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针对真空玻璃的使用寿命问题,德国应用能源研究中心(CAE)联合达姆施塔特工业大学等机构,从真空玻璃抗热机械载荷能力的角度进行了评估。测试样品为洛阳兰迪钛金属真空玻璃有限公司生产的真空玻璃。
测试流程:
1. 模拟实际日照条件,测量真空玻璃两侧温差。确定热载荷试验条件
考虑到德国既有建筑中,使用较多的是中空或三玻两腔玻璃,框材槽口较宽,真空玻璃再复合中空后厚度可直接匹配框材,适用于建筑节能改造。但复合结构可能改变真空玻璃两侧的温度分布,需通过实验进一步验证。
图1 复合中空过程及成品的结构示意图
在中欧地区,无云天空的水平表面全球辐射的较好值为约900 W/m2。因此,为实现较好的压力荷载,需要模拟在南欧的6月21日的夏季情形。图2为测量设备的示意图。
玻璃片前后的空间用恒温器调温为T外部 = 35℃、T内部 = 20℃。随后,接通提供类似太阳的光谱太阳灯(人造太阳),并且设定约960 W/m2的恒定辐射,用太阳计直接在玻璃平面内测量。
图2 模拟日照条件的测试设备
图3:玻璃升温情况
如图3,在给定的时间分辨率内,太阳辐射几乎相当于一个矩形信号,而真空玻璃片和中空腔的温度仅缓慢地变化。尤其是,中间真空玻璃片在开始时具有较好的预热率。约6.5小时后,中间玻璃片的温度最终达到稳态值79.6℃。此时,内外玻璃片为约52.2℃和41.5℃。
因此可以确定,单真空玻璃应以80℃及以上的温度荷载测试来反应“最坏情况”的真实情况。
1. 单真空玻璃的温度载荷老化测试。
使用热荷载试验台测试(如图4),其中玻璃的一侧借助于红外线辐射器强力加热,通过喷洒预处理水来实现骤冷,而另一侧保持室温。其中,用两个传感器以激光三角法记录玻璃片中心的挠度。
玻璃总共经受了以下循环测试:
①90℃下64次循环
②120℃下64次循环
③120℃下50次循环
图5:真空玻璃热侧、冷侧温度值
在20天的测量期内,兰迪真空玻璃累计经受178次循环(温度显著高于80℃极端工况),其隔热性能始终保持良好,未出现显著退化迹象(参见图5,冷侧温度保持稳定)。基于测试条件及假设(每年极端辐射天气约10天),测试结果推测其使用寿命可能达18年以上。
测试条件包含了安全缓冲,因为玻璃受到的荷载比太阳模拟器中测得的约80℃高40 K(120℃)。基于这些结果,兰迪真空玻璃的热机械稳定性被评估为适合在示范楼中使用。目前该示范建筑已经落地。
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