真空玻璃的使用壽命如何評估

針對真空玻璃的使用壽命問題，德國應(yīng)用能源研究中心（CAE）聯(lián)合達(dá)姆施塔特工業(yè)大學(xué)等機(jī)構(gòu)，從真空玻璃抗熱機(jī)械載荷能力的角度進(jìn)行了評估。測試樣品為洛陽蘭迪鈦金屬真空玻璃有限公司生產(chǎn)的真空玻璃。

測試流程：

1. 模擬實際日照條件，測量真空玻璃兩側(cè)溫差。確定熱載荷試驗條件

考慮到德國既有建筑中，使用較多的是中空或三玻兩腔玻璃，框材槽口較寬，真空玻璃再復(fù)合中空后厚度可直接匹配框材，適用于建筑節(jié)能改造。但復(fù)合結(jié)構(gòu)可能改變真空玻璃兩側(cè)的溫度分布，需通過實驗進(jìn)一步驗證。

圖1  復(fù)合中空過程及成品的結(jié)構(gòu)示意圖

在中歐地區(qū)，無云天空的水平表面全球輻射的較好值為約900 W/m²。因此，為實現(xiàn)較好的壓力荷載，需要模擬在南歐的6月21日的夏季情形。圖2為測量設(shè)備的示意圖。

玻璃片前后的空間用恒溫器調(diào)溫為T_外部 = 35℃、T_內(nèi)部 = 20℃。隨后，接通提供類似太陽的光譜太陽燈（人造太陽），并且設(shè)定約960 W/m²的恒定輻射，用太陽計直接在玻璃平面內(nèi)測量。

圖2 模擬日照條件的測試設(shè)備

圖3：玻璃升溫情況

如圖3，在給定的時間分辨率內(nèi)，太陽輻射幾乎相當(dāng)于一個矩形信號，而真空玻璃片和中空腔的溫度僅緩慢地變化。尤其是，中間真空玻璃片在開始時具有較好的預(yù)熱率。約6.5小時后，中間玻璃片的溫度最終達(dá)到穩(wěn)態(tài)值79.6℃。此時，內(nèi)外玻璃片為約52.2℃和41.5℃。

因此可以確定，單真空玻璃應(yīng)以80℃及以上的溫度荷載測試來反應(yīng)“最壞情況”的真實情況。

1. 單真空玻璃的溫度載荷老化測試。

使用熱荷載試驗臺測試（如圖4），其中玻璃的一側(cè)借助于紅外線輻射器強(qiáng)力加熱，通過噴灑預(yù)處理水來實現(xiàn)驟冷，而另一側(cè)保持室溫。其中，用兩個傳感器以激光三角法記錄玻璃片中心的撓度。

玻璃總共經(jīng)受了以下循環(huán)測試：

①90℃下64次循環(huán)

②120℃下64次循環(huán)

③120℃下50次循環(huán)

圖5：真空玻璃熱側(cè)、冷側(cè)溫度值

在20天的測量期內(nèi)，蘭迪真空玻璃累計經(jīng)受178次循環(huán)（溫度顯著高于80℃極端工況），其隔熱性能始終保持良好，未出現(xiàn)顯著退化跡象（參見圖5，冷側(cè)溫度保持穩(wěn)定）。基于測試條件及假設(shè)（每年極端輻射天氣約10天），測試結(jié)果推測其使用壽命可能達(dá)18年以上。

測試條件包含了安全緩沖，因為玻璃受到的荷載比太陽模擬器中測得的約80℃高40 K（120℃）。基于這些結(jié)果，蘭迪真空玻璃的熱機(jī)械穩(wěn)定性被評估為適合在示范樓中使用。目前該示范建筑已經(jīng)落地。