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3 真空玻璃的節(jié)能效果
試驗表明,真空玻璃具有良好的保溫性能,如果在建筑物上采用真空玻璃,其節(jié)能效果如何?我們以實測熱絕緣系數(shù)為依據(jù),采用塑鋼窗框,計算北京地區(qū)80住一2—4(為磚混結構)通用設計耗熱量指標。比較幾種窗型的節(jié)能效果(見表5),從而可以看出真空玻璃保溫性能的優(yōu)越性。
注:(1)中空玻璃和真空玻璃塑鋼窗的框窗比均為0.37;(2)建筑物外墻、屋頂、樓梯間內(nèi)墻、地面等圍護結構都相同;(3)建筑節(jié)能率是與未采取節(jié)能措施建筑耗熱量指標31.68 W/m 相比較。
由表5司知:
(1)與采用雙層玻璃相比,采用真空玻璃后,窗戶的傳熱系數(shù)由4.0、I(m2·K)下降到2.23 W/(m2·K)。窗戶的傳熱耗熱占建筑物總耗熱比例由20.37%下降為13%。建筑物節(jié)能率由36.2%提高到42.7%。以100萬m2建筑為例,單是窗戶采用真空玻璃塑鋼窗,每年節(jié)約采暖能耗就達1220t標煤。
(2)與中空玻璃相比,真空玻璃傳熱耗熱占建筑物總耗熱的比例,由15.1%下降到13.0%,建筑物節(jié)能率由41%上升到42.7%,以100萬m2建筑為例,窗戶玻璃由中空玻璃改用真空玻璃,每年節(jié)約采暖能耗達320 t標煤。
(3)窗戶耗熱由傳熱耗熱和空氣滲透熱耗熱兩部分組成,盡管采用真空玻璃提高了玻璃保溫性能,但窗戶耗熱占建筑物總耗熱的比例仍高達33%以上。其原因是窗戶空氣滲透耗熱量大,占總耗熱量20%以上。在冬季,窗戶密閉,建筑物主要通過門窗縫隙與室外進行空氣交換,以保持空氣的衛(wèi)生質(zhì)量,而這種交換不可避免地將室內(nèi)熱量帶出室外。采用密封條增加門窗密封性,雖能減少滲透耗熱,但減少是有限的,計算中換氣次數(shù)為0.5次已是非常大較限,否則會嚴重影響室內(nèi)空氣衛(wèi)生質(zhì)量。因此,減少滲透耗熱,采取通風措施,增加窗戶密閉性才是可取的。
(4)真空玻璃采用低輻射膜后,窗戶保溫性能大大提高,節(jié)能效果明顯。在真空玻璃上采用單面低幅射鍍膜或雙面低幅射鍍膜,該塑鋼窗的傳熱系數(shù)分別由未鍍膜的2.23 w/(m2·K)下降為1.56w/(m2·K)或1.29W/(m2·K)。如果仍以80住一2—4磚混建筑為例,窗戶改用單面低幅射真空玻璃塑鋼窗,使窗戶傳熱耗熱下降至10%以下,建筑物耗熱量指標也分別由18.16W/m2下降到17.39W/m2、17.08w/m2。建筑物節(jié)能率分別由42.7%提高到45.1%和46.1%。由此可見,采用真空玻璃可大幅度地提高窗戶保溫性能及建筑節(jié)能效果,為我國建筑節(jié)能趕上先進國家水平創(chuàng)
造了條件。
4 提高真空玻璃性能的幾點建議
(1)真空玻璃由于間層抽真空,因而氣體導熱及對流傳熱基本清理,輻射成為主要傳熱形式。因此,降低輻射傳熱是提高真空玻璃保溫性能的重要途徑之一。降低輻射傳熱有2種方法:一是采用低輻射膜:試驗證明真空玻璃采用低輻射膜后,膜的作用得到充分發(fā)揮,其保溫性能大大提高,并隨膜的輻射率降低而提高;二是采用多層真空玻璃組合形式:例如采用兩層真空玻璃組合后,雙層真空玻璃的當量輻射系數(shù)是單層真空玻璃的1/2,而厚度為9.2 mm,小于中空玻璃厚度,但熱絕緣系數(shù)值成倍增加,將比中空玻璃熱絕緣系數(shù)大2~3倍。因此,采用多層真空玻璃也是提高玻璃保溫性能的有效途徑。
(2)我國地域遼闊,各地區(qū)氣候差異很大,窗玻璃的使用功能應適應各地區(qū)的使用要求。以保溫為主的嚴寒地區(qū),應充分利用太陽輻射熱,可采用低輻射真空玻璃。對于夏熱冬暖以隔熱為主的地區(qū),應減少太陽輻射熱進入室內(nèi),可采用鍍有陽光控制膜的真空玻璃,但要考慮窗戶的采光要求。所以,不同地區(qū)使用鍍膜真空玻璃時,應根據(jù)膜的光、熱性能進行選擇,采用不同的組合方式,以達到較佳效果。
(3)增加間層的厚度,不僅可以改善隔聲性能,其保溫性能也將得到提高。
(4)采用兩塊厚度不同的玻璃,以改善采用同等厚度玻璃吻合頻率處隔聲量下降的現(xiàn)象,從而提高窗玻璃隔聲量。
(5)窗戶或幕墻是采暖和空調(diào)中的耗能大戶,據(jù)統(tǒng)計,在有空調(diào)的建筑物總能耗中,空調(diào)能耗占60%以上,其原因是窗玻璃的保溫隔熱性能差。為此,國內(nèi)外一直在研究如何改進窗戶的保溫隔熱性能。例如,國內(nèi)近幾年來弓l進了國外先進的鍍膜技術,在玻璃表面上鍍膜,以解決房間夏天得熱和冬天失熱的問題。但這種方法還存在一定局限性,在冬冷夏熱地區(qū)難以達到較佳節(jié)能效果。美國在2O世紀90年代初開始研究“智能玻璃”,這種采用電致變色原理工作的“智能玻璃”經(jīng)過長期的試驗研究,已于2000年秋在美國正式投入生產(chǎn)。
5 結語
我國氣候的主要特點是冬寒夏熱,致使采暖空調(diào)能耗很大。從新世紀開始,我國將進入一體建設小康社會。在增進國民健康、提高舒適性的前提下有效利用能源、合理使用資源、減少溫室氣體排放、保護人類生存環(huán)境已是大勢所趨,人心所向。真空玻璃具有的性能和良好的性能價格比,必將得到社會和市場的廣泛認可,發(fā)展前景十分廣闊。