米約10噸的大氣壓,使玻璃之間保持間隔,形成真空層?!爸挝铩狈疥囬g距根據(jù)玻璃板的厚度及力學(xué)參數(shù)設(shè)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,支撐物直徑很小,目前的產(chǎn)品中的支撐物直徑在0.3mm-0.5之mm間,高度在0.1mm-0.2mm之間。真空玻璃的結(jié)構(gòu)如圖1所示
   
   
 由于結(jié)構(gòu)不同,真空玻璃與中空玻璃的傳熱機理也有所不同。圖2為簡化的傳熱示意圖,真空玻璃中心部位傳熱由輻射傳熱和支撐物傳熱構(gòu)成,其中忽略了殘余氣體傳熱。而中空玻璃則由氣體傳熱(包括傳導(dǎo)和對流)和輻射傳熱構(gòu)成。   
   
 由此可見,要減小因溫差引起的傳熱,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),在兼顧其它光學(xué)性能要求的條件下,其發(fā)射率(也稱輻射率)越低越好。二者的不同點是真空玻璃還要盡可能減小點陣支撐物的傳熱,目前新立基公司根據(jù)自有專利采用直徑0.5mm的開口環(huán)形(或稱C型)支撐物,點陣間距25mm,其熱導(dǎo)約為0.5Wm-2k-1。中空玻璃則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。要減少氣體傳熱,還可用大分子量的氣體(如惰性氣體:氬、氪、氙)來代替空氣,但即使如此,氣體傳熱仍占據(jù)主導(dǎo)地位。
 表1所列的是目前國內(nèi)市場可用于真空玻璃生產(chǎn)的三種low-E玻璃,此三種low-E玻璃上鍍有“在線”Low-E膜或帶保護層的“離線”“硬”Low-E膜,二者均可耐500℃高溫。
   
   
      表2給出以上三種Low-E玻璃制成的四種真空玻璃的傳熱系數(shù)計算結(jié)果。   
   
 一般均勻材料用導(dǎo)熱系數(shù)(熱導(dǎo)率)λ表征其導(dǎo)熱性能。其定義為:在穩(wěn)態(tài)條件下,1m厚的物體,兩側(cè)表面溫度差為1K時,單位時間內(nèi)通過1m2 面積傳遞的熱量。我國法定單位為Wm-1K-1。
 真空玻璃不是均勻連續(xù)材料,是一薄片結(jié)構(gòu)。為了便于與其它保溫材料比較其性能,常引用“表觀導(dǎo)熱系數(shù)”或稱“折算導(dǎo)熱系數(shù)”的概念。其含義可想象成將許多片真空玻璃疊合到1m厚時,其導(dǎo)熱系數(shù)的值。
實際上根據(jù)下式即可方便地算出表觀導(dǎo)熱系數(shù)

   
   
式中C為真空玻璃熱導(dǎo),單位為Wm-2K-1
式中d為真空玻璃厚度,單位為m
由此可算出表2中4種真空玻璃的表觀導(dǎo)熱系數(shù)列于同一表最后一欄中。
表3 列出幾種常見建筑材料的導(dǎo)熱系數(shù)
   
   
 對比可知,真空玻璃由于特別薄,故表觀導(dǎo)熱系數(shù)遠低于一般保溫材料,也比我國GB4272-92標準規(guī)定的保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)界定值0.12Wm-1K-1 小十多倍,說明它是性能極優(yōu)良的保溫隔熱體。
 如果以表3中紅磚墻為例形象地比喻,不難算出表2中序號1至4的4種真空玻璃分別相當(dāng)于厚為0.60m,0.66m,0.86m和1.10m紅磚墻的保溫性能。
 由于中空玻璃的氣體傳熱超過真空玻璃的支撐物傳熱,所以在玻璃原片類型相同條件下,真空玻璃的傳熱系數(shù)總是低于中空玻璃。表4序號1至4給出表2中同樣4組玻璃制成的普通中空玻璃的參數(shù),序號5-8則是同樣4組玻璃制成充氬氣中空玻璃的參數(shù)。
   
   
*12A 表示12mm空氣     4L表示4mm Low-E玻璃
12Ar表示12mm氬氣    4表示4mm白玻
*表內(nèi)參數(shù)均為用window4.1軟件計算值
由表2和表4的結(jié)果對比可知,真空玻璃的K值比中空玻璃低得多,而且還兼有下列優(yōu)點:
1.由于熱阻高,防結(jié)露結(jié)霜性能更好。
2.由于間隔是真空,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
 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(dǎo)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(fēng)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(fēng)壓強度高于8mm厚玻璃,是兩片4mm 玻璃構(gòu)成的中空玻璃的一倍半以上。
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倍以上,不僅可節(jié)省窗框材料,而且可以當(dāng)成一
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