真空玻璃专刊(一)：真空玻璃的定义、结构及传热特点

随着国家建筑节能要求的不断提升，越来越多的人开始关注真空玻璃的产品及运用。我司于2023年8月29日会同有关单位召开了“建筑真空玻璃工程应用关键技术研究”项目启动会，暨第一届建筑真空玻璃工程应用技术及推广研讨会。会后也在进行一系列研发工作，幕墙院公众号也将制作专刊持续发布真空玻璃相关知识，供大家共同学习探讨。本文仅代表作者观点，不妥之处请批评指正。

1.真空玻璃的定义

真空玻璃是指两片或两片以上平板玻璃以支撑物隔开，周边密封，在玻璃间形成真空层的玻璃制品，见图1。
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图1 真空玻璃构造示意图

2.真空玻璃的结构

真空玻璃是一种新型的节能玻璃，它由两块平板玻璃构成，玻璃板之间用高度为0.1~0.5mm的支撑物呈方阵排列隔开，四周使用低熔点焊料将两片玻璃封接，其中一片玻璃上留有抽气孔，真空排气后用封口片和低温焊料将抽气口封住形成真空腔，为保持真空度长期稳定，真空层内置有吸气剂。真空玻璃的原片可以采用普通玻璃，也可以采用钢化或半钢化玻璃。portant; overflow-wrap: break-word !important;">

为了提高热工性能，通常选用一片或两片Low-E玻璃，Low-E玻璃膜置于真空层的内表面，见图2。为提高安全性，也可以将真空玻璃通过复合中空或夹胶的方式与另外一片或两片玻璃组合成“复合真空玻璃”。portant; overflow-wrap: break-word !important;">

图2 真空玻璃的一种结构

中空玻璃是目前节能玻璃的主流产品，两片玻璃中间间距6~24mm，周边用密封胶黏结密封，玻璃层间填充干燥气体。分子筛干燥剂一般置于间隔材料中，用以吸收气体中的水汽以防内部结露。Low-E玻璃的膜面置于中空结构的内表面，见图3。portant; overflow-wrap: break-word !important;">

图3 中空玻璃的一种结构

由此可见，真空玻璃和中空玻璃的相同点都是由两片玻璃构成，两者的结构差异如表1所示。portant; overflow-wrap: break-word !important;">

3.真空玻璃的传热特点

由于结构不同，真空玻璃与中空玻璃的传热机理也有所不同。真空玻璃中心部位传热由辐射传热、支撑物传热及残余气体传热三部分构成，合格产品中残余气体传热可以忽略不计；而中空玻璃则由气体传热(包括传导和对流)和辐射传热构成，见图4。portant; overflow-wrap: break-word !important;">

图4 中空玻璃与真空玻璃的传热对比图

由此可见，要减小温差引起的传热，真空玻璃和中空玻璃都要减小辐射传热，有效的方法是采用Low-E玻璃，在兼顾其他光学性能要求的条件下，Low-E玻璃辐射率越低越好；二者的不同点是真空玻璃不但要确保必需的真空度，使残余气体传热减小到可以忽略的程度，还要尽可能减小支撑物的传热；中空玻璃则要尽可能减小气体传热。portant; overflow-wrap: break-word !important;">

为了减小气体传热并兼顾隔声性及厚度等因素，中空玻璃的空气层厚度一般为6~24mm，以12/16mm居多。要减小气体传热，还可用相对分子质量较大的气体(如惰性气体：氩气、氙气等)来代替空气，但即便如此，气体传热仍占据主导地位。portant; overflow-wrap: break-word !important;">

因为真空玻璃产品构造中有支撑物的存在，而支撑物使真空玻璃中心部位传热呈现非均匀分布，见图5。portant; overflow-wrap: break-word !important;">

图5 真空玻璃传热示意图

真空玻璃中心部位的实际热导可用下式表示：portant; overflow-wrap: break-word !important;">

C_真空=C_辐射+C_支撑物+C_气=C^’_真空+C_气portant; overflow-wrap: break-word !important;">

式中：C_辐射是辐射热导；C_支撑物是支撑物热导；C_气是真空层内残余气体的热导。C^’_真空=C_辐射+C_支撑物是真空玻璃中心部位热导的理想值。

当材料和温度确定以后，它们都有确定值，可以视为常数。真空玻璃产品实测热导值的波动，很大程度上是由C_气值的波动引起的，而影响C_气值的最主要因素就是真空层内残余气体的量，或者说是真空层内的气压。portant; overflow-wrap: break-word !important;">

真空玻璃的综合性能，比如传热系数，隔声，抗风压等问题，后续会进一步探讨。portant; overflow-wrap: break-word !important;">