真空玻璃的使用寿命如何评估

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。