|
|
|
|
淺談建筑節(jié)能玻璃的使用壽命
|
|
發(fā)布日期：[2014-08-25] 共閱[1493]次 |
2010年6月，中國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部，下發(fā)了關(guān)于進一步加強建筑門窗節(jié)能性能標(biāo)識工作的通知。明確指出“要利用3年左右時間，對全國規(guī)模以上門窗企業(yè)的主要產(chǎn)品進行節(jié)能標(biāo)識，努力提高當(dāng)前主要門窗產(chǎn)品的節(jié)能性能，使獲得標(biāo)識的門窗廣泛應(yīng)用于新建建筑和既有建筑節(jié)能改造。” 建筑門窗節(jié)能性能標(biāo)識制度的實施將對建筑節(jié)能門窗行業(yè)產(chǎn)生很重要的影響，由于玻璃是建筑門窗的主要原材料和構(gòu)件，建筑門窗的各項節(jié)能性能指標(biāo)，絕大多數(shù)都和玻璃有關(guān)，能效標(biāo)識制度的實行，從而也對整個玻璃行業(yè)的生產(chǎn)工藝、產(chǎn)品質(zhì)量，特別是使用壽命提出了很高的要求。目前市場上主要的節(jié)能玻璃產(chǎn)品，如Low-e中空玻璃，真空玻璃等，價格較貴，使用壽命越長無疑代表著消費者可以得到更多的節(jié)能回報；并且隨著建筑質(zhì)量的提高，建筑物的使用壽命也在逐漸增長，例如，我國《民用建筑設(shè)計通則》規(guī)定，重要建筑和高層建筑主體結(jié)構(gòu)的耐久年限為100年，一般性建筑為50～100年，這也對門窗玻璃的壽命提出了更高的要求。
1、中空玻璃—10年之癢
中空玻璃發(fā)明于1865年，在上世紀(jì)五十年代在*得到了廣泛使用。在歐洲、北美、日本、韓國等應(yīng)用普遍。目前，國外普遍使用的是單腔Low-e中空玻璃，并逐步開始使用具有更好節(jié)能效果的雙腔中空玻璃。在國內(nèi)，雙白中空玻璃使用較多，近幾年，國家各項節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的出臺，促使Low-e中空玻璃的使用越來越廣泛。
目前普遍使用的中空玻璃是兩塊或者三塊玻璃，用一定厚度的金屬鋁間隔條間隔，玻璃四周使用有機密封膠密封，并在間隔條內(nèi)填充吸濕材料分子篩，使腔內(nèi)空氣保持干燥或者充入惰性氣體，以獲得較低的熱傳導(dǎo)率，達到隔熱的目的。（見圖1）
1．1影響中空玻璃壽命的因素
當(dāng)然，無論哪一種中空玻璃，關(guān)鍵技術(shù)都是耐久地隔絕濕氣滲透，這也是影響中空玻璃壽命長短的根本原因。影響中空玻璃壽命的因素有：
1.1.1由于玻璃及金屬間隔條具有不透氣性，濕氣只能是透過密封膠層滲透。 當(dāng)中空玻璃安裝在建筑外墻上時，將承受振動、風(fēng)壓、日照、雨雪、高低溫度及大氣壓力的交變循環(huán)作用，必然拉動中空玻璃膠粘接縫位移，增大產(chǎn)品內(nèi)空間氣壓同大氣的壓差，加速濕氣的滲透，據(jù)報道溫差每波動10℃接縫滲透率大約增加一倍；接縫膠層還要經(jīng)受日光、風(fēng)雨、冰雪、鹽霧及清洗劑等腐蝕介質(zhì)的侵蝕，促使密封膠層逐漸老化，力學(xué)性能下降，出現(xiàn)軟化，龜裂、粉化裂紋甚至脫膠；密封制造質(zhì)量如果存在缺膠、氣孔，夾雜等缺陷時，也會引起產(chǎn)品功能的過早喪失。
1.1.2中空玻璃吸濕材料的也是影響中空玻璃壽命的關(guān)鍵因素。在中空玻璃中即使是密封性的丁基膠也有一定的空氣滲透率。而如果中空玻璃內(nèi)空間滲透的水量，達到填充的干燥劑飽和吸水值時，一般認為中空玻璃將喪失使用功能，可以此作為產(chǎn)品功能壽命終結(jié)的標(biāo)志。
1.1.3中空玻璃的透水量還同使用條件有關(guān)，如：安裝條件、使用環(huán)境和維護水平等。
1.2中空玻璃使用壽命現(xiàn)狀
目前，國內(nèi)中空玻璃的質(zhì)保期為10年，實際使用年限15年左右，遠遠小于建筑物的壽命。即使這樣，很多產(chǎn)品的實際使用年限根本不到10年，甚至有的工程在竣工一至二年內(nèi)甚至當(dāng)年就出現(xiàn)“內(nèi)結(jié)露”現(xiàn)象，嚴(yán)重者竟成了“小魚缸”。生產(chǎn)工藝落后是造成中空玻璃質(zhì)量水平整體不高的主要因素。另外，監(jiān)督檢查不利，生產(chǎn)廠家偷工減料、惡性價格競爭，也是導(dǎo)致偽劣產(chǎn)品充斥市場的另一主要因素。
中空玻璃過早喪失功能危害極大，如果中空玻璃因密封失效而產(chǎn)生“漏氣”，中空腔內(nèi)與外界形成空氣對流換熱，同時空氣層濕度提高而使其熱傳導(dǎo)率增大，中空玻璃隔熱性能將大幅下降。而即使產(chǎn)品密封質(zhì)量沒有任何問題，當(dāng)10-15年后，吸濕劑分子篩因外界水氣的滲透而逐漸飽和失效，隨著中空腔內(nèi)濕度的持續(xù)增大，空氣的傳導(dǎo)系數(shù)也隨之增大，將嚴(yán)重影響玻璃的節(jié)能效果，并且當(dāng)空氣濕度達到一定水平，在冬季氣溫較低時，中空腔內(nèi)便會出現(xiàn)“內(nèi)結(jié)露”現(xiàn)象。另外，由于目前使用Low-e玻璃產(chǎn)品已成為趨勢，特別是一些節(jié)能效果優(yōu)異的單銀或者雙銀Low-e玻璃被大量使用，而無論是漏氣還是分子篩失效都會使銀層氧化而使其失去節(jié)能效果。
1.3提高中空玻璃的使用壽命的措施。
1.3.1正確選擇質(zhì)量合格的密封膠，目前中空玻璃普遍采用雙道密封法，采用丁基膠做主密封，聚硫膠或者硅酮結(jié)構(gòu)膠等做次密封。聚硫膠是目前中空玻璃密封膠中用量大的一種，具有良好耐油性、耐熔性及密封性；硅酮密封膠具有優(yōu)異的結(jié)構(gòu)性（具有承受動靜載荷能力）、耐老化性及抗紫外線性能，但它的致命弱點是水汽透過率高。所以消費者應(yīng)根據(jù)玻璃的安裝條件和使用環(huán)境正確選擇合適的密封膠。例如，在普通住宅中大多為帶窗框的窗戶，對密封膠結(jié)構(gòu)性要求不高，多使用氣密性優(yōu)異的聚硫膠；而在玻璃幕墻中，特別是隱框幕墻，從安全考慮中空玻璃必須采用硅酮密封膠粘結(jié)制造，這時應(yīng)注意結(jié)構(gòu)和選材問題，有效控制這些因素可延長產(chǎn)品的功能壽命。
1.3.2應(yīng)選擇高吸附、低落粉、高吸氣量的純正3A分子篩中空玻璃干燥劑，填充量嚴(yán)格按照國家標(biāo)準(zhǔn)。
1.3.3嚴(yán)格控制生產(chǎn)過程，例如，中空玻璃在生產(chǎn)中，對施工環(huán)境的溫度濕度以及空氣潔凈度有一定要求；須采用科學(xué)的間隔框的組合方式及的玻璃清洗設(shè)備；間隔框方面，通常認為折彎方式比角插接方式的氣密性要好；雙組分次密封膠的配比，均勻度，膠的寬度等都須嚴(yán)格按照國家標(biāo)準(zhǔn)要求。
2、真空玻璃——壽命50年
1996年，真空玻璃由澳大利亞悉尼大學(xué)根據(jù)保溫瓶原理研發(fā)成功。1997年日本板硝子生產(chǎn)出世界*塊真空玻璃。1998年，真空玻璃生產(chǎn)技術(shù)落戶中國青島。2006年，中國政府資助青島亨達玻璃科技有限公司建成的中國*條真空玻璃產(chǎn)業(yè)化示線。標(biāo)志著中國真空玻璃行業(yè)進入產(chǎn)業(yè)化階段。2008年中國頒布世界首部真空玻璃行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。而真空玻璃憑借著其超級節(jié)能的特點，一經(jīng)問世，便被冠以“神奇”玻璃的稱號。
真空玻璃之所以“神奇”，來源于其特殊的結(jié)構(gòu)和節(jié)能原理（見圖2）。真空玻璃是基于保溫瓶原理開發(fā)的新型節(jié)能玻璃，兩片玻璃之間用0.12mm高的細小支撐物隔開，四周用低熔點無機材料焊接熔封，并經(jīng)抽氣管排氣后封口，形成氣壓低于0.1Pa的真空層。由于0.1Pa的真空層幾乎不存在氣體傳導(dǎo)傳熱和對流傳熱，從而使真空玻璃具有超級隔熱性能,大幅降低了結(jié)露溫度。同時真空玻璃的真空層能夠有效的阻隔聲音的傳遞.從而使真空玻璃具有優(yōu)異的隔聲性能.
真空玻璃的各項節(jié)能性能超越中空玻璃，見表1
性能 中空玻璃 雙腔中空玻璃 真空玻璃 真空復(fù)合中空玻璃
玻璃K值（w/㎡·K） 1.4 1.0 0.7 0.6
厚度(mm) 20 36 8 24
隔聲量(dB) 28 36 34 36
結(jié)露溫度 (℃) -10 -22 -35 -42
可見光透過率(%) 75 64 75 67
表1 真空玻璃與其他節(jié)能玻璃性能對比
2.1真空玻璃具有50年壽命的原因和中空玻璃的相似，真空玻璃的關(guān)鍵技術(shù)在于長時間保持0.1Pa真空度。真空玻璃保持真空度的方法：
2.1.1真空玻璃的密封材料為無機玻璃焊料，廣泛應(yīng)用于封接電子顯像管、VFD、PDP等電真空器件，用其將兩片玻璃焊接后，形成剛性整體，強度高，不會因外力而產(chǎn)生變形；融封后的焊料形成致密玻璃體，與玻璃表面結(jié)合緊密，本身的空氣透過率和放氣率可忽略不計；化學(xué)穩(wěn)定性高，受環(huán)境影響極小。
2.1.2支撐物采用不銹鋼材料，具有優(yōu)良的真空性能，廣泛用于真空器材中，并且在使用前經(jīng)過超聲波清洗和高溫排等表面處理，使支撐物的放氣率達到低。
2.1.3在真空玻璃的加工過程中，真空玻璃要經(jīng)過450℃的高溫排氣過程，可將大部分吸附在玻璃表面的空氣分子排除。
2.1.4經(jīng)過以上工藝，并不能將玻璃表面的氣體*除去。玻璃、支撐物在受到環(huán)境高溫，太陽光照射時，仍然會釋放出少量水，CO2等氧化性氣體。更重要的是，真空玻璃在封接抽氣管時，抽氣管熔化所釋放的少量氣體，除大部分被真空泵抽走外，還會有少量被封離進真空層，為了將這部分氣體排除，并持續(xù)吸收那些吸附在玻璃表面的氣體分子，就必須在真空層內(nèi)加入吸氣劑。
2.2真空玻璃壽命保證的關(guān)鍵——吸氣劑
吸氣劑也叫消氣劑，在電真空器件和真空科技領(lǐng)域它是指一種能吸收氣體的材料。吸氣劑的吸氣效果取決與兩個方面：吸氣劑的含量和吸氣類型；吸氣劑與空氣接觸的面積。由于真空玻璃在邊部封接過程中經(jīng)過450℃以上的高溫烘烤排氣，在大氣中如此高的溫度下吸氣劑還未激活就已經(jīng)氧化失效，這是要解決的一個關(guān)鍵難題。
2.2.1包封-解封式非蒸散吸氣劑
目前，國內(nèi)有真空玻璃廠家采用包封-解封非蒸散吸氣劑的方式來解決這個問題，既用不銹鋼材料將吸氣劑包裹，在密封的同時將吸氣劑激活，使包裹內(nèi)處于真空狀態(tài)，然后將包裹放置于真空玻璃內(nèi)，封口后用激光在包裹上鉆2-3個小洞，使吸氣劑與真空層連通以達到吸氣效果。包封的方法可以解決吸氣劑氧化的問題，采用這種吸氣劑理論上可以保持真空度50年以上，但是在實際使用中這種非蒸散型吸氣劑的并不能達到理想狀態(tài)，這是因為：2 大部分非蒸散型吸氣劑，屬于高溫吸氣劑，廣泛用于高強度氣體放電燈、高壓開關(guān)管、氣體凈化器、不銹鋼保溫容器等溫度較高的地方，例如鋯鋁型吸氣劑，佳工作溫度為400℃，且對H2吸收效果好。
由于解封后只有2-3個小孔與真空層接觸，實際上大幅減少了吸氣劑與氣體分子接觸的幾率，特別是后期吸氣劑抽速降低的情況下，對游離于真空腔內(nèi)的氣體分子吸收能力也會降低；并且由于小孔直徑非常小，有被堵塞的可能。
吸氣劑采用表面吸附—內(nèi)部擴散的吸氣方式，非蒸散吸氣劑表面吸氣后產(chǎn)生穩(wěn)定化合物，形成一層“殼”，會阻礙氣體分子向內(nèi)部擴散，需要經(jīng)過再次激活，才能持續(xù)保持吸氣效果，但是一旦玻璃安裝到窗戶上，就無法進行此種操作。
2.2.2抗氧化鋇蒸散型吸氣劑
為了解決這些問題，一種抗氧化鋇蒸散型吸氣劑被開發(fā)出來，吸氣劑效果較非蒸散吸氣劑有很大提升,具體表現(xiàn)為:
在常溫下吸氣效果；激活后在玻璃表面形成厚度很薄的鋇膜，與氣體接觸的表面積增大，易于氣體分子向內(nèi)部擴散，不需要多次激活；蒸散型吸氣劑對氧化性氣體，如水，CO2,CO,吸收效果。
在吸氣劑中加入了抗氧化劑，并采取特殊方式放置與真空玻璃內(nèi)，不需要包封既可解決吸氣劑高溫氧化問題。
吸氣劑激活后在玻璃表面形成銀黑色薄膜，當(dāng)吸氣劑失去作用或者真空玻璃出現(xiàn)漏氣時，會逐漸變成白色，利于及時發(fā)現(xiàn)真空玻璃出現(xiàn)的質(zhì)量問題。
使用此種吸氣劑的真空玻璃在經(jīng)過加速老化實驗后，包括高溫高濕，耐輻照，氣候循環(huán)等一系列實驗，真空度非常穩(wěn)定，可以確保真空度50年不變。
3、選擇中空還是真空？
正如前面所說，國內(nèi)一般建筑物低壽命要求50年，而中空玻璃的質(zhì)保期在10年，實際使用壽命也就在15年左右，也就是說在建筑物使用期限剩下的35-40年間，玻璃的任何問題都要購買者自己買單。如果出現(xiàn)包括漏氣，內(nèi)結(jié)露，脫膠等一些明顯的質(zhì)量問題，消費者就不得不更換玻璃；分子篩失效后，節(jié)能性能的逐漸下降，也會在不知不覺中使消費者損失大量的金錢和浪費大量的社會資源。 相對而言，真空玻璃的壽命優(yōu)勢則是十分明顯的。
另外，從節(jié)能門窗的發(fā)展趨勢來看，在中國，也許10年，也許更短，使用單腔Low-e中空玻璃的節(jié)能窗將被淘汰，取而代之的將會是使用雙腔中空玻璃的窗戶，到那時，廣大消費者不僅要再次面對舊窗改造、使用壽命等問題，還要面對成本提高的問題，因為它的價格可能比真空玻璃還要高，況且使用這種玻璃的節(jié)能窗依然無法達到使用真空玻璃的節(jié)能水平，可以說真空玻璃已達到玻璃節(jié)能的極限，在未來50年甚至更長時間都是無法被超越的。
然而，雖然真空玻璃在節(jié)能和使用壽命上均優(yōu)于中空玻璃，但由于原材料，生產(chǎn)設(shè)備的成本較高，還未實現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)等問題，真空玻璃銷售價格一直處于較高的位置—節(jié)能效果為Low-e中空玻璃的2倍的同時，價格也是其2倍。這也是很多消費者不能接受的原因，可是真空玻璃真的“貴”嗎，如果我門將價格平均到使用年限上，600元/㎡的真空玻璃壽命50年，平均每年12塊錢，價格300元的中空玻璃，壽命10年的話每年價格30元，20年的話每年15元，再加上消費者使用真空玻璃的長期節(jié)電收益，加上因為輕薄節(jié)省的窗框用料，加上更換或升級中空玻璃的花費、加上中空玻璃超年限使用性能下降帶來經(jīng)濟損失，加上使用真空玻璃居住舒適度提高，加上使用真空玻璃為保護自然環(huán)境和節(jié)約社會資源所做的貢獻。。。我想答案已經(jīng)很明確了。
節(jié)能窗能效標(biāo)識制度的實行只是一個開始，在節(jié)能的大主題下，中國政府必將出臺越來越多的關(guān)于建筑節(jié)能的政策法規(guī)及各種補助獎勵措施，我想無論是從眼前利益考慮，還是從長遠利益考慮，使用真空玻璃都將是一個明智的選擇。 |
|
| |
|
|
