真空玻璃技术与应用分析

　　2.1真空玻璃的关键技术
　　
　　目前,全部上真空玻璃技术尚处于起步阶段,其制造技术涉及到真空绝热、硅酸盐、机械、低熔点焊接、密封、消气、封头、支撑等多个学科的多项技术,特别是两平板玻璃之间的支撑技术和封边封头技术,都属于高难度技术。
　　
　　人类是在发明保温瓶之后整整100年,才由悉尼大学发明了与其保温隔热原理相同的平板真空玻璃,可见其难度之大。要实现从保温瓶到平板真空玻璃的飞跃,有三大难题:①与保温瓶不同,真空玻璃是一个小容积、大表面积而又狭窄扁平的玻璃真空腔体,又要快速抽真空以使残余气体降到可以对热传导忽略不计的程度,并长期保持其真空度;②与保温瓶圆柱体容易抗压不同,真空玻璃只有使用支撑物来承受10000kg/m2的压力,该支撑物使真空玻璃产品满足建筑玻璃设计标准所要求的强度和寿命,这就必须对支撑物的物理化学性能以及几何形状、几何分布做出精心设计;③比保温瓶更难的是,真空玻璃是门窗用透明材料,在抽气口、支撑物的设计和选料上,要不影响透明和美观。
　　
　　2.2自支撑真空隔离结构
　　
　　从大部分国家看,中国真空玻璃技术水平处于前沿,但是传统思维模式是基于在现有两块平板玻璃间外加支撑物(每平米1600多个)隔离出空间的真空隔离方法,因此有如下缺点:①支撑物材料选择及制作难;②金属支撑物热导率高,通透性不理想;③外加支撑物布点多,均匀布点难,成品后易脱落(难以满足行业标准);④生产成本高,成品率低;⑤自动化生产难实现,综合技术难推广;⑥不能实现异型等。
　　
　　2009年,海南发明人李方顺提出筋条自支撑真空隔离方法,颠覆了布点支撑方法。

　　如图2所示,筋条自支撑真空隔离方法就是通过对玻璃原片进行二次加工,直接在玻璃上建立支撑筋条,这就跳出了困扰科学家100年的外加支撑点的真空隔离结构,从而使真空玻璃的生产工艺技术易于实现,自动化生产瓶颈得以打破,产品质量控制得以保证。还可实现异形真空玻璃,使真空玻璃的推广应用领域得以更大拓展。
　　
　　在此基础上,本研究提出一种凸点自支撑真空隔离构件,包括组合板材以及凸起。组合板材中至少一个板材的一侧或者两侧板面上设有点状凸起,另一个板材则可以直接采用普通的玻璃,如图3所示。与筋条自支撑真空隔离方法相比,可提高加工效率,降低生产成本。
　　
　　3真空玻璃的应用领域
　　
　　表1列出单片玻璃、中空玻璃及真空玻璃的传热系数范围。可见,中空玻璃的K值远优于单片玻璃,真空玻璃又远优于中空玻璃,Low-E中空玻璃和真空玻璃优势更为明显。本节主要与中空玻璃比较分析真空玻璃的应用领域。　　

　　3.1建筑住宅
　　
　　公共建筑节能改造将带来2万亿投入资金市场,玻璃较少占十分之一份额。中国建筑节能玻璃的生产与推广比较滞后，有相关人士说:真空玻璃市场规模“能开发1%的市场就可以做到很大”。
　　
　　目前真空玻璃的产能还只能接受玻璃用量不大的办公楼和高等小型住宅的任务,随着产业化规模的扩大,在大型公建和住宅群推广将使用量很快上升到几十万平方米到几百万平方米的数量上。对于上亿平方米的建筑玻璃需求,真空玻璃的市场占有率空间很大,再加上全部市场,应该供不应求。
　　
　　3.2透明冷柜
　　
　　随着中国商业网点异常繁荣,商用透明冷柜一直处于持续增长阶段,2001年,全国共销售商用透明冷柜50万台。同时,制冷陈列柜属于高耗能产品,其耗电量达到整个超市耗电量的70%左右。
　　
　　2008年中国超市及卖场的总耗电量为477×108kWh,其中食品低温冷柜耗电167×108kWh,目前中国低温储藏的食品只占食品总量的20%,而美国的这个比例为90%。随着中国人民生活水平向西方国家的不断接近,食品低温冷柜的市场潜力巨大。另一方面,由于冷柜品种规格繁多,市场竞争激烈,质量良莠不齐,目前大多数国产冷柜的能耗等级还处于高能耗的4～5级以上,在这种情况下,低温冷柜的节能减排尤显重要和紧迫。中国各种透明冷柜大多采用双中空玻璃加电热膜的形式,这种产品结构虽然能有效防止玻璃表面产生结露现象,但电热膜能耗惊人。如果改为真空玻璃,则可节能20%以上,所以该行业也期盼着性能更为优良的透明保温材料上市。