真空玻璃大型公共建築的節能意義

摘要：　我們國家把節能降耗工作看作是貫徹落實科學發展觀、構建社會主義和諧社會的重要內容，是建設資源節約型、環境友好型社會的必然選擇，對於調整經濟結構、轉變增長方式、提高人民生活質量、維護中華民族長遠利益，具有極其重要而深遠的意義。
一
　　建築節能在整個節能工作中佔有極其重要的地位。我們知道建築能耗在社會整個能源消耗中佔到30%以上，建築節能工作的好壞直接影響到整個節能工作。特別是現有的許多大型公共建築，數量特別巨大，能耗特別嚴重。目前，中國每年竣工的各類建築的建築面積約為20億平方米，其中公共建築約為4億平方米。
　　年初，建設部、國家發展改革委員會、財政部、監察部、審計署聯合釋出《關於加強大型公共建築工程建設管理的若干意見》，要求新建大型公共建築必須嚴格執行《公共建築節能設計標準》和有關的建築節能強制性標準，建設單位要按照相應的建築節能標準委託工程專案的規劃設計，專案建成後應經建築能效專項測評，凡達不到工程建設節能強制性標準的，有關部門不得辦理竣工驗收備案手續。
　　當今，絕大多數公共建築有一個共性，就是採暖能耗、空調能耗特別高。在公共建築全年能耗中，大約60%消耗於採暖和空調，而其中的20～50%由外圍護結構傳熱所消耗。在圍護結構方面，由於此類建築大多數都要求具有良好的自然採光，因而，玻璃門窗設計得尺寸很大，窗牆比很高，或乾脆設計成玻璃幕牆結構。
　　玻璃與其優良的透光效能和特殊的質感在建築上的運用是其它材料無法替代的。長久以來，由於玻璃材料本身的特性造成了玻璃自身的保溫隔熱效能差，不能滿足現代建築所要求的節能和舒適的要求。特別是那些大面積採用玻璃幕牆的大型公共建築，過去，由於使用了不節能的普通鋼化玻璃或普通中空玻璃製作幕牆，該部分建築的能耗特別高，而且冬冷夏熱很不舒適。
　　隨著玻璃深加工技術的發展，各種各樣的節能玻璃象雨後春筍一樣蓬勃發展。真空玻璃的出現超越了以往所有的節能玻璃品種，標誌著真空玻璃節能時代即將到來。
　　二、真空玻璃的基本結構真空玻璃是一種保溫、隔聲效能非常突出的高新技術產品
　　真空玻璃是由兩塊平板玻璃，中間由微小支撐物將其隔開，玻璃四周用玻璃釺焊料封邊，通過抽氣口抽真空，然後封接抽氣口保持真空層的一種結構。為了長久保持真空度，延長真空玻璃壽命，新立基公司生產的真空玻璃在真空腔內還放置了吸氣劑。微小支撐物是外徑0.5mm，厚度0.15 mm的金屬環，由於體積微小，對人的視覺和玻璃的光學效能幾乎沒有影響。
　　真空玻璃的保溫原理和結構與保溫瓶極為相似，建築上使用真空玻璃就好象把建築罩在一個巨大的保溫瓶中，保溫節能效果可想而知。
　　三、真空玻璃的保溫效能Low-E中空玻璃是目前市場上運用較為普遍、節能效果也很好的玻璃品種。
　　中空玻璃利用了空氣導熱係數低的特點。從傳熱學上講空氣雖然導熱係數較小，但畢竟是要進行熱傳導，其它氣體包括惰性氣體也一樣。中空玻璃由於存在著較大的空氣傳導熱量，使得使用Low-E玻璃降低輻射熱的最終保溫隔熱效果大為降低。只有真空狀態才能消除熱傳導，使玻璃的綜合傳熱效能優勢充分發揮出來。
　　常規真空玻璃產品系列中的真空玻璃保溫。最好的Low-E中空玻璃和充氬氣的Low-E中空玻璃的保溫。通過對比真空玻璃和中空玻璃不難得出下述結論：
　　1、真空玻璃熱導隨著所用原片的有效發射率的降低而迅速降低，中空玻璃熱導降低的並不明顯。
　　2、如果Low-E玻璃發射率做得很低，比如0.05以下，輻射熱導到了幾乎可以忽略的地步，此時再降低Low-E玻璃發射率對中空玻璃來講意義已經不大，但真空玻璃傳熱係數可以做到0.5W/m2.k，而充空氣的中空玻璃傳熱係數只能做到1.60W/m2.k，充氬氣的中空玻璃傳熱係數只能做到 1.23 W/m2.k.
　　3、就傳熱係數K值而言，真空玻璃K值只有充空氣中空玻璃的三分之一，充氬氣中空玻璃的二分之一，在不考慮太陽光輻射的情況下，比如，夜晚，真空玻璃比充空氣的中空玻璃節能近70%，比充氬氣的中空玻璃節能50%.
　　4、在輻射熱導可以忽略的情況下，真空玻璃熱導的主要來源是支撐物熱導0.5W/m2.k，隨著科學技術的進步，有望進一步降低該數值，比如在玻璃強度提高的情況下，減小支撐物直徑或增大支撐物的間距都有望大幅度減小熱導；充空氣（或氬氣）的中空玻璃熱導的主要來源是氣體對流傳熱和氣體導熱，為 2.1（或1.5） W/m2.k，該數值不可能再有下降。從發展的觀點來看，在保溫效能上真空玻璃將超越中空玻璃（或充氬氣的中空玻璃）更多。
　　5、由於真空玻璃的厚度通常只有中空玻璃厚度的一半，因此，真空玻璃的表觀導熱係數更顯著地小於中空玻璃的表觀導熱係數。真空玻璃可以使用三塊玻璃製成雙真空層的真空玻璃，熱阻增加一倍，熱導降低一倍，而厚度在單真空層真空玻璃厚度的基礎上只增加4mm，比中空玻璃還是薄。
　　可以說在保溫效能上，現階段真空玻璃已經大大超越了中空玻璃，將來會超越得更多。
　　四、真空玻璃的光學效能和隔熱常規真空玻璃由兩片玻璃組成，真空間隔層對太陽光譜是通透的，間隔層支撐物很小。
　　新立基公司所用支撐物為環形金屬片，外徑只有0.5mm，高度約0.15mm，即使按圓柱形考慮，每平方米約1600個支撐物對輻射的遮擋面積只有：1600×π×0.252=0.000314（m2），約佔玻璃總面積的萬分之三，故支撐物對輻射的遮擋作用可以忽略。
　　我們知道，建築上的傳熱除了要考慮溫差因素引起的傳熱外，還要考慮太陽輻射因素。太陽輻射透過玻璃的能量與玻璃光學特性有直接關係。最重要的就是要考慮得熱係數SHGC（太陽能總透射比）。
　　嚴寒地區冬季寒冷，夏季涼爽，應多考慮冬季陽光的射入，以減少取暖熱耗，選用得熱係數大的真空玻璃對節能更為有利；夏熱冬暖地區，夏季陽光強烈，氣候炎熱，冬季溫暖，應多考慮遮陽，減少陽光的射入以節約製冷能耗，選用得熱係數小的真空玻璃更為合理。
　　五、真空玻璃工程例項
　　1.天恆大廈工程天恆大廈2005年6月落成，位於北京東直門立交橋東南角，地上22層，地下4層，建築高度89米，總建築面積57000平方米，是一座具有5A智慧系統的高階寫字樓。　天恆大廈北側有一面橫隱框豎明框玻璃幕牆，西北角是一面橫明框豎隱框，向內與垂直面傾斜15°的三角形玻璃幕牆。幕牆設計和施工單位是江蘇省建偉幕牆裝飾工程有限公司，兩面幕牆所用玻璃全部是新立基公司提供的真空玻璃。玻璃最大尺寸為1985×1161mm（矩形），其西北角幕牆由於是三角形立面，所用玻璃很大部分是異形（梯形和三角形）。兩面玻璃幕牆總面積約7000平方米，共用去真空玻璃3365塊，合4848平方米。另外，大廈各種窗戶所用玻璃也全部是新立基公司提供的真空玻璃。窗面積約2500平方米，用真空玻璃共用去1636塊，合1540平方米。
　　天恆大廈玻璃的傳熱係數（K值）和空氣計權隔聲量經國家建築工程質量監督中心檢測，A結構真空玻璃K值=1.0w/m2.k，B結構真空玻璃K 值=1.2 w/m2.k.B結構真空玻璃空氣計權隔聲量Rw=36dB.天恆大廈幕牆玻璃採用FB雙面複合中空的做法，除了能夠使K值在NL真空玻璃的基礎上進一步提高外，主要考慮了幕牆抗風壓和人身安全方面的要求。與室內外空氣接觸的玻璃採用兩塊6 mm鋼化玻璃，有效地承受了正負風荷載，室內鋼化玻璃還有效防止了人的身體對玻璃的衝擊可能引起的傷害並保護了玻璃的真空部分。
　　2.清華大學超低能耗示範樓工程清華大學超低能耗示範樓落成於2005年3月，是北京市科委重點科研和“奧運科技專項”專案。該專案還是國家“十五”科技攻關專案“綠色建築關鍵技術研究”的技術整合平臺，用於展示和實驗各種低能耗、生態化、人性化的建築形式及先進的技術產品。