高原地區被動式低能耗建筑門窗玻璃的選擇

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　　中空玻璃由美國人于1865年發明，是一種良好的隔熱、隔音、美觀適用、并可降低建筑物自重的新型建筑材料，它是用兩片(或三片)玻璃，使用高強度高氣密性復合粘結劑，將玻璃片與內含干燥劑的鋁合金框架粘結，制成的高效能隔音隔熱玻璃。中空玻璃多種性能優越于普通雙層玻璃，因此得到了世界各國的認可，中空玻璃是將兩片或多片玻璃以有效支撐均勻隔開并周邊粘結密封，使玻璃層間形成有干燥氣體空間的玻璃制品。

　　中空玻璃其主要構成材料包括：玻璃、鋁間隔條、彎角栓、丁基膠、聚硫膠、干燥劑等。

　　為了保護原生態環境，被動式低能耗建筑在我國青海、西藏等高原地區尤其值得推廣，而高原地區的氣候特點又決定了在被動房（詞條“被動房”由行業大百科提供）在門窗材料的選擇上有一定的特殊性。由于高原地區的氣壓低，在平原地區生產的中空玻璃不能直接應用于該地區，即使在當地生產一定要使中空玻璃內部氣壓與當地氣壓保證一致。除此之外，由于中空玻璃水平放置時U值會顯著增大，也不適合用于采光頂。真空玻璃則不存在上述問題，可以說是高原地區被動式低能耗建筑門窗的最佳選擇。

　　真空玻璃在被動式低能耗建筑中的應用

　　目前，國際上一些設計師已經把真空玻璃設計在各種節能建筑當中。例如，德國斯圖加特大學教授，建筑結構設計研究院院長，世界著名建筑設計師Werner Sobek博士在主動房項目中采用新立基公司提供的真空玻璃。該項目建設地坐落在斯圖加特市20世紀20年代完成的WeissenhofSiedlung建筑群中心，即在歐洲現代建筑史上很有紀念意義的“白院聚落 ”建筑博覽會。歐洲很多著名的設計師都參與該地區房產的建筑設計，他們使用新建筑材料（詞條“建筑材料”由行業大百科提供）、新建筑方法為現代城市居民設計生活設施。

　　Werner Sobek從政府的研究補助金及贊助商的幫助下集資近390萬歐元支持該項目。100%可循環利用的節能房通過光伏板發電，不僅能夠為周邊社區的住宅提供電，還可以給電網供電。此能源樣板房為85平方米的單元聯排房，利用2.5×1.7m的大型復合真空玻璃及固定在木質前墻上的可收縮陽臺達到節能功效，是目前最高效節能方式。

　　在中德合作的河北秦皇島被動式低能耗住宅示范項目“在水一方”項目中，也使用了真空玻璃。該項目是中德兩國雙邊合作，由中國住建部與德國能源署共同實施的中國首個國家級技術項目之一，有望成為中國建筑節能領域的新一代標準。

　　“在水一方”項目由四棟按照德國被動式低能耗建筑標準設計施工的住宅樓組成，是在建中整體規模150萬平方米的綜合項目的一部分。項目建筑每棟樓18層，45套房，共計6500平方米。該建筑各項節能指標均高于目前國內的節能標準，如要求門窗傳熱系數K值小于1W/(㎡·K)。該項目采用的是復合真空玻璃和三層Low-E雙中空充氬氣的結構，其中玻璃的太陽能總透射比和光熱比可以通過選擇不同的Low-E玻璃來調節。

　　從上邊的介紹可以看出，高端節能建筑中應用的高端玻璃產品主要有真空玻璃和三玻兩腔中空玻璃兩種。中空玻璃產品應用比較早，技術上也相對成熟，高端產品通過選用優質Low-E并增加Low-E層數，加厚中空層厚度和充氬氣等方式降低U值，真空玻璃則通過基本的配置就可以達到更低的U值。

　　真空玻璃在高原地區被動式低能耗建筑應用中的優勢

　　真空玻璃已經表現出明顯的綜合性能優勢，那么真空玻璃應用于高原地區有什么獨特的優勢呢?現概述如下。

　　1)應用地域廣，尤其適合于高原地區。

　　海拔高，氣壓低是高原地區的特點，北京地區的海拔在50m左右，而西寧為2300m，拉薩為3600m。以青藏高原的平均海拔4000m為例，粗略估算青藏高原地區氣壓比北京地區低25kPa，如果在北京地區制作中空玻璃，其內部壓強是1個標準大氣壓，運輸到青藏高原后，則每平米內外會產生2500公斤的壓差，極易造成中空玻璃的脹裂，也有實際的工程案例證實了這一點。

　　另外，旅游數據顯示，游客的高原反應往往是發生在路途當中，這主要是由于路途中的壓差不斷變化造成的，有些路程的海拔超過5000m，則壓差會更大。同樣的道理，中空玻璃在平原地區生產，運往高原地區時也存在這個問題，在高海拔路途的運輸過程中，中空玻璃承受的壓差會不斷變化，更容易造成玻璃的脹裂。如果在當地生產，技術上也要注意這些問題。

　　真空玻璃由于內部為真空狀態，不存在中空玻璃運到高原低氣壓地區的脹裂問題，可應用于平原以及高海拔地區。從理論上講，越是在高原地區，真空玻璃受到的壓差越小，玻璃所承受的應力也就越小，安全性更高。

　　2)水平放置U值不變，適合應用于采光頂與陽光房

　　高原地區陽光充足，非常適合使用采光頂及建造陽光房等，真空玻璃在應用于建筑物的斜面以及平面采光頂和陽光房等部位時，不存在中空玻璃平放時氣體對流傳導大大增加的問題。以“在水一方”項目中產品為例，分別計算玻璃在垂直放置、45°角放置及水平放置時U值的變化。可以看出，三玻兩腔中空玻璃的U值由0.67 W/(m2·K)變為0.97 W/(m2·K)，明顯變大，而真空玻璃的U值基本上沒有變化。

　　3)U值低，而且今后還可以更低。

　　“在水一方”項目采用的玻璃中，新立基公司的復合真空玻璃的U值最低。實際上真空玻璃的U值還可以更低，如采用發射率更低的Low-E玻璃，增加Low-E玻璃層數等。

　　以“在水一方”項目中的中空+半鋼化真空玻璃為例，如果使用輻射率分別為0.06、0.03的單Low-E玻璃，U值可達到0.50、0.41 W/(m2·K);如果使用輻射率分別為0.06、0.03的雙Low-E玻璃U值更低，可達到0.41、0.35 W/(m2·K)。低U值不僅可以降低建筑能耗（詞條“建筑能耗”由行業大百科提供），還可以有效防止室內結露，在被動式低能耗建筑應用中具有明顯的優勢。同時，選擇U值低的真空玻璃可以在保證整窗U值不變的前提下，減小整窗的框窗比，增加整個建筑的透光性，使居住環境更加透亮。

　　玻璃的太陽能總透射比和光熱比可以通過選用不同Low-E玻璃調節，尤其是我國幅員遼闊，氣候條件多樣，真空玻璃的光學及熱工（詞條“熱工”由行業大百科提供）性能，如可見光透過率、光熱比、太陽能總透射比等可根據地區、朝向等的需要進行調整。

　　4)厚度薄，而且今后還可以更薄。

　　從"在水一方”項目產品參數表中可以看出，在U值基本接近的情況下，真空玻璃的厚度要遠小于三玻兩腔中空玻璃，這樣一方面可以降低整窗的厚度，減少建筑負重;另一方面可以增加建筑的使用空間，如果建筑選用落地窗，則可以增加建筑使用面積。

　　真空玻璃在以前的應用中一般使用復合真空+中空玻璃的結構，這主要是從力學安全角度出發。如果在對安全性要求比較高的地方，使用真空+夾膠形式則可以減少復合真空玻璃的厚度。

　　“在水一方”項目中使用維卡82型材（詞條“型材”由行業大百科提供），整窗的厚度為82mm，比較厚重。如果使用低U值真空玻璃，同時開發匹配真空玻璃的高性能型材，則可以降低整窗的厚度和重量，這樣不但可以降低窗框中合頁的負擔，降低成本，同時也便于用戶使用。

　　5)長壽命，即使中空失效，U值變化不大。

　　高原地區的紫外線照射強烈，使得中空玻璃邊部密封膠極易失效，而真空玻璃為無機材料（詞條“無機材料”由行業大百科提供）密封，不含有機膠材料，且在采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，不會產生性能衰減、老化（詞條“老化”由行業大百科提供）失效等問題。并且，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。實際上我們在北京地區室外自然條件下經過近3000天的跟蹤測試，真空玻璃樣品熱導變化較小，在5%范圍內波動。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。

　　另一方面，真空玻璃中的Low-E層位于真空層內部，鑒于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。

　　6)隔聲效果好。

　　復合真空玻璃的隔聲量可達41dB，優于三玻兩腔中空玻璃。真空玻璃可以有效阻隔處于中低頻段的交通噪聲，增強了其在阻隔生活噪聲方面的實用性。

　　關于真空玻璃的幾個問題

　　真空玻璃在行業內還算是一個新生事物，在受到廣泛關注的同時，大家也不免有些疑問，下面就普遍關注的幾個問題進行介紹。

　　1)壽命問題

　　真空玻璃的壽命問題包括兩方面，一方面是真空壽命，一方面是力學壽命。真空壽命需要工藝來保證，前面已經詳細介紹。需要指出的是，正規廠家生產的真空玻璃在出廠之前每一片都需經過嚴格的檢測，要防止一些不合格甚至假冒偽劣產品流入市場。對于一些粗制濫造的真空玻璃需要進行嚴格監管，如產品不用高溫排氣，不用吸氣劑，甚至用假吸氣劑的情況一定要杜絕，以保證真空玻璃在行業內的口碑。

　　力學壽命，一方面要有科學和嚴格的產品設計和生產工藝，制造半鋼化真空玻璃和鋼化真空玻璃以提高力學強度，另一方面可使用復合中空或夾膠的方式提高安全性。

　　2)成本問題

　　價格問題是大家比較關注的，復合真空玻璃和三玻兩腔中空玻璃的價格差別不大，而真空玻璃的性價比更高。同時，通過自動化提高成品率、加大產能、使用新材料和新工藝等，真空玻璃未來還有很大的降價空間。

　　3)供應問題

　　隨著真空玻璃產業化進展，產品的供應問題將會得以解決。新立基公司的自動化生產線（詞條“生產線”由行業大百科提供）已經進入最后的調試階段，待調試完成，新線運轉后，可以達到每年50萬平方米的設計產能。在此基礎上，下一代性價比更高，更適于推廣的新型生產線已在設計和試驗中。

　　4)工程應用

　　工程應用是檢驗產品的最佳標準，新立基公司的真空玻璃已經應用于很多建筑，并創造了很多國際和國內第一，如世界第一個全真空玻璃大廈及大面積真空玻璃幕墻工程—天恒大廈，世界上真空玻璃應用面積最大，應用案例最多等。表6給出新立基公司真空玻璃應用工程項目，圖為幾個最新的工程應用示例圖。

　　真空玻璃與中空玻璃相比具有綜合性能優勢，適于在低能耗建筑的高端門窗中，特別是高原地區推廣應用。中國真空玻璃產業在專利技術、產業化水平、推廣應用方面居世界前列，應該受到足夠的重視，希望政府及有關部門加大對真空玻璃產業化的支持力度。一方面要不斷提高建筑節能標準，讓節能產品真正的得以應用，一方面要加大對真空玻璃產業化的支持力度，使在中國建材行業中少有的領先技術得到更快的發展。真空玻璃作為玻璃深加工的新寵，在高原地區的被動式低能耗建筑中也一定會得到更好的應用�！就辍�