高原地区被动式低能耗建筑门窗玻璃的选择

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　　中空玻璃由美国人于1865年发明，是一种良好的隔热、隔音、美观适用、并可降低建筑物自重的新型建筑材料，它是用两片(或三片)玻璃，使用高强度高气密性复合粘结剂，将玻璃片与内含干燥剂的铝合金框架粘结，制成的高效能隔音隔热玻璃。中空玻璃多种性能优越于普通双层玻璃，因此得到了世界各国的认可，中空玻璃是将两片或多片玻璃以有效支撑均匀隔开并周边粘结密封，使玻璃层间形成有干燥气体空间的玻璃制品。

　　中空玻璃其主要构成材料包括：玻璃、铝间隔条、弯角栓、丁基胶、聚硫胶、干燥剂等。

　　为了保护原生态环境，被动式低能耗建筑在我国青海、西藏等高原地区尤其值得推广，而高原地区的气候特点又决定了在被动房（词条“被动房”由行业大百科提供）在门窗材料的选择上有一定的特殊性。由于高原地区的气压低，在平原地区生产的中空玻璃不能直接应用于该地区，即使在当地生产一定要使中空玻璃内部气压与当地气压保证一致。除此之外，由于中空玻璃水平放置时U值会显著增大，也不适合用于采光顶。真空玻璃则不存在上述问题，可以说是高原地区被动式低能耗建筑门窗的最佳选择。

　　真空玻璃在被动式低能耗建筑中的应用

　　目前，国际上一些设计师已经把真空玻璃设计在各种节能建筑当中。例如，德国斯图加特大学教授，建筑结构设计研究院院长，世界著名建筑设计师Werner Sobek博士在主动房项目中采用新立基公司提供的真空玻璃。该项目建设地坐落在斯图加特市20世纪20年代完成的WeissenhofSiedlung建筑群中心，即在欧洲现代建筑史上很有纪念意义的“白院聚落 ”建筑博览会。欧洲很多著名的设计师都参与该地区房产的建筑设计，他们使用新建筑材料（词条“建筑材料”由行业大百科提供）、新建筑方法为现代城市居民设计生活设施。

　　Werner Sobek从政府的研究补助金及赞助商的帮助下集资近390万欧元支持该项目。100%可循环利用的节能房通过光伏板发电，不仅能够为周边社区的住宅提供电，还可以给电网供电。此能源样板房为85平方米的单元联排房，利用2.5×1.7m的大型复合真空玻璃及固定在木质前墙上的可收缩阳台达到节能功效，是目前最高效节能方式。

　　在中德合作的河北秦皇岛被动式低能耗住宅示范项目“在水一方”项目中，也使用了真空玻璃。该项目是中德两国双边合作，由中国住建部与德国能源署共同实施的中国首个国家级技术项目之一，有望成为中国建筑节能领域的新一代标准。

　　“在水一方”项目由四栋按照德国被动式低能耗建筑标准设计施工的住宅楼组成，是在建中整体规模150万平方米的综合项目的一部分。项目建筑每栋楼18层，45套房，共计6500平方米。该建筑各项节能指标均高于目前国内的节能标准，如要求门窗传热系数K值小于1W/(㎡·K)。该项目采用的是复合真空玻璃和三层Low-E双中空充氩气的结构，其中玻璃的太阳能总透射比和光热比可以通过选择不同的Low-E玻璃来调节。

　　从上边的介绍可以看出，高端节能建筑中应用的高端玻璃产品主要有真空玻璃和三玻两腔中空玻璃两种。中空玻璃产品应用比较早，技术上也相对成熟，高端产品通过选用优质Low-E并增加Low-E层数，加厚中空层厚度和充氩气等方式降低U值，真空玻璃则通过基本的配置就可以达到更低的U值。

　　真空玻璃在高原地区被动式低能耗建筑应用中的优势

　　真空玻璃已经表现出明显的综合性能优势，那么真空玻璃应用于高原地区有什么独特的优势呢?现概述如下。

　　1)应用地域广，尤其适合于高原地区。

　　海拔高，气压低是高原地区的特点，北京地区的海拔在50m左右，而西宁为2300m，拉萨为3600m。以青藏高原的平均海拔4000m为例，粗略估算青藏高原地区气压比北京地区低25kPa，如果在北京地区制作中空玻璃，其内部压强是1个标准大气压，运输到青藏高原后，则每平米内外会产生2500公斤的压差，极易造成中空玻璃的胀裂，也有实际的工程案例证实了这一点。

　　另外，旅游数据显示，游客的高原反应往往是发生在路途当中，这主要是由于路途中的压差不断变化造成的，有些路程的海拔超过5000m，则压差会更大。同样的道理，中空玻璃在平原地区生产，运往高原地区时也存在这个问题，在高海拔路途的运输过程中，中空玻璃承受的压差会不断变化，更容易造成玻璃的胀裂。如果在当地生产，技术上也要注意这些问题。

　　真空玻璃由于内部为真空状态，不存在中空玻璃运到高原低气压地区的胀裂问题，可应用于平原以及高海拔地区。从理论上讲，越是在高原地区，真空玻璃受到的压差越小，玻璃所承受的应力也就越小，安全性更高。

　　2)水平放置U值不变，适合应用于采光顶与阳光房

　　高原地区阳光充足，非常适合使用采光顶及建造阳光房等，真空玻璃在应用于建筑物的斜面以及平面采光顶和阳光房等部位时，不存在中空玻璃平放时气体对流传导大大增加的问题。以“在水一方”项目中产品为例，分别计算玻璃在垂直放置、45°角放置及水平放置时U值的变化。可以看出，三玻两腔中空玻璃的U值由0.67 W/(m2·K)变为0.97 W/(m2·K)，明显变大，而真空玻璃的U值基本上没有变化。

　　3)U值低，而且今后还可以更低。

　　“在水一方”项目采用的玻璃中，新立基公司的复合真空玻璃的U值最低。实际上真空玻璃的U值还可以更低，如采用发射率更低的Low-E玻璃，增加Low-E玻璃层数等。

　　以“在水一方”项目中的中空+半钢化真空玻璃为例，如果使用辐射率分别为0.06、0.03的单Low-E玻璃，U值可达到0.50、0.41 W/(m2·K);如果使用辐射率分别为0.06、0.03的双Low-E玻璃U值更低，可达到0.41、0.35 W/(m2·K)。低U值不仅可以降低建筑能耗（词条“建筑能耗”由行业大百科提供），还可以有效防止室内结露，在被动式低能耗建筑应用中具有明显的优势。同时，选择U值低的真空玻璃可以在保证整窗U值不变的前提下，减小整窗的框窗比，增加整个建筑的透光性，使居住环境更加透亮。

　　玻璃的太阳能总透射比和光热比可以通过选用不同Low-E玻璃调节，尤其是我国幅员辽阔，气候条件多样，真空玻璃的光学及热工（词条“热工”由行业大百科提供）性能，如可见光透过率、光热比、太阳能总透射比等可根据地区、朝向等的需要进行调整。

　　4)厚度薄，而且今后还可以更薄。

　　从"在水一方”项目产品参数表中可以看出，在U值基本接近的情况下，真空玻璃的厚度要远小于三玻两腔中空玻璃，这样一方面可以降低整窗的厚度，减少建筑负重;另一方面可以增加建筑的使用空间，如果建筑选用落地窗，则可以增加建筑使用面积。

　　真空玻璃在以前的应用中一般使用复合真空+中空玻璃的结构，这主要是从力学安全角度出发。如果在对安全性要求比较高的地方，使用真空+夹胶形式则可以减少复合真空玻璃的厚度。

　　“在水一方”项目中使用维卡82型材（词条“型材”由行业大百科提供），整窗的厚度为82mm，比较厚重。如果使用低U值真空玻璃，同时开发匹配真空玻璃的高性能型材，则可以降低整窗的厚度和重量，这样不但可以降低窗框中合页的负担，降低成本，同时也便于用户使用。

　　5)长寿命，即使中空失效，U值变化不大。

　　高原地区的紫外线照射强烈，使得中空玻璃边部密封胶极易失效，而真空玻璃为无机材料（词条“无机材料”由行业大百科提供）密封，不含有机胶材料，且在采用合格工艺的条件下加工时经过严格的高温真空排气，在高温、低温、高湿、紫外线照射等恶劣环境下，不会产生性能衰减、老化（词条“老化”由行业大百科提供）失效等问题。并且，真空层内部放置有吸气材料，经过严格的气候模拟测试和理论计算，真空寿命在50年以上。实际上我们在北京地区室外自然条件下经过近3000天的跟踪测试，真空玻璃样品热导变化较小，在5%范围内波动。在真空+中空复合结构中，即使中空玻璃失效，也不会对U值产生大的影响。

　　另一方面，真空玻璃中的Low-E层位于真空层内部，鉴于真空玻璃内部的高真空度，可以起到保护Low-E膜的作用，也就可以更持久的保证真空玻璃的低U值，提高产品寿命。

　　6)隔声效果好。

　　复合真空玻璃的隔声量可达41dB，优于三玻两腔中空玻璃。真空玻璃可以有效阻隔处于中低频段的交通噪声，增强了其在阻隔生活噪声方面的实用性。

　　关于真空玻璃的几个问题

　　真空玻璃在行业内还算是一个新生事物，在受到广泛关注的同时，大家也不免有些疑问，下面就普遍关注的几个问题进行介绍。

　　1)寿命问题

　　真空玻璃的寿命问题包括两方面，一方面是真空寿命，一方面是力学寿命。真空寿命需要工艺来保证，前面已经详细介绍。需要指出的是，正规厂家生产的真空玻璃在出厂之前每一片都需经过严格的检测，要防止一些不合格甚至假冒伪劣产品流入市场。对于一些粗制滥造的真空玻璃需要进行严格监管，如产品不用高温排气，不用吸气剂，甚至用假吸气剂的情况一定要杜绝，以保证真空玻璃在行业内的口碑。

　　力学寿命，一方面要有科学和严格的产品设计和生产工艺，制造半钢化真空玻璃和钢化真空玻璃以提高力学强度，另一方面可使用复合中空或夹胶的方式提高安全性。

　　2)成本问题

　　价格问题是大家比较关注的，复合真空玻璃和三玻两腔中空玻璃的价格差别不大，而真空玻璃的性价比更高。同时，通过自动化提高成品率、加大产能、使用新材料和新工艺等，真空玻璃未来还有很大的降价空间。

　　3)供应问题

　　随着真空玻璃产业化进展，产品的供应问题将会得以解决。新立基公司的自动化生产线（词条“生产线”由行业大百科提供）已经进入最后的调试阶段，待调试完成，新线运转后，可以达到每年50万平方米的设计产能。在此基础上，下一代性价比更高，更适于推广的新型生产线已在设计和试验中。

　　4)工程应用

　　工程应用是检验产品的最佳标准，新立基公司的真空玻璃已经应用于很多建筑，并创造了很多国际和国内第一，如世界第一个全真空玻璃大厦及大面积真空玻璃幕墙工程—天恒大厦，世界上真空玻璃应用面积最大，应用案例最多等。表6给出新立基公司真空玻璃应用工程项目，图为几个最新的工程应用示例图。

　　真空玻璃与中空玻璃相比具有综合性能优势，适于在低能耗建筑的高端门窗中，特别是高原地区推广应用。中国真空玻璃产业在专利技术、产业化水平、推广应用方面居世界前列，应该受到足够的重视，希望政府及有关部门加大对真空玻璃产业化的支持力度。一方面要不断提高建筑节能标准，让节能产品真正的得以应用，一方面要加大对真空玻璃产业化的支持力度，使在中国建材行业中少有的领先技术得到更快的发展。真空玻璃作为玻璃深加工的新宠，在高原地区的被动式低能耗建筑中也一定会得到更好的应用。【完】