真空玻璃技術與應用分析

　　2.1真空玻璃的關鍵技術
　　
　　目前,全部上真空玻璃技術尚處于起步階段,其制造技術涉及到真空絕熱、硅酸鹽、機械、低熔點焊接、密封、消氣、封頭、支撐等多個學科的多項技術,特別是兩平板玻璃之間的支撐技術和封邊封頭技術,都屬于高難度技術。
　　
　　人類是在發(fā)明保溫瓶之后整整100年,才由悉尼大學發(fā)明了與其保溫隔熱原理相同的平板真空玻璃,可見其難度之大。要實現從保溫瓶到平板真空玻璃的飛躍,有三大難題:①與保溫瓶不同,真空玻璃是一個小容積、大表面積而又狹窄扁平的玻璃真空腔體,又要快速抽真空以使殘余氣體降到可以對熱傳導忽略不計的程度,并長期保持其真空度;②與保溫瓶圓柱體容易抗壓不同,真空玻璃只有使用支撐物來承受10000kg/m2的壓力,該支撐物使真空玻璃產品滿足建筑玻璃設計標準所要求的強度和壽命,這就必須對支撐物的物理化學性能以及幾何形狀、幾何分布做出精心設計;③比保溫瓶更難的是,真空玻璃是門窗用透明材料,在抽氣口、支撐物的設計和選料上,要不影響透明和美觀。
　　
　　2.2自支撐真空隔離結構
　　
　　從大部分國家看,中國真空玻璃技術水平處于前沿,但是傳統思維模式是基于在現有兩塊平板玻璃間外加支撐物(每平米1600多個)隔離出空間的真空隔離方法,因此有如下缺點:①支撐物材料選擇及制作難;②金屬支撐物熱導率高,通透性不理想;③外加支撐物布點多,均勻布點難,成品后易脫落(難以滿足行業(yè)標準);④生產成本高,成品率低;⑤自動化生產難實現,綜合技術難推廣;⑥不能實現異型等。
　　
　　2009年,海南發(fā)明人李方順提出筋條自支撐真空隔離方法,顛覆了布點支撐方法。

　　如圖2所示,筋條自支撐真空隔離方法就是通過對玻璃原片進行二次加工,直接在玻璃上建立支撐筋條,這就跳出了困擾科學家100年的外加支撐點的真空隔離結構,從而使真空玻璃的生產工藝技術易于實現,自動化生產瓶頸得以打破,產品質量控制得以保證。還可實現異形真空玻璃,使真空玻璃的推廣應用領域得以更大拓展。
　　
　　在此基礎上,本研究提出一種凸點自支撐真空隔離構件,包括組合板材以及凸起。組合板材中至少一個板材的一側或者兩側板面上設有點狀凸起,另一個板材則可以直接采用普通的玻璃,如圖3所示。與筋條自支撐真空隔離方法相比,可提高加工效率,降低生產成本。
　　
　　3真空玻璃的應用領域
　　
　　表1列出單片玻璃、中空玻璃及真空玻璃的傳熱系數范圍�？梢�,中空玻璃的K值遠優(yōu)于單片玻璃,真空玻璃又遠優(yōu)于中空玻璃,Low-E中空玻璃和真空玻璃優(yōu)勢更為明顯。本節(jié)主要與中空玻璃比較分析真空玻璃的應用領域。　　

　　3.1建筑住宅
　　
　　公共建筑節(jié)能改造將帶來2萬億投入資金市場,玻璃較少占十分之一份額。中國建筑節(jié)能玻璃的生產與推廣比較滯后，有相關人士說:真空玻璃市場規(guī)模“能開發(fā)1%的市場就可以做到很大”。
　　
　　目前真空玻璃的產能還只能接受玻璃用量不大的辦公樓和高等小型住宅的任務,隨著產業(yè)化規(guī)模的擴大,在大型公建和住宅群推廣將使用量很快上升到幾十萬平方米到幾百萬平方米的數量上。對于上億平方米的建筑玻璃需求,真空玻璃的市場占有率空間很大,再加上全部市場,應該供不應求。
　　
　　3.2透明冷柜
　　
　　隨著中國商業(yè)網點異常繁榮,商用透明冷柜一直處于持續(xù)增長階段,2001年,全國共銷售商用透明冷柜50萬臺。同時,制冷陳列柜屬于高耗能產品,其耗電量達到整個超市耗電量的70%左右。
　　
　　2008年中國超市及賣場的總耗電量為477×108kWh,其中食品低溫冷柜耗電167×108kWh,目前中國低溫儲藏的食品只占食品總量的20%,而美國的這個比例為90%。隨著中國人民生活水平向西方國家的不斷接近,食品低溫冷柜的市場潛力巨大。另一方面,由于冷柜品種規(guī)格繁多,市場競爭激烈,質量良莠不齊,目前大多數國產冷柜的能耗等級還處于高能耗的4～5級以上,在這種情況下,低溫冷柜的節(jié)能減排尤顯重要和緊迫。中國各種透明冷柜大多采用雙中空玻璃加電熱膜的形式,這種產品結構雖然能有效防止玻璃表面產生結露現象,但電熱膜能耗驚人。如果改為真空玻璃,則可節(jié)能20%以上,所以該行業(yè)也期盼著性能更為優(yōu)良的透明保溫材料上市。