甲级监理公司浅谈真空玻璃节能建筑中的绿色门窗元素
在高能耗、高消费的今天，能源问题已经成为社会发展最主要的问题之一。其中建筑能耗占社会总能耗的比重很大，建筑节能与环保已经纳入当前多个国家的发展战略中。在建筑节能的需求驱动下产生了多种绿色节能环保建筑，如主动房(active house)、产能房(energy plus house)、零能耗建筑(zero energy consumption buildings)、被动房 (passive house)等。绿色建筑必须是低能耗的，这就要求围护结构尤其是门窗要具有优异的保温隔热性能。在这样的大环境下，一种创新型的玻璃门窗元素——真空玻璃便凸显了其应用于绿色建筑的优势。
1 真空玻璃在绿色建筑中的应用
对于高品质绿色环保节能建筑，门窗系统元素主要有真空玻璃和三玻两腔、四玻三腔中空玻璃等选择。中空玻璃产品应用比较早，技术上也相对成熟，高端产品通过选用优质low-e并增加low-e层数，加厚中空层厚度和充氩气等方式降低u值。以被动房为例，在寒冷地区必须使用三玻两腔，在极寒地区，甚至需要使用四玻三腔。这些中空玻璃都有共同的缺点：厚，重量大，而且由于玻璃层数及low-e层数多，太阳光透过率低，造成白天室内太阳光得热不足和采光不足。这些是中空玻璃无法克服的困难。
真空玻璃与中空玻璃在结构和性能上则有很大区别。真空玻璃结构如图1所示，它是由两片玻璃构成，边部由无机玻璃粉封接，中间由支撑物隔开形成真空层。真空玻璃有优异的热工和光学性能。对比来说，真空玻璃通过基本的两片玻璃配置就可以达到甚至超过三玻两腔的中空玻璃的热工性能。另外，由于真空玻璃层数少，太阳光透过率比中空玻璃要高，室内得热和采光明显要高于中空玻璃。另外，真空玻璃只有两片玻璃，重量轻，厚度薄，便于安装。
目前，国内国际一些设计师已经开始把真空玻璃设计在建筑当中。在中德合作的河北秦皇岛被动式低能耗住宅示范项目“在水一方”项目中，也使用了真空玻璃。该项目是中德两国双边合作，由我国住建部与德国能源署共同实施的我国首个国家级技术项目之一，有望成为我国建筑节能领域的新一代标准。
该建筑各项节能指标均高于目前国内的节能标准，如要求门窗传热系数小于1w/（㎡?k）。表2是该项目采用的复合真空玻璃和三层low-e双中空充氩气的产品参数对比，其中玻璃的太阳能总透射比和光热比可以通过选择不同的low-e玻璃调节。
2 真空玻璃在绿色建筑中的应用优势
从以上几个项目的介绍中可以看出，相比于传统的中空玻璃，真空玻璃已经表现出明显的综合性能优势，概述如下。
2.1 u值低，而且今后还可以更低
“在水一方”项目采用的玻璃中，新立基公司的复合真空玻璃的u值最低。实际上真空玻璃的u值还可以更低，如采用发射率更低的low-e玻璃，增加low-e玻璃层数等。以“在水一方”项目中的中空 半钢化真空玻璃为例，如果使用辐射率分别为0.06、0.03的单low-e玻璃，u值可达到0.50、0.41w/(㎡?k)；如果使用辐射率分别为0.06、0.03 的双low-e玻璃，u值可达0.41、0.35w/(㎡?k)。复合真空玻璃的u值均≤0.5w/(㎡?k)，低u值不仅可以降低建筑能耗，还可以有效防止室内结露，在绿色建筑应用中具有明显的优势。同时，选择u值低的真空玻璃可以在保证整窗u值不变的前提下，减小整窗的框窗比，增加整个建筑的透光性，使居住环境更加透亮。
可以看出，玻璃的太阳能总透射比和光热比可以通过选用不同low-e玻璃调节，尤其是我国幅员辽阔，气候条件多样，真空玻璃的光学及热工性能，如可见光透过率、光热比、太阳能总透射比 等可根据地区、朝向等需要进行调整。
另外，相对于中空玻璃，真空玻璃还具有水平放置u值不变大的特点，当应用于采光顶结构时可保证其保温性能。
2.2 厚度薄，而且今后还可以更薄
在u值基本接近的情况下，真空玻璃的厚度要远小于三玻两腔中空玻璃，这样一方面可以降低整窗厚度，减少建筑负重；另一方面可以增加建筑的使用空间，如果建筑选用落地窗，则可以增加建筑使用面积。
真空玻璃在以前的应用中一般使用复合真空 中空玻璃结构，这主要是从力学安全角度出发。如果在对安全性要求比较高的地方，使用真空 夹胶形式则可以减少复合真空玻璃的厚度。中空 low-e半钢化真空玻璃相比中空 low-e半钢化真空玻璃，在u值更低的条件下，厚度也减少了10mm，而如果采用夹胶 单low-e半钢化真空玻璃，厚度可以降低到16mm。
“在水一方”项目中使用维卡82mm型材，整窗的厚度为82mm，比较厚重。如果使用低u值真空玻璃，同时开发匹配真空玻璃的高性能型材，则可以降低整窗的厚度和重量，这样不但可以降低窗框中合页的负担，降低成本，同时也便于用户使用。
2.3 长寿命，即使中空失效，u值变化不大
真空玻璃为无机材料密封，不含有机胶材料，且在采用合格工艺的条件下加工时经过严格的高温真空排气，在高温、低温、高湿、紫外线照射等恶劣环境下，不会产生性能衰减、老化失效等问题。并且，真空层内部放置有吸气材料，经过严格的气候模拟测试和理论计算，真空寿命在50年以上。我们在北京地区室外自然条件下经过近3000天的跟踪测试，真空玻璃样品传热系数变化较小，在5%范围内波动，如图4所示。在真空 中空复合结构中，即使中空玻璃失效，也不会对u值产生大的影响。
另一方面，真空玻璃中的low-e层位于真空层内部，鉴于真空玻璃内部的高真空度，可以起到保护low-e膜的作用，也就可以更持久地保证真空玻璃的低u值，提高产品寿命。
2.4 隔声效果好
复合真空玻璃的隔声量可达41db，优于三玻两腔中空玻璃。真空玻璃可以有效阻隔处于中低频段的交通噪声，增强了其在阻隔生活噪声方面的实用性。
另外，真空玻璃通过复合中空和夹胶的形式提高隔声量，如表4中序号1和2复合真空玻璃计权隔声量实测值为39，42db。在实际应用中玻璃的隔声要辅以窗框的性能共同体现，新立基公司与隔声专业厂家合作进行不同型材的复合真空玻璃窗的隔声性能测试，如表4 中序号2～7，计权隔声量可达40～42db。
2.5 应用地域广
真空玻璃具有高效阻隔热量传递的能力，可应用于建筑和冷链等各个行业。同时，由于内部为真空状态，可应用于平原以及高海拔地区，不存在中空玻璃运到高原低气压地区的胀裂问题。从理论上讲，越是在高原地区，真空玻璃受到的压差越小，玻璃所承受的应力也就越小，安全性更高。在应用于建筑物的立面、斜面以及平面采光顶和阳光房等部位时，不存在中空玻璃平放时气体对流传导大大增加的问题。真空玻璃的这些特点极大地扩展了其应用范围。
