(二）何為真空玻璃

　　真空玻璃是將兩片平板玻璃四周密閉起來，將其間隙抽成真空并密封排氣孔，兩片玻璃之間的間隙為O．1——0．2mm，真空玻璃的兩片一般至少有一片是低輻射玻璃，這樣就將通過真空玻璃的熱傳導(dǎo)、對流幾乎為零，其工作原理與玻璃保溫瓶的保溫隔熱原理相同。真空玻璃是玻璃工藝與材料科學(xué)、真空技術(shù)、物理測量技術(shù)、工業(yè)自動(dòng)化及建筑科學(xué)等，多種學(xué)科、多種技術(shù)、多種工藝協(xié)作配合的碩果。
1893年，英國物理學(xué)家、化學(xué)家占姆士•杜瓦發(fā)明了保溫瓶。人們?yōu)榱思o(jì)念他，把保溫瓶又稱作杜瓦瓶。從此后，長于幻想的科學(xué)家就有一個(gè)夢想，什么時(shí)候能將保溫瓶技術(shù)應(yīng)用到建筑玻璃窗上？要實(shí)現(xiàn)從杜瓦瓶到真空平板玻璃的飛躍，三大難題擺在人們面前：

    ⑴與杜瓦瓶不同，真空平板玻璃是一個(gè)小容積、大表面積而又狹窄扁平的玻璃真空腔體，但又要快速抽真空以使殘余氣體降到可以{TodayHot}對熱傳導(dǎo)忽略不計(jì)的程度，并長期保持其真空度；

    ⑵與杜瓦瓶圓柱體容易抗壓不同，平板真空玻璃只有使用支撐物來承受10000千克／平方米的壓力，該支撐物使真空玻璃產(chǎn)品滿足建筑玻璃設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)所要求的強(qiáng)度和壽命，這就必須對支撐物的物理化學(xué)性能以及幾何形狀、幾何分布做出精心設(shè)計(jì)。

　?、潜榷磐咂扛y的是，真空玻璃是門窗用透明材料，在抽氣口、支撐物的設(shè)計(jì)和選料上，要不影響透明和美觀。

    1913年世界第一個(gè)平板真空玻璃專利發(fā)布?？茖W(xué)家們相繼進(jìn)行了大量的探索，誕生了一批專利。20世紀(jì)80年代起，世界對真空玻璃的研發(fā)逐漸活躍起來，其中有兩個(gè)團(tuán)體值得一提。一個(gè)是美國克羅拉多太陽能研究所由Ｄ•Ｋ•Ｂｅｎｓｏｎ教授領(lǐng)導(dǎo)的真空玻璃研究組，經(jīng)過1985～1991年的實(shí)驗(yàn)，創(chuàng)立了許多值得讓后人借鑒的技術(shù)理論、思路和實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)。另一個(gè)是悉尼大學(xué)應(yīng)用物理系Ｒ•Ｅ•Ｃｏｌｌｉｎｓ教授1989～1994年領(lǐng)導(dǎo)的研究組，進(jìn)一步改進(jìn)工藝，1989年試制出樣品，1993年研制出第一塊1米×1米的實(shí)用真空玻璃，并申請了4項(xiàng)專利。北京大學(xué)物理系原教授唐健正也是參與者之一。人類在發(fā)明杜瓦瓶之后整整100年，終于又發(fā)明了真空平板玻璃。英國、希臘和日本等國的科學(xué)家也做了大量的類似研究。
(三） 真空玻璃特性

　　熱傳遞通常有三種方式：對流、傳導(dǎo)和輻射。目前，隨著建筑墻體材料的革新，墻體能耗大為降低，從而使得幕墻、外窗的能耗在圍護(hù)結(jié)構(gòu)總能耗中所占比重越來越大。測試表明：幕墻、外窗傳熱量占房間總耗熱{HotTag}的30%左右。因此，幕墻、外窗傳熱已成為建筑耗能的主要因素之一，通過對幕墻、外窗的傳熱分析尋找降低能耗的途徑已引起人們的關(guān)注。單層幕墻、外窗傳熱過程分析較為成熟。然而，對雙層幕墻、窗的傳熱過程分析通常將其簡化為一封閉的雙層豎立平板有限空腔，空腔內(nèi)的傳熱過程是一兼有熱傳導(dǎo)、熱對流和豎平板表面間的熱輻射等三種方式的復(fù)合傳熱過程，并認(rèn)為三種傳熱方式各自獨(dú)立、互不影響，傳熱效果為三者的簡單疊加。但是，進(jìn)一步的研究表明，該三種傳熱過程是相互耦合影響的，這種復(fù)雜耦合最終形成實(shí)際存在的溫度場，對雙層幕墻、窗傳熱的實(shí)測結(jié)果就是這一實(shí)際溫度場的客觀體現(xiàn)。

　　對這種多因素相互作用、相互耦合的復(fù)合系統(tǒng)來說，研究其內(nèi)部的細(xì)節(jié)，尤其是各因素間的交叉作用，傳統(tǒng)的方法就顯得無能為力了。而近四五十年剛剛興起的非平衡態(tài)不可逆過程熱力學(xué)是分析多因素相互耦合的熱力過程的行之有效的方法；按照此方法分析結(jié)論為：幕墻、外窗，在不考慮日射得熱的條件下，自然對流換熱及其對輻射換熱的耦合傳熱是傳熱過程的主要因素，前者約占總傳熱量的70%以上，因此，降低窗間氣體的自然對流將是提高外窗的絕熱性能的主要方向之一；如何降低雙層窗間層內(nèi)的自然對流換熱強(qiáng)度，強(qiáng)化雙層幕墻、窗的絕熱性能，降低幕墻、外窗的耗熱量，將是今后幕墻、外窗節(jié)能的研究重點(diǎn)。目前較廣泛地應(yīng)用于大型公用建筑的雙層真空玻璃，玻璃間層的當(dāng)量導(dǎo)熱系數(shù)大大降低，其原因之一，就是由于雙層玻璃間抽成真空，削弱了氣體的導(dǎo)熱尤其是氣體的自然對流換熱的結(jié)果。

　　由于真空玻璃中間是真空層，基本上消除了對流傳熱和傳導(dǎo)傳熱，同時(shí)組成真空玻璃的原片玻璃可以選擇低輻射膜玻璃即Low-E玻璃，能夠大幅度降低輻射傳熱。

　　真空玻璃由于真空層的特殊結(jié)構(gòu)，因而具有良好的隔聲性能，隔聲性能指標(biāo)明顯優(yōu)于中空玻璃。

　　真空玻璃與中空玻璃相比保溫性能更好，熱阻更高，因此具有更好的防結(jié)露性能和隔熱節(jié)能   真空玻璃兩片玻璃中間的真空層消除了傳導(dǎo)與對流傳熱，使房間與外界的熱交換降到極限。據(jù)國家建筑工程質(zhì)量監(jiān)督檢測中心提供的數(shù)據(jù)顯示：真空玻璃的保溫性能是中空玻璃的2倍，是單片玻璃的4倍。

　　防霧防露   由于普通單片玻璃遇冷發(fā)生結(jié)露時(shí)，玻璃窗濕淋淋容易弄臟墻壁與地面，損傷窗框，還為霉菌提供了生存空間，所以它已跟不上建筑市場的發(fā)展。中空玻璃雖比單片玻璃有所進(jìn)步，但因經(jīng)常產(chǎn)生霧氣或結(jié)露，影響采光和視野的清晰又無法擦去而不能滿足人們生活質(zhì)量日益提高的要求。真空玻璃的出現(xiàn)則很好地解決了這個(gè)問題。真空玻璃具有較好的隔熱性能，室內(nèi)一側(cè)玻璃表面溫度不易下降，即使室外溫度很低，也不易形成霧結(jié)露。此外，真空玻璃中間是真空層，絕不會(huì)發(fā)生中空玻璃由于間隔中含有濕氣，在降溫時(shí)出現(xiàn)的內(nèi)結(jié)露現(xiàn)象。
　　隔聲性能   由于真空玻璃特有的構(gòu)造，對于聲音的傳播可大幅度降低，在整個(gè)音域范圍都可實(shí)現(xiàn)良好的隔音。在降低外界噪音傳人同時(shí)，室內(nèi)生活聲音也不易外傳，總的隔音效果要比中空玻璃好，容易給人們創(chuàng)造一個(gè)溫馨恬適的港灣環(huán)境。

　　抗風(fēng)壓性能   真空玻璃中的兩片玻璃，通過支撐物牢固地壓在一起，具有與同等厚度的單片玻璃相近的剛度和耐風(fēng)壓性能。

　　超長的耐久性   真空玻璃是一種新產(chǎn)品，目前國內(nèi)外尚無相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，更無相應(yīng)的測試方法。真空玻璃又不同于中空玻璃。因此，不能完全按中空玻璃試驗(yàn)方法進(jìn)行，而主要參照GBll944-89中空玻璃標(biāo)準(zhǔn)而擬定紫外線照射、氣候循環(huán)、高溫高濕度試驗(yàn)。試驗(yàn)表明即使是在苛刻的條件下真空玻璃同樣具有長期穩(wěn)定耐久性能。

　　真空玻璃具有優(yōu)異的保溫隔熱性能，其性能指標(biāo)明顯優(yōu)于中空玻璃，一般的單片玻璃傳熱系數(shù)是6，中空玻璃是3.4，真空玻璃的傳熱系數(shù)達(dá)到1.2，一片只有6mm厚的真空玻璃，隔熱性能相當(dāng)于370mm的實(shí)心黏土磚墻，隔聲性能達(dá)到五星級酒店的靜音標(biāo)準(zhǔn)，相當(dāng)于四磚墻的水平。由于隔熱保溫性能好，真空玻璃在建筑上的應(yīng)用將達(dá)到節(jié)能和環(huán)保的雙重效果。據(jù)統(tǒng)計(jì)，使用真空玻璃后空調(diào)節(jié)能就達(dá)50%，與單層玻璃相比，每年每平方米幕墻、窗戶可節(jié)約700兆焦耳的能源，相當(dāng)于一年節(jié)約192千瓦小時(shí)電，1000噸標(biāo)準(zhǔn)煤。 是目前世界上節(jié)能效果最好的玻璃。真空玻璃幕墻門窗是第三代幕墻門窗玻璃。

　　搞好建筑節(jié)能，不但為我國節(jié)約資源，還帶動(dòng)了巨大的市場商機(jī)。仇保興介紹說，這些商機(jī)主要有保溫隔熱外墻及新型墻材；節(jié)能門窗與玻璃幕墻，如斷熱鋁合金窗、雙層窗、塑鋼窗、熱反射玻璃窗(Low-E玻璃窗、Low-E玻璃幕墻)、雙通道幕墻、通風(fēng)式幕墻等；建筑外遮陽設(shè)施；研制建筑節(jié)能設(shè)備，如節(jié)能空調(diào)設(shè)備、綠色照明設(shè)施、太陽能熱水系統(tǒng)、熱泵熱水系統(tǒng)、變頻設(shè)備、自動(dòng)控制系統(tǒng)等。