真空玻璃:未来两年市场规模24亿元,前景广阔!
随着科技日新月异的发展,人们的居住环境也在逐步改善与提高。如今国内对于可持续材料的使用率日益增加,节能环保的绿色建筑成为一种趋势。
而在绿色建筑的建设中最重要的节能材料之一就是玻璃,因为它是建筑能量流失的主要来源之一。从2000年开始,国内大量使用中空玻璃以减少建筑本身的能量消耗,保持建筑物内的最佳温度。后来它的升级替代品——真空玻璃开始兴起。本期我们就来聊一聊真空玻璃的相关知识。
一、什么是真空玻璃
简单来说,真空玻璃就是把两片平板玻璃四周密闭,将其间隙抽成真空,两片玻璃之间的间隙为0.1~0.2mm,真空度10-1Pa以上。由于需要抵抗空气中的大气压,两片玻璃之间分布着陶瓷支柱,玻璃内表面镀有一层或两层透明低辐射膜。
二、真空玻璃的发明
从原理上看,真空玻璃就像是一个平板形的保温瓶。事实上真空玻璃就是基于真空杜瓦瓶,也就是我们家用真空玻璃保温瓶的原理发展而来的。
1892年剑桥大学教授詹姆士•杜瓦发明了杜瓦瓶,这是一个双层玻璃容器,两层玻璃胆壁都涂满银,然后把两层玻璃间的空气抽掉,形成真空。由于真空能防止对流和传导散热,银质涂层可以防止辐射散热,因此,杜瓦瓶内物质的温度不易发生变化。
据此,他总结出了真空绝热的两项基本原则:通过高真空消除绝大部分热量对流和传导;通过高反射涂层降低辐射传热。这成为真空玻璃高保温性能的基本原理。
1990年,在北京大学物理系教授唐健正,作为访问学者来到悉尼大学,开始与该校时任应用物理系主任的Collins教授联合研究平板真空玻璃。经过3年的努力,1993年世界上首块1米×1米的平板真空玻璃样品问世。1996年,悉尼大学把专利转让给日本,次年即开始量产真空玻璃。
三、真空玻璃的优势
在日常生活中,许多人会将真空玻璃与中空玻璃两者混淆。虽然结构上有相似之处,但中空玻璃两片玻璃之间还是以空气为主的,其结构没有真空技术的应用。
我们都知道,热量传递是通过传导、对流、辐射三种方式进行的。真空玻璃中间的真空层将气体的传导和对流传递的热量降至很低,以至于可以忽略不计。因此,真空玻璃比普通玻璃具有更好的保温隔热性能。真空玻璃的真空层内无空气,更无水汽分子,密封极严且热阻大,到了冬天不会产生结露现象。
总结一下,真空玻璃的优势主要表现在以下几个方面:
● 低碳节能:真空玻璃依靠真空层特殊结构,有效阻隔室内外热量传导,传热系数与墙体相近。可以显著减少空调电耗及污染物和温室气体的排放,减少环境污染。
● 超隔热:选用适当遮阳系数的真空玻璃,在夏季,能够有效控制太阳辐射,保持室内凉爽;在冬季,当室外温度为-20℃时,真空玻璃的内表温度仅比室内空气温度低3-5℃,可以保持室内温暖舒适。
● 超隔音:轻松降噪42分贝,阻断城市嘈杂环境,轻松超越安装在城市噪音环境中家庭和工作场所的普通中空玻璃。
● 防结霜:真空玻璃具有超强的隔热保温性能,在寒冷的冬季,即使室外气温降到-30℃,室内玻璃表面的温度也与室温相近,远高于结露温度。
● 超薄:真空玻璃厚度8~10mm,具备双片使用的基础,比中空玻璃薄很多,可节省安装空间和窗框材料。
● 寿命长:真空玻璃质保30年,基本保证与门窗系统同寿命。玻璃表面不易冷却,有效防止结霜和水雾的产生,防止木窗的腐烂和铝框的氧化,也增加了窗框的耐久度和使用寿命。
四、真空玻璃发展前景
虽然真空玻璃的整体性能优于中空玻璃,但真空玻璃的实际应用相对中空玻璃来说,完全还不在一个数量级上。影响真空玻璃市场主要原因有:专利的限制和技术的封闭导致产能很小;受限于设备和工艺,无法制备大尺寸版面;设备和工艺较复杂,生产成本远高于中空玻璃等。
真空玻璃在国内经过了20多年的发展,基础理论、基础工艺、产品结构、应用领域都已经基本成熟,但是目前只有为数不多的公司在经营这个新兴产业。从经济学标准来看,真空玻璃在国内还是一个十分年轻的领域。
在全球倡导节能减排的今天,真空玻璃的应用领域正在不断向各行业领域扩展延伸,近几年已显现出增长态势。
2016年5月18日,国办发〔2016〕34号文发布了《关于促进建材工业稳增长调结构增效益的指导意见》,明确要发展高端玻璃。此外,国家高度重视节能减排,提倡低碳生活。2017年,真空玻璃需求量为77.7万平方米,市场规模约为7.47亿元。预计到2024年,我国平板真空玻璃产量将达到244.9万平方米,市场规模将达到24.36亿元。真空玻璃有更好的节能性能,因此在能耗控制要求严格的区域和场景,真空玻璃取代中空玻璃是必然的趋势。
随着真空玻璃的广泛应用和普及,将大幅降低建筑领域的建材消耗和使用过程中能源消耗、碳排放,并带给社会大众健康悠享、可持续的品质生活。
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