开启真空新时代-真空玻璃在门窗中的应用

开启真空新时代-真空玻璃在门窗中的应用

一、门窗的发展趋势

       门窗是建筑围护结构的重中之重，由于门窗玻璃的热工性能远低于墙体保温材料，通常采用中空复合的方式增加玻璃的结构设计（厚度）以改善提高门窗系统的热工性能。

       中空复合玻璃，即通过丁基、硅酮胶等气密性粘结剂，将两片或三片单片玻璃与间隔用的铝合金、尼龙暖边等框架粘合，使之形成密封的中空腔，有的辅以惰性气体以降低热对流以提升保温性能。

       此外，由于建筑外表面的得热（SHGC）主要是源自于太阳辐射，所以还需要采用低辐射玻璃进行热辐射调控。低辐射玻璃又称Low-E玻璃，通过反射太阳辐射中的红外部分从而降低玻璃的传热系数，以满足隔热、保温和美化装饰外观的需求。

表1 四种镀膜玻璃参数对比

        Low-E镀膜易划伤、氧化，难以长期暴露在大气环境中，因此大多数Low-E玻璃均为中空玻璃的形式出现，将镀银层放在中空内侧。银层越多则K值越低，透光率也就越低（图1），建筑采光便会受到影响。

图1 中空玻璃太阳光谱透过曲线

       广东属于冬暖夏热地区，对建筑隔热有着较高的要求。目前，Low-E中空玻璃的k值多为1.7-2.0，配高端断桥铝合金型材制作成门窗后的K值仅2.0-2.5左右。为不断提升门窗隔热及隔声性能，门窗企业一方面通过优化门窗的主、辅材设计及配置，如增加铝合金型材尼龙间隔条的厚度、增加铝型材腔体数量、采用新型材料等；另一方面，通过增加玻璃的层数，由单中空到三玻两腔、再到夹胶中空、双夹胶等来提升玻璃隔热隔声性能。但是中空腔和玻璃层数的不断加厚，会导致铝型材厚度重量及五金构件配置的提高，门窗整体造价也会大幅增加。因此提升玻璃性能，降低玻璃的整体厚度，在不增加或者少增加门窗的重量的前提下大幅提升门窗性能是门窗行业发展的新趋势。在此背景下，真空玻璃逐步开始被市场接受和认可。

       真空玻璃产品K值可达0.47以下，真空层厚度只有0.2mm，即使复合中空使用，其厚度也仅为普通单中空玻璃厚度，在不改变现有门窗主材、辅材配置的前提下，使用同等系列的型材可大幅提升门窗隔热及隔声的性能。铝合金、铝包木、塑钢、玻纤聚氨酯等型材材料均可与真空玻璃匹配使用（以图2为例），性能好，成本低，适配性强，适应性广。

图2   65系列真空玻璃玻纤聚氨酯门窗检测报告数值

二、真空玻璃的基本原理

       如图3所示，真空玻璃是利用特殊的封装焊料和封装工艺，在两层平板玻璃之间人工的构建一层厚0.3mm，真空度为10-4Pa的高真空层。由于玻璃之间的真空层，热传导和对流基本不存在，平板玻璃上的LOW-E反射层又可以反射95%以上的热辐射，因此真空玻璃的保温功能远超目前广泛使用的中空玻璃。

图3 理大全钢化真空玻璃结构示意图

表2 真空玻璃与采用相同辐射率的单片玻璃、普通中空玻璃、三玻两腔中空玻璃的比较

注：5T：5mm钢化玻璃；5TL：5mm钢化Low-E玻璃；0.3V：0.3真空层；12Ar：12mm氩气层。

三、真空玻璃特点

       1989年悉尼大学应用物理系Collins教授成功研制出了世界上首块真空玻璃，其团队采用玻璃粉作为真空玻璃边缘的封接材料、选用金属圆柱体作为两片玻璃之间的支撑物，通过预留在平板玻璃上的抽气孔进行抽真空，并在1997年时成功建成了世界第一条真空玻璃生产线。

       我国关于真空玻璃的研究起步于上世纪末，由北京大学唐健正教授首次提出并申请了多项发明专利，内容涉及真空玻璃技术、复合真空玻璃等多个领域。近年来，随着建筑节能要求的不断提高，在“3060”的政策引领下，国内众多企业开始纷纷涉足真空玻璃的研发及产业化，真空玻璃迎来蓬勃发展。

理大真空玻璃®，通过无抽气孔、一步法封接工艺，实现连续式生产；采用低温金属封接材料、高品质钢化玻璃，确保真空玻璃的性能及使用寿命。

1、无抽气孔、一步法封接工艺

理大真空玻璃不破坏玻璃表面机械强度、无二次密封，极大降低了真空玻璃自爆，避免二次密封不严产生漏气等现象；同时实现真空环境内一步法生产，将玻璃的真空获得与真空保持合二为一，极大提升了生产效率和良品率；

2、低温金属封接材料

温度过高导致在真空玻璃生产过程中发生退火现象，确保产品安全；同时经高低温、紫外线照射等反复测试，经检测漏率、节能性能、焊接强度等数据，无任何损伤，可保证服役期内的稳定性及持久性；

3、提升玻璃原片应力均匀性

 理大真空玻璃均采用国内知名品牌玻璃原片，购置了全球领先的Glaston 双室强制对流钢化炉，可实现玻璃超高品质钢化，最高钢化应力可达210Mpa，应力均匀性可达±5Mpa，平整度＜1‰，提升真空玻璃的质量，降低真空玻璃自爆率，为真空玻璃质量保驾护航；

图4 理大真空玻璃效果图

四、结语   

       门窗作为建筑围护结构中最为重要的一部分，玻璃的保温性能对于建筑能否降低能耗、居住环境是否舒适起着极为重要的作用。真空玻璃具备优异的隔热保温、隔声性能，降低了玻璃单元的整体厚度。在不改变门窗企业型材配置的前提下，只更换玻璃便大幅提升了门窗产品“隔热、隔声”的等性能，解决了行业的痛点，为门窗企业带来差异化产品，满足客户日益增长的隔声及隔热需求，将会助力广东门窗行业及玻璃行业发展，成为绿色建筑、超低能耗建筑及家装门窗中的必需品。

       建筑节能，门窗是关键；门窗节能，玻璃是关键，真空玻璃大有可为。