【綠建之窗大講堂】第二十二期
【主講人】：郭佳鑫
【特邀嘉賓】：中國建築結構協會塑料門窗委員會易主任
【講座導讀】：本期【綠建大講堂】由郭佳鑫女士與大家分享綠色建築點睛之材——真空玻璃。內容從真空玻璃的發展歷史、優勢分析、應用等方面，深入分析和闡述了真空玻璃作為新型的綠色建材的廣闊應用前景。
第一部分：真空玻璃介紹
一、真空玻璃的起源、概念
100多年前，首次出現真空玻璃這一概念。直至上世紀九十年代，第一塊真空玻璃由唐健正教授在雪梨大學研發、最終誕生。而九十年代中期日本板硝子公司收購此項專利，真空玻璃才正式走向工業化。
2023年唐健正教授回國，開創了中國真空玻璃產業化的道路。因此可見，中國真空玻璃技術是領先於歐美、領先於世界的。
圖1真空玻璃結構
圖2復合真空玻璃
圖1是真空玻璃結構示意圖。真空玻璃由兩塊平板玻璃構成，玻璃板之間用高度為0.1-0.
2公釐的支撐物隔開，其中一片玻璃留有抽氣孔，然後四周使用玻璃焊料將兩片玻璃封接起來，真空玻璃排氣後用金屬片將抽氣孔封住後形成真空腔體。圖2是復合真空玻璃示意圖。真空玻璃也可以與中空或者夾膠玻璃復合，成為復合真空玻璃。
二、真空玻璃的6大效能優勢
1.保溫隔熱。
真空玻璃能更好的隔熱、保溫。源於熱量的傳播主要有三種形式：輻射、傳導和對流，真空玻璃可以把熱傳導幾乎給隔絕，杜絕真空腔體的內部對流，熱輻射可以通過low-e給解決。
真空玻璃與中空玻璃的傳熱機理不同，真空玻璃中心部位傳熱由輻射傳熱、支撐物傳熱及殘餘氣體傳熱三部分組成，而中空玻璃則由氣體傳熱（包括傳導和對流）和輻射傳熱組成。真空玻璃由於內部殘餘氣體極少，有效降低了中空玻璃傳熱中的氣體傳熱；輻射傳熱通過選用優質的low-e玻璃來降低；與此同時，採用具有專利技術的支撐物來保證極低的支撐物傳熱，從而使真空玻璃具有極低的傳熱系數（u值）。
真空玻璃和中空玻璃都要減少輻射傳熱，可以選擇並採用鍍有低輻射膜的玻璃，真空玻璃的真空層可達到10-2 pa，有效阻止了熱傳導。
圖3真空玻璃與中空玻璃的保溫隔熱
圖4真空和中空下傳熱系數
圖4是真空和中空下傳熱系數（k值、u值）的對比，單真空便能做到0.5，單low-e中空是1.8。
傳熱系數（k值）：當室內外溫差為1k（開爾文，相當於1度）時，單位時間通過1m2面積玻璃從室內空氣到室外空氣傳遞的熱量。我國法定計量單位為w/(㎡.
k） 。中國和歐洲稱為k值，美國稱為u值。一般指在沒有太陽輻射條件下的冬季傳熱系數。
2.隔聲降噪。
圖5真空、中空玻璃計權隔聲量
圖5是真空、中空玻璃計權隔聲量對比。真空玻璃的真空層可有效阻隔聲音的傳遞，單真空玻璃的計權隔聲量達到37分貝，最高可達42分貝，遠優於中空玻璃27分貝的指標。比如北京
三、四環等主幹道的噪音大概在75db左右，而計權隔聲量相當於可以隔絕的噪音的平均值。由於人耳朵的敏感程度，噪音每差5分貝，感覺好像要相差3~4倍，使用真空玻璃後室內噪音是在20－40 分貝，相當於安靜圖書館。
關於室內的噪音真實情況是這樣的：
0 －20 分貝，相當於很靜、幾乎感覺不到的程度（現實生活中並不存在）；
20－40 分貝，相當於安靜、猶如輕聲絮語的圖書館；
40－60分貝，屬於一般的室內環境；
60－70 分貝，是吵鬧、有損神經的環境。
由於人耳朵的敏感程度，噪音每差5分貝，感覺好像要相差3~4倍的樣子。真空玻璃卻能為您提供猶如圖書館一樣的安靜的環境。
3.防結露。
圖6是真空、中空及普通玻璃結露情況對比。在相對濕度為65%、室內溫度為20℃時，室外溫度達到-35℃以下時，真空玻璃才會結露，而low-e中空玻璃在室外-5℃左右便會結露。應用真空玻璃後，冬天即使在寒冷的東北、西北也不會有結露（即上霜、有哈氣）的現象。
圖6真空、中空及普通玻璃結露情況
4.結構輕薄。
圖7是展示出真空玻璃具有輕而薄的特點，目前真空玻璃可以說是最輕薄的一種玻璃。真空玻璃只需要2片玻璃就可以達到較低的u值，如u值=0.6 w/(而中空玻璃需要採用三玻兩腔，2-3片low-e玻璃，並且充填惰性氣體才可達到0.
8 w/( 。（還有厚重的結構膠）。任何東西橫向比較一定是在同等效能下進行比較，在u值差不多情況下進行比較重量，單片真空玻璃優質能做到0.
6左右每平公尺的重量只有25克。而中空玻璃u值要做到0.8，重量已經達到40kg了，比真空玻璃的重量高出很多。
圖7 5.真空玻璃使用壽命長。全玻璃密封，不含有機膠材料，而且加工過程中經過嚴格的高溫真空排氣，在高溫低溫高濕紫外線照射等惡劣環境下，不會產生效能衰減，老化失效等問題。
真空層內部放置有吸氣材料，經過嚴格的氣候模擬測試和理論計算，真空壽命在50年以上。由於真空層的作用，low-e玻璃的膜層不易被空氣氧化，能更好的保護。
6.真空玻璃應用範圍廣
（1）適用於高原地區，尤其是環境比較惡劣的地方。
圖8是真空玻璃在高原地區的應用。高原地區的氣壓通常低於0.85個氣壓，而在平原地區生產的中空玻璃極易產生脹裂導致失效，然而真空玻璃內部氣壓低於零，由於壓差小可以降低真空玻璃表面的壓力，提高安全性。
真空玻璃應用於建築物的各個位置都能保持其優異的效能（u值）不變，包括立面、斜面及屋頂。
圖8真空玻璃在高原的應用
（2）各角度u值不變，適用於採光頂。中空玻璃平放時因氣體對流加大將導致效能（u值）增大，而真空玻璃應用於建築物的各個位置都能保持其優異的效能（u值）不變，包括立面、斜面及屋頂。詳見圖9表中資料。
真空玻璃用在採光頂上u值不會改變，而中空玻璃用到採光頂則會因玻璃的自重而使u值增大約50%，因此，我們真空玻璃也非常適用於高原及平原地區的採光頂使用。
圖9 三、真空玻璃的節能效果
1.公建節能減排比較
案例1：北京地區某大廈專案---使用真空玻璃
圖10天恆大廈專案資料
專案基本情況：
總占地面積3693㎡，總建築面積56000㎡；
真空玻璃門窗和幕牆面積合計7980㎡；
真空玻璃傳u值為0.6w/(㎡k)，
low-e中空玻璃u值為1.8w/(㎡k)，
普通平板玻璃u值為5.7w/(㎡k)
使用真空玻璃後的天恆大廈模擬計算結果：每年節約了59.6萬度電，60萬人民幣。詳見圖10表中資料。
案例2 北京某住宅小區-----使用真空玻璃後
圖11 住宅小區資料
專案基本情況：
2單元4戶結構，
總建築空調面積3678m2，地上10層，
玻璃窗總面積1183m2，
真空玻璃u值為0.6w/(m2稫)，
low-e中空玻璃u值為1.8w/(m2稫)，
普通平板玻璃u值為5.7w/(㎡k)。
這麼一棟小小的建築樓，每年就可節約約26萬千萬時的能源**化電能約是9萬度電）。
全北京節能減排效果預計（資料詳見圖12表中資料）
圖12 北京市民用建築總面積約7億平方公尺，對應玻璃窗(玻璃幕牆)總面積約2億平方公尺m2。（注釋：節能計算採用由新立基公司研究開發的「冬夏季累計評價法」，即根據門窗熱工環境特點和規律，在分析國外評價方法原理的基礎上，把冬季和夏季門窗的逐時得熱進行累計，得到長期的熱工效能評價公式。
）四．真空玻璃的關鍵技術
1.真空玻璃的質量控制
真空玻璃質量控制主要包括力學壽命和真空壽命兩個方面，力學壽命---主要由極高的玻璃平整度，專業的支撐物設計以及精選的封邊材料和特殊的製作工藝來保證。
圖13 2.真空玻璃壽命控制
真空玻璃理論設計壽命為50年，通過以下手段來實現：
2.1關鍵材料密封材料、支撐物均為無機材料。
2.1工藝過程經過高溫烘烤排氣，排氣充分。
2.3內部有有效的、足量的吸氣材料，確保高溫和紫外線照射下釋放的微量氣體被吸收。
2.4low-e膜在真空層內，得到很好的保護，不宜氧化和失效。
2.5片片嚴格檢驗，行業標準指定檢驗儀器（新立基公司專利），保證質量。
真空玻璃為無機材料密封，不含有機物材料，在採用合格工藝的條件下加工時經過嚴格的高溫真空排氣，在高溫、低溫、高濕、紫外線照射等惡劣環境下，不會產生效能衰減、老化失效等問題。內部有有效的、足量的吸氣材料，確保高溫和紫外線照射下釋放的微量氣體被吸收。真空玻璃中的low-e層位於真空層內部，鑑於真空玻璃內部的高真空度，可以起到保護low-e膜的作用，也就可以更持久的保證真空玻璃的低u值，提高產品壽命。
另外，在真空中空復合結構中，即使中空玻璃失效，也不會對u值產生大的影響。
圖14 圖14為真空玻璃在北京地區經過室外自然條件下近3000天真空壽命實際跟蹤檢測結果資料。跟蹤測試表明，真空玻璃樣品熱導變化較小，在5%範圍內波動。
3.第三方測試（資料如圖15表所示）
真空玻璃經義大利著名吸氣劑生產商賽斯集團實驗室測試，測試結果表明，內部真空度可達到10-2pa以下，氣體導熱可以忽略不計。
經過國家建築材料檢驗認證中心檢測，通過了紫外線輻照、高溫高濕、氣候迴圈等耐久性測試。
圖15 4.力學壽命及安全性
力學方面，真空玻璃強度超越了日本，可以批量生產半鋼化真空玻璃，鋼化已研製成功，並開始投入使用。
關鍵材料支撐物確保力學壽命。支撐物材料、形狀和間距設計是經過嚴格的理論計算和大量測試及實際應用檢驗，。
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第二十二章業績評價 1
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