高原地區(qū)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(fā)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(fù)合粘結(jié)劑，將玻璃片與內(nèi)含干燥劑的鋁合金框架粘結(jié)，制成的高效能隔音隔熱玻璃。中空玻璃多種性能優(yōu)越于普通雙層玻璃，因此得到了世界各國的認(rèn)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(jié)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(gòu)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(hù)原生態(tài)環(huán)境，被動式低能耗建筑在我國青海、西藏等高原地區(qū)尤其值得推廣，而高原地區(qū)的氣候特點又決定了在被動房（詞條“被動房”由行業(yè)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(qū)的氣壓低，在平原地區(qū)生產(chǎn)的中空玻璃不能直接應(yīng)用于該地區(qū)，即使在當(dāng)?shù)厣�產(chǎn)一定要使中空玻璃內(nèi)部氣壓與當(dāng)?shù)貧鈮罕ＷC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(qū)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(yīng)用

　　目前，國際上一些設(shè)計師已經(jīng)把真空玻璃設(shè)計在各種節(jié)能建筑當(dāng)中。例如，德國斯圖加特大學(xué)教授，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計研究院院長，世界著名建筑設(shè)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(shè)地坐落在斯圖加特市20世紀(jì)20年代完成的WeissenhofSiedlung建筑群中心，即在歐洲現(xiàn)代建筑史上很有紀(jì)念意義的“白院聚落 ”建筑博覽會。歐洲很多著名的設(shè)計師都參與該地區(qū)房產(chǎn)的建筑設(shè)計，他們使用新建筑材料（詞條“建筑材料”由行業(yè)大百科提供）、新建筑方法為現(xiàn)代城市居民設(shè)計生活設(shè)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(huán)利用的節(jié)能房通過光伏板發(fā)電，不僅能夠為周邊社區(qū)的住宅提供電，還可以給電網(wǎng)供電。此能源樣板房為85平方米的單元聯(lián)排房，利用2.5×1.7m的大型復(fù)合真空玻璃及固定在木質(zhì)前墻上的可收縮陽臺達(dá)到節(jié)能功效，是目前最高效節(jié)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(shù)項目之一，有望成為中國建筑節(jié)能領(lǐng)域的新一代標(biāo)準(zhǔn)。

　　“在水一方”項目由四棟按照德國被動式低能耗建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計施工的住宅樓組成，是在建中整體規(guī)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(jié)能指標(biāo)均高于目前國內(nèi)的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，如要求門窗傳熱系數(shù)K值小于1W/(㎡·K)。該項目采用的是復(fù)合真空玻璃和三層Low-E雙中空充氬氣的結(jié)構(gòu)，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(diào)節(jié)。

　　從上邊的介紹可以看出，高端節(jié)能建筑中應(yīng)用的高端玻璃產(chǎn)品主要有真空玻璃和三玻兩腔中空玻璃兩種。中空玻璃產(chǎn)品應(yīng)用比較早，技術(shù)上也相對成熟，高端產(chǎn)品通過選用優(yōu)質(zhì)Low-E并增加Low-E層數(shù)，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(dá)到更低的U值。

　　真空玻璃在高原地區(qū)被動式低能耗建筑應(yīng)用中的優(yōu)勢

　　真空玻璃已經(jīng)表現(xiàn)出明顯的綜合性能優(yōu)勢，那么真空玻璃應(yīng)用于高原地區(qū)有什么獨特的優(yōu)勢呢?現(xiàn)概述如下。

　　1)應(yīng)用地域廣，尤其適合于高原地區(qū)。

　　海拔高，氣壓低是高原地區(qū)的特點，北京地區(qū)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(qū)氣壓比北京地區(qū)低25kPa，如果在北京地區(qū)制作中空玻璃，其內(nèi)部壓強是1個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，運輸?shù)角嗖馗咴�后，則每平米內(nèi)外會產(chǎn)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(shù)據(jù)顯示，游客的高原反應(yīng)往往是發(fā)生在路途當(dāng)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(qū)生產(chǎn)，運往高原地區(qū)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(dāng)?shù)厣�產(chǎn)，技術(shù)上也要注意這些問題。

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

　　2)水平放置U值不變，適合應(yīng)用于采光頂與陽光房

　　高原地區(qū)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(yīng)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(dǎo)大大增加的問題。以“在水一方”項目中產(chǎn)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�？梢钥闯觯�三玻兩腔中空玻璃的U值由0.67 W/(m2·K)變?yōu)?.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(fù)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(fā)射率更低的Low-E玻璃，增加Low-E玻璃層數(shù)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(dá)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(dá)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(yè)大百科提供），還可以有效防止室內(nèi)結(jié)露，在被動式低能耗建筑應(yīng)用中具有明顯的優(yōu)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(huán)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(diào)節(jié)，尤其是我國幅員遼闊，氣候條件多樣，真空玻璃的光學(xué)及熱工（詞條“熱工”由行業(yè)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(jù)地區(qū)、朝向等的需要進(jìn)行調(diào)整。

　　4)厚度薄，而且今后還可以更薄。

　　從"在水一方”項目產(chǎn)品參數(shù)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(yuǎn)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(fù)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(yīng)用中一般使用復(fù)合真空+中空玻璃的結(jié)構(gòu)，這主要是從力學(xué)安全角度出發(fā)。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(fù)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(yè)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(fā)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(fù)擔(dān)，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(qū)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(yè)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(jīng)過嚴(yán)格的高溫真空排氣，在高溫、低溫、高濕、紫外線照射等惡劣環(huán)境下，不會產(chǎn)生性能衰減、老化（詞條“老化”由行業(yè)大百科提供）失效等問題。并且，真空層內(nèi)部放置有吸氣材料，經(jīng)過嚴(yán)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(qū)室外自然條件下經(jīng)過近3000天的跟蹤測試，真空玻璃樣品熱導(dǎo)變化較小，在5%范圍內(nèi)波動。在真空+中空復(fù)合結(jié)構(gòu)中，即使中空玻璃失效，也不會對U值產(chǎn)生大的影響。

　　另一方面，真空玻璃中的Low-E層位于真空層內(nèi)部，鑒于真空玻璃內(nèi)部的高真空度，可以起到保護(hù)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(chǎn)品壽命。

　　6)隔聲效果好。

　　復(fù)合真空玻璃的隔聲量可達(dá)41dB，優(yōu)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(guān)于真空玻璃的幾個問題

　　真空玻璃在行業(yè)內(nèi)還算是一個新生事物，在受到廣泛關(guān)注的同時，大家也不免有些疑問，下面就普遍關(guān)注的幾個問題進(jìn)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(xué)壽命。真空壽命需要工藝來保證，前面已經(jīng)詳細(xì)介紹。需要指出的是，正規(guī)廠家生產(chǎn)的真空玻璃在出廠之前每一片都需經(jīng)過嚴(yán)格的檢測，要防止一些不合格甚至假冒偽劣產(chǎn)品流入市場。對于一些粗制濫造的真空玻璃需要進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)管，如產(chǎn)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(yè)內(nèi)的口碑。

　　力學(xué)壽命，一方面要有科學(xué)和嚴(yán)格的產(chǎn)品設(shè)計和生產(chǎn)工藝，制造半鋼化真空玻璃和鋼化真空玻璃以提高力學(xué)強度，另一方面可使用復(fù)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(guān)注的，復(fù)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(chǎn)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(yīng)問題

　　隨著真空玻璃產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展，產(chǎn)品的供應(yīng)問題將會得以解決。新立基公司的自動化生產(chǎn)線（詞條“生產(chǎn)線”由行業(yè)大百科提供）已經(jīng)進(jìn)入最后的調(diào)試階段，待調(diào)試完成，新線運轉(zhuǎn)后，可以達(dá)到每年50萬平方米的設(shè)計產(chǎn)能。在此基礎(chǔ)上，下一代性價比更高，更適于推廣的新型生產(chǎn)線已在設(shè)計和試驗中。

　　4)工程應(yīng)用

　　工程應(yīng)用是檢驗產(chǎn)品的最佳標(biāo)準(zhǔn)，新立基公司的真空玻璃已經(jīng)應(yīng)用于很多建筑，并創(chuàng)造了很多國際和國內(nèi)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(yīng)用面積最大，應(yīng)用案例最多等。表6給出新立基公司真空玻璃應(yīng)用工程項目，圖為幾個最新的工程應(yīng)用示例圖。

　　真空玻璃與中空玻璃相比具有綜合性能優(yōu)勢，適于在低能耗建筑的高端門窗中，特別是高原地區(qū)推廣應(yīng)用。中國真空玻璃產(chǎn)業(yè)在專利技術(shù)、產(chǎn)業(yè)化水平、推廣應(yīng)用方面居世界前列，應(yīng)該受到足夠的重視，希望政府及有關(guān)部門加大對真空玻璃產(chǎn)業(yè)化的支持力度。一方面要不斷提高建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，讓節(jié)能產(chǎn)品真正的得以應(yīng)用，一方面要加大對真空玻璃產(chǎn)業(yè)化的支持力度，使在中國建材行業(yè)中少有的領(lǐng)先技術(shù)得到更快的發(fā)展。真空玻璃作為玻璃深加工的新寵，在高原地區(qū)的被動式低能耗建筑中也一定會得到更好的應(yīng)用。【完】