本文針對當前建筑能耗較大的現狀，從門窗入手，對比分析真空玻璃與中空玻璃的性能，得出結論：真空玻璃結構簡單、牢固，在隔音、隔熱、環保等方面有明顯優勢，應用前景廣闊。

1、前言

　　一直以來，我國的建筑能耗觸目驚心，差不多占到整個能源消耗的30％, 而中國人均能源含有量很低。然而住宅節能是一個復雜的系統工程，國內外的研究表明， 對大多數地區而言， 建筑物圍護結構的傳熱系數應至少達到1W/(m²·K) 的水平，過去大量使用的總厚度約390mm 的37 磚墻(外加砂漿)的傳熱系數約為1.7W/(m²·K)， 總厚度約410mm 的37 空心磚墻(外加厚砂漿) 的傳熱系數已接近1W/(m²·K)。各種新型墻體的傳熱系數已可降到0.4 至0.8W/(m²·K)之間，而門窗則是建筑圍護結構的能耗大戶。單片5mm 白玻的傳熱系數約為6.1W/(m²·K)，比墻體大6 倍以上，形象地比喻，每一扇非節能窗的能耗就相當于點著一盞數十瓦的長明燈在長年累月地消耗能量。嚴峻的事實已表明，要走可持續發展道路，建筑節能刻不容緩。其中玻璃的使用和選擇又是關鍵，真空玻璃、雙真空玻璃的出現，將使我們進入“超級真空玻璃窗”階段。使用真空玻璃的住房, 可使夏季的制冷費減少25％,冬季的取暖費降低30％。若在外側玻璃上施加含鐵成分, 還可切斷86％的紫外線射線、遮斷53％太陽照射能量的特殊效果。因此，大力推廣節能環保型的真空玻璃技術和產品勢在必行。

2、真空玻璃與中空玻璃的區別

　　普通平板玻璃是第一代門窗玻璃。最初僅僅是單純擋風雨、透視、換氣的單層或雙層普通平板玻璃。現代科技提出了許多新功能、新要求———保溫、隔熱、隔噪音及遮擋外部視線等。中空玻璃是第二代門窗玻璃。大多用鋁框四周封邊、兩塊玻璃間隔，內含空氣或充氬氣，總厚度最薄的為12mm。真空玻璃就第三代門窗玻璃，是與中空玻璃結構完全不同的新產品。真空玻璃用適當分布的微粒支柱做間隔，間隙層只有0.1mm～0.2mm，空腔內抽真空無氣體， 真空度達到0.1Pa 以下， 總厚度最薄只有6mm左右。真空玻璃消除了氣體對流和傳導傳熱，傳熱主要是輻射傳熱和支柱傳導傳熱。用鍍有透明低輻射膜玻璃做的真空玻璃，像杜瓦瓶鍍銀一樣又大大降低了輻射傳熱。滿足透明、隔熱、保溫、防結露、結霜、隔聲等，是一種新型綠色環保建材。真空玻璃和中空玻璃完全不同，粗淺地說，最基本的差別在于兩片玻璃之間的間隔內是“有氣”還是“無氣”。這一基本差別形成兩種不同工藝及技術含量的產品。

2.1、真空玻璃的結構

圖3 真空玻璃的基本結構

　　從原理上看真空玻璃可比喻為平板形保溫瓶，二者相同點是兩層玻璃的夾層均為氣壓低于0.1Pa的真空，使氣體傳熱可忽略不計；二者內壁都鍍有低輻射膜，使輻射傳熱盡可能小。二者不同點：一是真空玻璃用于門窗必須透明或透光，不能像保溫瓶一樣鍍不透明銀膜，鍍的是不同種類的透明低輻射膜；二是從可均衡抗壓的圓筒型或球型保溫瓶變成平板，必須在兩層玻璃之間設置“支撐物”方陣來承受每平方米約10噸的大氣壓，使玻璃之間保持間隔，形成真空層。“支撐物” 方陣間距根據玻璃板的厚度及力學參數設計，在20mm～40mm 之間。為了減小支撐物“熱橋”形成的傳熱并使人眼難以分辨，支撐物直徑很小，目前的產品中的支撐物直徑在0.3mm～0.5mm 之間， 高度在0.1mm～0.2mm 之間。

2.2、真空玻璃的傳熱機理

　　由于結構不同，真空玻璃與中空玻璃的傳熱機理也有所不同。真空玻璃中心部位傳熱由輻射傳熱和支撐物傳熱構成，其中忽略了殘余氣體傳熱。而中空玻璃則由氣體傳熱(包括傳導和對流)和輻射傳熱構成。

圖4 真空玻璃和中空玻璃的傳熱機理示意圖

　　由此可見，要減小因溫差引起的傳熱，真空玻璃和中空玻璃都要減小輻射傳熱，有效的方法是采用鍍有低輻射膜的玻璃(Low-E 玻璃)，在兼顧其他光學性能要的條件下，其發射率(也稱輻射率)越低越好。二者的不同點是真空玻璃還要盡可能減小點陣支撐物的傳熱，中空玻璃則要盡可能減小氣體傳熱。為了減小氣體傳熱并兼顧隔聲性及厚度等因素， 中空玻璃的空氣層厚度一般為9mm～24mm，以12mm 居多。要減少氣體傳熱，還可用大分子量的氣體(如惰性氣體：氬、氪、氙)來代替空氣，但即使如此，氣體傳熱仍占據主導地位。

　　由于中空玻璃的氣體傳熱超過真空玻璃的支撐物傳熱，所以在玻璃原片類型相同條件下，真空玻璃的傳熱系數總是低于中空玻璃。

3、真空玻璃的優良性能

3.1、真空玻璃的隔熱性能

　　真空玻璃由于特別薄，故表觀導熱系數遠低于一般保溫材料，也比我國GB 4272—92 標準規定的保溫材料導熱系數界定值0.12W/(m²·K) 小十多倍，說明它是性能極優良的保溫隔熱體。一般均勻材料用導熱系數(熱導率)λ 表征其導熱性能。真空玻璃不是均勻連續材料，是一薄片結構。

表1 同樣條件下的熱阻、表觀導熱系數及傳熱系數對照表

　　由表1 中可見，同樣建筑用門窗玻璃制成的產品，真空玻璃的熱阻值高于中空玻璃，按國際標準計算出的傳熱系數則低于中空玻璃。由于真空玻璃的真空間隔只有0.1 mm～ 0.2 mm，其總厚度比中空玻璃小2 至3 倍，所以其表觀導熱系數大大低于中空玻璃。由表中數據還可以看出，使用帶有低輻射膜玻璃制作的真空玻璃，優勢更為明顯( 熱阻值越高，傳熱系數值越低則隔熱性能越好)。