真空玻璃幕墙与建筑节能

玻璃用于幕墙最大的功能是节能。《公共建筑节能设计标准》发布实施以后，玻璃的节能问题就更为重要，该标准的发布实施对玻璃的节能性质提出了更高的要求。

当前，市场上出现了许多节能玻璃品种。真空玻璃作为节能玻璃的重要一员，由于其特殊的结构和优越的性能而具有其他节能玻璃不可替代的市场地位和作用。

真空玻璃传热性能优势

Low-E中空玻璃是市场上运用最为普遍的节能玻璃品种。中空玻璃利用了空气导热系数低的特点。从传热学上讲空气虽然导热系数较小，但毕竟上要进行热传导，其它气体包括惰性气体也一样。中空玻璃由于气体传热占主导地位，使提高Low-E玻璃性能来降低辐射热的效果不明显，用最好的Low-E玻璃（如辐射率≤0.1）制造的中空玻璃充以氨气，K值也只能达到1.4左右。只有真空状态才能消除气体传热，使Low-E玻璃的优势充分发挥出来。

由于结构不同，真空玻璃与中空玻璃的传热机理也不同。真空玻璃和中空玻璃都要减小辐射传热，有效的方法是采用镀有低辐射膜的玻璃（Low-E玻璃），在兼顾其他光学性能要求的条件下，膜的发射率（也称辐射率）越低越好。二者的不同点是真空玻璃不但要确保残余气体传热小到可忽略的要尽可能减小气体传热。为了减小气体传热并兼顾隔声性及厚度等因素，中空玻璃的空气层厚度一般为9~24mm，以12mm居多，要减小气体传热，还可用大分子量的气体（如惰性气体：氩、氪、氙）来代替空气，但即便如此，气体传热仍占据主导地位。

真空玻璃的其他特点

除传热系数比中空玻璃低之外，真空玻璃还兼有下列优点：

1.由于热阻高，防结露结霜性能更好。

2.由于间隔真空，因而具有下列优点：

（1）隔声性能好，特别是低频段隔声性能优于同样厚度玻璃构成的中空玻璃

（2）不存在中空玻璃存在的内结雾结露问题

（3）不存在中空玻璃水平放置时气体热导变化问题

（4）不存在中空玻璃运到高原低气压地区的胀裂问题

3.由于两片玻璃形成刚性连结，抗风压强度高于同等厚度玻璃构成的中空玻璃。比如4mm玻璃构成的真空玻璃，抗风压强度高于8mm厚玻璃，是4mm玻璃构成的中空玻璃的一倍以上。

4.由于是全玻璃材料密封，内部又加有吸气剂，所用的Low-E膜是“硬膜”，不是易氧化变质变色的离线“软膜”，只要制造工艺和设备先进，真空玻璃使用寿命远比用有机材料密封的中空玻璃长得多。

5.厚度比中空玻璃薄一半以上，不仅可节能窗框材料，而且可以当成一片玻璃配合其他玻璃深加工技术组合成“夹层真空”、“真空+中空”、“自洁真空”等具有各种性能的“组合真空玻璃”。这种与其他深加工技术的兼容性，不仅可促进其他技术的发展，同时也正好可弥补真空玻璃的不足之处。例如目前还不能制造钢化真空玻璃，但可利用组合技术来解决安全性问题。

真空玻璃的上述优点使其具有综合性能优势。

真空玻璃安全问题

1.真空玻璃安全问题解决方案

由于真空玻璃的生产需要在高温炉内把玻璃加热到450℃以上，所以钢化玻璃和夹层玻璃不能直接用于真空玻璃的生产。因此，由两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，其应用就受到了很大限制。

如何能使真空玻璃成为建筑安全玻璃呢？上述“组合真空玻璃”的方法正好可以解决此问题。例如，把真空玻璃看成一片原片，使用钢化玻璃或夹层玻璃在真空玻璃的两个面上分别合一层中空玻璃，形成中空+真空+中空的结构。

通常的夹层玻璃制造有两种工艺。一种是使用PVB膜，通过预压工序，最终在 130℃左右及12kg/c㎡压力作用下成型的方法。由于真空玻璃是通过微小支撑物支撑起两片玻璃，两片玻璃中间具有真空层的结构，该结构使玻璃承受了一个大气压力（约1kg/c㎡）的作用，如果使用PVB膜成型工艺，等于在玻璃上施加了12kg/c㎡的压力，真空玻璃在如此高的压力下将会被压碎。所以，用PVB高压成型法合成真空夹层玻璃是困难的。另一种是使用EVA膜（也称EN膜）采用真空一步法成型工艺制成。这种方法，由于作用在玻璃上的力始终是1个大气压力，因此不会被破坏。

由于幕墙有明框和隐框之分，隐框幕墙对于玻璃的安全性要求更高。

2.安全真空玻璃的性能特点

安全真空玻璃除了满足安全性要求以外，还有以下性能特点。

（1）热性能

安全真空玻璃在热性能方面除真空玻璃的热阻外，还要增加两层中空玻璃的热阻。

由下表可以看到该结构的真空玻璃K值在标准真空玻璃的基础上进一步降低了。

（2）隔声性能

“组合真空玻璃”增加了玻璃和胶层，由于质量定律和胶层的弹性减震作用，计权隔声量在标准真空玻璃的基础上提高了5~12分贝。例如：为北京某音乐教学楼制作的“夹层真空+中空”组合真空玻璃，结构为N6+0.38EVA+L4+0.15V+N4+12A+N6，总厚度32.5mm，经清华大学建筑物理实验室实测计权隔声量为42dB，离玻璃幕墙国家标准隔声性能最高级只差3dB.该结构组合玻璃如果使用发射率0.1的Low-E玻璃，其K值经过计算为0.71Wm-2k-1.

（3）耐水性能和抗紫外线性能

由于EVA膜比PVB膜具有更优越的耐水和吸收紫外线的性能，因此EVA夹层玻璃比PVB夹层玻璃更适合于室外使用，也更有利于保护组合于其中的标准真空玻璃。

（4）组合新的功能

例如，使用自洁净玻璃使玻璃幕墙具有自洁净功能；使用防火玻璃使玻璃幕墙具有防火功能。也可以在真空玻璃的一面或两面使用两层EVA膜，两层膜中间夹一层PC板或PET板，用来增强玻璃的抗冲击性能和防盗性能。另外还可以在两层EVA膜中间夹一层液晶调光膜，制成调光真空夹层玻璃。

真空玻璃在幕墙上的应用前景

真空玻璃在幕墙上的应用还处在起步阶段，目前还有许多问题有待我们去解决。但是，我们不能忽视真空玻璃在玻璃幕墙领域的巨大潜力。

对于玻璃材料而言，当前真空玻璃的保温隔热性能已经处于领先的地位。从长远来看，这种领先优势还将不断扩大。

随着科技的进步，在不远的将来，我们能够使用发射率更低的Low-E玻璃，还能够把真空玻璃支撑物的热导做得更小。经过计算，如果我们使用发射率为0.05的Low-E玻璃，并把现有支撑物的热导在现有基础上降低一半，标准真空玻璃的K值可小于0.5Wm-2k-1；如果使用两块发射率0.05的Low-E玻璃，加上一块白玻做成双真空层玻璃，其K值可小于0.3Wm-2k-1，而厚度可小于10mm.

将来还有可能直接用钢化玻璃加工真空玻璃，一方面有利于进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。

总之，真空玻璃的发展，对于玻璃幕墙而言可能意味着一场革命。