真空玻璃原理及发展

 真空玻璃是将两片平板玻璃四周密闭起来，将其间隙抽成真空并密封排气孔，两片玻璃之间的间隙为0.1-0.2mm，真空玻璃的两片一般至少有一片是低辐射玻璃，这样就将通过真空玻璃的传导、对流和辐射方式散失的热降到最低，其工作原理与玻璃保温瓶的保温隔热原理相同。真空玻璃是玻璃工艺与材料科学、真空技术、物理测量技术、工业自动化及建筑科学等，多种学科、多种技术、多种工艺协作配合的硕果。

真空玻璃是新型玻璃深加工产品，是我国玻璃工业中为数不多的具有自主知识产权的前沿产品，它的研发推广符合我国鼓励自主创新的政策，也符合国家大力提倡的节能政策，具有良好的发展潜力和前景 .

原理

从原理上看真空玻璃可比喻为平板形保温瓶，二者相同点是两层玻璃的夹层均为气压低于10-1pa的真空，使气体传热可忽略不计;二者内壁都镀有低辐射膜，使辐射传热尽可能小。二者不同点：一是真空玻璃用于门窗必须透明或透光，不能像保温瓶一样镀不透明银膜，镀的是不同种类的透明低辐射膜;二是从可均衡抗压的圆筒型或球型保温瓶变成平板，必须在两层玻璃之间设置“支撑物”方阵来承受每平方米约10吨的大气压，使玻璃之间保持间隔，形成真空层。“支撑物”方阵间距根据玻璃板的厚度及力学参数设计，在20mm-40mm之间。为了减小支撑物“热桥”形成的传热并使人眼难以分辨，支撑物直径很小，目前的产品中的支撑物直径在0.3mm-0.5之mm间，高度在0.1mm-0.2mm之间。

机理

由于结构不同，真空玻璃与中空玻璃的传热机理也有所不同。真空玻璃中心部位传热由辐射传热和支撑物传热构成，其中忽略了残余气体传热。而中空玻璃则由气体传热(包括传导和对流)和辐射传热构成。 　　

由此可见，要减小因温差引起的传热，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)，在兼顾其它光学性能要求的条件下，其发射率(也称辐射率)越低越好。二者的不同点是真空玻璃还要尽可能减小点阵支撑物的传热，目前新立基公司根据自有专利采用直径0.5mm的开口环形(或称C型)支撑物，点阵间距25mm，其热导约为0.5Wm-2k-1。中空玻璃则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。要减少气体传热，还可用大分子量的气体(如惰性气体：氩、氪、氙)来代替空气，但即使如此，气体传热仍占据主导地位。

随着科学技术发展，新材料、新工艺、新技术不断出现，真空玻璃本身的质量将会不断提高。生产工艺和设备也将不断更新，产量会不断扩大，成本也会不断降低。组合真空玻璃的品种也会不断增多。国内外的研究表明，对大多数地区而言，建筑物围护结构的传热系数应至少达到1Wm-2k-1的水平，过去大量使用的总厚度约390mm的37砖墙(外加砂浆)的传热系数约为1.7 Wm-2k-1 ，总厚度约410mm的37空心砖墙(外加厚砂浆)的传热系数已接近1 Wm-2k-1 。各种新型墙体的传热系数已可降到0.4至0.8 Wm-2k-1之间。而门窗则是建筑围护结构的能耗大户。单片5mm白玻的传热系数约为6.1 Wm-2k-1，比墙体差6倍以上，形象地比喻，每一扇非节能窗的能耗就相当于点着一盏数十瓦的长明灯在长年累月地消耗能量。三十多年前，在第一次石油危机之后，国外科学家就提出研制传热系数小于1的玻璃窗，称之为“超级玻璃窗”(Superwindows)。真空玻璃的出现，使这一设想成为轻易之举，双真空玻璃的出现，更将使我们进入“超级真空玻璃窗”阶段。

真空玻璃、玻璃行业的发展

居民消费结构升级、鼓励企业自主创新、新农村建设和城镇化进程等都将保证国内市场对玻璃产品的中长期需求增长趋势不变。随着建筑、汽车、装饰装修、家具、信息产业技术等行业的发展和人们对生活空间环境要求的提高，安全玻璃、节能中空玻璃等功能性加工产品得到广泛应用。平板玻璃的供求格局和消费结构正在发生变化。 　　

玻璃行业的发展与国民经济的许多行业都存在着联系，玻璃行业对推动整个国民经济的发展都起着积极作用。因此“十一五”规划中也对玻璃产业的发展提出了具体要求。也颁布了各项法律法规来规范玻璃行业的健康发展。在新的形势下，玻璃工业必须按照科学发展观的要求，转变增长方式，有效调整产业结构，才能促进行业健康发展。

优点:

1.由于热阻高，防结露结霜性能更好。 　　

2.由于间隔是真空，因而具有下列优点：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 　　

不存在中空玻璃存在的内结雾结露问题 　　

不存在中空玻璃水平放置时气体热导变化问题 　　

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，是两片4mm 玻璃构成的中空玻璃的一倍半以上。 　　

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倍以上，不仅可节省窗框材料，而且可以当成一片玻璃配合其它玻璃深加工技术　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”。这种与其它深加工技术　的兼容性，不仅可促进其它技术的发展，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。 　　

因此，真空玻璃的特点使其具有综合性能优势。