“節(jié)能真空玻璃”破解技術(shù)難題
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2009-08-06 閱讀
“能開(kāi)發(fā)1%的市場(chǎng)就可以做到很大” 日前，從國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局獲悉，山東省煙臺(tái)市王漢清教授自行研究的一種節(jié)能真空玻璃，技術(shù)含量達(dá)到了領(lǐng)先水平，具有極強(qiáng)的市場(chǎng)利用潛力，是此領(lǐng)域的改革創(chuàng)新技術(shù)項(xiàng)目。我們聯(lián)系到該項(xiàng)目的發(fā)明人王漢清，并進(jìn)行了采訪，分析與探討之后給予了此次報(bào)道。 顧名思義，真空玻璃就是將兩塊或兩塊以上玻璃封接起來(lái)，并在兩塊玻璃中間留有微小空間，抽空空間里空氣，達(dá)到真空狀態(tài)。這就是真空玻璃。據(jù)王漢清稱，他發(fā)明的這種真空玻璃，z*大的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)能降噪。他打了個(gè)形象的比喻：每一扇非節(jié)能窗玻璃的能耗量，相當(dāng)于點(diǎn)著一盞數(shù)十瓦的長(zhǎng)明燈在長(zhǎng)年累月地消耗能量。各種實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，利用雙層玻璃、中空玻璃、LOW-E中空玻璃、真空玻璃可以依次提高玻璃的保溫效果，而在這些節(jié)能玻璃家族中，以真空玻璃的節(jié)能優(yōu)勢(shì)z*明顯，此項(xiàng)目同時(shí)具備了透光性強(qiáng)、保溫、降噪音、節(jié)能的諸多優(yōu)點(diǎn)。
據(jù)一項(xiàng)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，單層玻璃窗的傳熱系數(shù)K值（W/m2.k）是6.1，容易結(jié)霜結(jié)露，直接影響玻璃窗的采光；雙層玻璃窗的傳熱系數(shù)K值（W/m2.k）是2.6-2.8，與單層玻璃窗一樣，也屬于易結(jié)霜結(jié)露，影響采光；中空玻璃窗，傳熱系數(shù)K值（W/m2.k）是2.1-3.0；Low-E中空玻璃窗傳熱系數(shù)K值（W/m2.k）是1.4-2.9。節(jié)能真空玻璃，傳熱系數(shù)K值（W/m2.k）則是1.0，z*低可至0.3，從這些數(shù)字顯示不難看出真空玻璃屬于低耗能的環(huán)保項(xiàng)目。
王漢清說(shuō)，他研發(fā)的真空節(jié)能玻璃，就節(jié)能優(yōu)勢(shì)來(lái)說(shuō)，屬于世界s*創(chuàng)。應(yīng)用領(lǐng)域也相當(dāng)廣泛，適于應(yīng)用在各種建筑、工業(yè)領(lǐng)域。對(duì)促進(jìn)環(huán)保、節(jié)能有著明顯的效果。 王漢清出生于1953年，山東省煙臺(tái)市人。早年畢業(yè)于青島醫(yī)學(xué)院。1977年至今，就職于煙臺(tái)毓璜頂醫(yī)院，任副主任醫(yī)師、副教授。工作期間有多項(xiàng)醫(yī)療科技成果，其中一項(xiàng)獲得國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。從其簡(jiǎn)歷中不難看出，他的經(jīng)歷與他的發(fā)明事業(yè)簡(jiǎn)直連邊兒都搭不上。經(jīng)過(guò)苦心鉆研，他利用3年時(shí)間研發(fā)出了“真空節(jié)能玻璃”。 他說(shuō)，研制過(guò)程中利用了精密設(shè)備中的一些原理，其實(shí)是受益于現(xiàn)職業(yè)。現(xiàn)在，作為這一領(lǐng)域的d*專家，在談到如何進(jìn)一步形成市場(chǎng)效益時(shí)，王漢清表示，現(xiàn)在真空玻璃應(yīng)用范圍很小，這是非常不樂(lè)觀的。比如試驗(yàn)進(jìn)藏列車(chē)用的中空玻璃往往到達(dá)高寒缺氧低氣壓地帶時(shí)，由于玻璃腔內(nèi)外氣壓差，玻璃就易被壓爆。如果安裝此項(xiàng)技術(shù)設(shè)計(jì)的真空玻璃，就能改變不利狀況。
在未來(lái)市場(chǎng)規(guī)模策劃上，王漢清說(shuō)：“目前，建筑玻璃市場(chǎng)每年大約有15億平方米左右的需求量，如果真空節(jié)能玻璃開(kāi)發(fā)成功1%的市場(chǎng)空間，就可以做得很大。” “真空節(jié)能玻璃”何以成玻璃家族新寵兒 沒(méi)有對(duì)比，就不會(huì)看出真空節(jié)能玻璃的潛質(zhì)。當(dāng)人們習(xí)慣性的總愛(ài)把新事物拿來(lái)，與他們喜歡的事物進(jìn)行品頭論足時(shí)，很多人驚奇的發(fā)現(xiàn)，真空玻璃比中空玻璃就是好。一個(gè)“好”字，道出了全部。中空玻璃由美國(guó)人于1865年發(fā)明，是一種良好的隔熱、隔音、美觀適用的新型建筑材料。它是用兩片或三片玻璃，使用高強(qiáng)度、高氣密性復(fù)合粘結(jié)劑，將玻璃片與內(nèi)含干燥劑的鋁合金框架粘結(jié)，制成的高效能隔音、隔熱玻璃。中空玻璃對(duì)能量的傳導(dǎo)傳遞是通過(guò)玻璃和其內(nèi)部的空氣來(lái)完成的。中空玻璃多種性能優(yōu)越于普通雙層玻璃，因此得到了世界各國(guó)的認(rèn)可。中空玻璃的隔熱、隔音原理：能量的傳遞有三種方式：即輻射傳遞、對(duì)流傳遞和傳導(dǎo)傳遞。
輻射傳遞就像太陽(yáng)光線的傳遞一樣，以輻射的形式進(jìn)行的傳遞。合理配置的中空玻璃可以z*大限度降低能量的損失；對(duì)流傳遞，是由于在玻璃的兩側(cè)具有溫度差，造成空氣在冷的一面下降而在熱的一面上升，產(chǎn)生空氣對(duì)流，造成能量的流失。造成這種現(xiàn)象的原因有多個(gè)，合理的中空玻璃設(shè)計(jì)，可以降低氣體的對(duì)流，從而降低能量的對(duì)流損失；傳導(dǎo)傳遞是通過(guò)物體分子的運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)能量進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，而達(dá)到傳遞的目的，就像用鐵鍋?zhàn)鲲埡陀秒娎予F焊東西一樣。由于中空玻璃的隔熱性能較好，玻璃兩側(cè)的溫度差較大，可以降低冷輻射的作用，可以提高玻璃的安全性能。在使用相同厚度的原片玻璃的情況下，中空玻璃的抗風(fēng)壓強(qiáng)度是普通單片玻璃的1.5倍。
我們知道，玻璃的導(dǎo)熱系數(shù)是0.77W/ m2k，空氣的導(dǎo)熱系數(shù)是0.028 W/ m2k。由此可見(jiàn)，玻璃的熱傳導(dǎo)率是空氣的27倍，空氣中的水分子等活性分子的存在是影響中空玻璃能量的傳導(dǎo)傳遞和對(duì)流傳遞性能的主要因素，因而中空玻璃的密封性能提高，可以從很大程度上提高隔熱性能。所以，中空玻璃并非十全十美，尤其是中空玻璃大多用鋁框四周封邊、間隔2塊玻璃，內(nèi)含空氣或充氬氣，這是其z*大的弊端。真空玻璃，就是與中空玻璃結(jié)構(gòu)完全不同的新產(chǎn)品。王漢清發(fā)明的真空玻璃用適當(dāng)分布的微粒支柱做間隔，間隙層只有0.1-0.2毫米。抽出氣體，形成真空，真空度達(dá)到0.1帕以上，總厚度z*薄只有6毫米左右。
真空節(jié)能玻璃作為新一代節(jié)能玻璃，它具有比中空玻璃更好的隔熱、保溫性能。其保溫性能是中空玻璃的2-3倍，是單片普通玻璃的4-6倍。由于真空玻璃熱阻高，腔內(nèi)近乎真空，可以隔斷熱量的對(duì)流和傳遞，因此傳熱系數(shù)更低，具有更好的防結(jié)露、結(jié)霜性能，在相同濕度條件下，真空玻璃結(jié)露溫度更低，這對(duì)嚴(yán)寒地區(qū)的冬天采光極為有利，而且真空玻璃不會(huì)出現(xiàn)普通中空玻璃經(jīng)常出現(xiàn)的“內(nèi)結(jié)露”現(xiàn)象。真空玻璃腔內(nèi)無(wú)氣體，可以隔斷聲音的傳遞，具有良好的隔聲性能，在大多數(shù)聲波頻段，特別是中低頻段，真空玻璃的防噪音性能優(yōu)于中空玻璃，可降低噪音42db。真空玻璃具有更好的抗風(fēng)壓性能，同樣面積、同樣厚度條件下進(jìn)行的抗風(fēng)壓試驗(yàn)中，真空玻璃抗風(fēng)壓性能等級(jí)明顯高于中空玻璃。真空玻璃還具有持久、穩(wěn)定和可靠的特性，在參照中空玻璃擬定的環(huán)境和壽命試驗(yàn)進(jìn)行的紫外線照射試驗(yàn)、氣候循環(huán)試驗(yàn)、高溫高濕試驗(yàn)中，經(jīng)檢測(cè)，真空玻璃的熱阻變化均在2%以下。
真空玻璃z*薄只有6毫米，現(xiàn)有住宅窗框原封不動(dòng)即可安裝，并可減少窗框材料、減輕窗戶和建筑物的重量。真空玻璃屬于玻璃深加工產(chǎn)品，其加工過(guò)程對(duì)水質(zhì)和空氣不產(chǎn)生任何污染，并且不產(chǎn)生噪聲，因此對(duì)環(huán)境無(wú)有害影響?！ 〗o真正的“千里馬”寬廣的舞臺(tái) “真空節(jié)能玻璃”堪稱玻璃家族中的千里馬，應(yīng)該得到本應(yīng)屬于它的掌聲和鮮花。
隨著門(mén)窗玻璃的不斷改革創(chuàng)新，中空玻璃已經(jīng)不能滿足高品質(zhì)人群的需要，人們希望自己的生活中，出現(xiàn)更新更好的產(chǎn)品，從而提供更高品質(zhì)的生活感受和享受。 王漢清發(fā)明的新型結(jié)構(gòu)的“真空節(jié)能玻璃”（全稱：懸浮和平衡壓力式支撐安全真空玻璃），包括上層玻璃板和下層玻璃板。上層玻璃板和下層玻璃板的四周設(shè)封邊玻璃體，兩層玻璃中間為真空腔。其特征是，上層玻璃板和下層玻璃板的真空腔內(nèi)設(shè)懸浮支撐玻璃板。懸浮支撐玻璃板的四周比上層玻璃板和下層玻璃板的四周小，在懸浮支撐玻璃板的兩面分別設(shè)第一支撐物，在懸浮支撐玻璃板的四周設(shè)第二支撐物，在懸浮支撐玻璃板的角上設(shè)吸氣劑，懸浮支撐玻璃板與上層玻璃板、下層玻璃板、封邊玻璃體之間緊密接觸，上層玻璃板、下層玻璃板和懸浮支撐玻璃板內(nèi)部空間是相通的，其實(shí)就是一個(gè)真空腔。
“真空節(jié)能玻璃”在外力壓力下，變形小，強(qiáng)度高，不需后期做中空或夾膠工序，可直接安裝在門(mén)窗或幕墻上，這主要得益于這種玻璃是采用懸浮和平衡壓力式支撐，能明顯減少玻璃表面變形，增強(qiáng)抗拉抗壓強(qiáng)度使然。而另一重要特點(diǎn)是，可以阻斷能量的傳導(dǎo)和對(duì)流，阻止聲源傳遞，從這點(diǎn)看，這種玻璃也可俗稱“平板式保溫瓶玻璃”，它不傳熱、不傳冷、不傳聲，即夏天室內(nèi)不熱，冬天室內(nèi)不冷，節(jié)能降噪效果獨(dú)特。
“真空節(jié)能玻璃”的問(wèn)世，各項(xiàng)指標(biāo)明顯高于原有中空玻璃的品質(zhì)，更凸顯出自身的優(yōu)勢(shì)。國(guó)外真空玻璃由于結(jié)構(gòu)原因，腔內(nèi)無(wú)法安放吸氣劑，真空玻璃腔內(nèi)真空度衰減是該領(lǐng)域內(nèi)一直未解決的難題，直接關(guān)系到真空玻璃的產(chǎn)品性能和長(zhǎng)期穩(wěn)定性，此難題一直未被攻克，而王漢清發(fā)明的節(jié)能真空玻璃其中一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)就是為了保持真空度不衰變，突破了全行業(yè)的技術(shù)難題。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，方法是在真空玻璃內(nèi)放入吸氣劑，吸氣劑巧妙的安放在真空玻璃腔的邊角上，當(dāng)真空玻璃安裝在門(mén)窗框上時(shí)，它的位置處于溝槽內(nèi)，外觀看不到，美觀，保持腔內(nèi)真空度恒定不變，產(chǎn)品性能穩(wěn)定持久。王漢清攻克了“節(jié)能真空玻璃”領(lǐng)域目前一道世界難題，屬世界領(lǐng)先水平，世界s*創(chuàng)，為大面積推廣使用“節(jié)能真空玻璃”奠定了良好的技術(shù)保障，使節(jié)能真空玻璃迎來(lái)了發(fā)展的春天。
在今天，現(xiàn)有門(mén)窗或多或少都存在能源消耗情況。僅在建筑中，通過(guò)門(mén)窗戶損失的采暖和制冷熱量往往占能耗的50%-80%以上，僅每年采暖能耗一項(xiàng)，就占到全國(guó)總能耗的9.6%，夏季制冷能耗更是采暖能耗510倍。因此，z*大限度減小門(mén)窗結(jié)構(gòu)散失的熱能對(duì)節(jié)能環(huán)保的意義十分巨大。隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展，新材料、新工藝、新技術(shù)不斷出現(xiàn)，真空玻璃本身的質(zhì)量將會(huì)不斷提高，生產(chǎn)工藝和設(shè)備也將不斷更新。產(chǎn)量不斷擴(kuò)大的同時(shí)，成本也會(huì)不斷降低。30多年前，在第一次石油危機(jī)之后，國(guó)外科學(xué)家就提出研制傳熱系數(shù)小于1的玻璃窗，稱之為“超級(jí)玻璃窗”（Superwindows）。而真空玻璃的出現(xiàn)，使這一設(shè)想成為輕而易舉的現(xiàn)實(shí)。 王漢清發(fā)明的節(jié)能真空玻璃技術(shù)含量高，并且超越了國(guó)外現(xiàn)有的產(chǎn)品，具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，站在本行業(yè)的頂端。“真空節(jié)能玻璃”的舞臺(tái)是非常寬廣的。 “真空節(jié)能玻璃”的市場(chǎng)成長(zhǎng)空間有多大 一項(xiàng)新發(fā)明的問(wèn)世，人們?cè)陉P(guān)注它的結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品理念的同時(shí)，更側(cè)重于產(chǎn)品自身存在的商業(yè)價(jià)值和投資前景。該發(fā)明在原有真空玻璃的基礎(chǔ)上進(jìn)行了大膽的創(chuàng)新嘗試，注重產(chǎn)品發(fā)明的新型結(jié)構(gòu)的同時(shí)，也考慮到產(chǎn)品本身獨(dú)具的廣闊市場(chǎng)前景。
中國(guó)能源消耗量極大，每年新建和改建門(mén)窗在10億平方米以上，保守估計(jì)如果其中1%采用真空玻璃，將是每年1000萬(wàn)平方米。在國(guó)外市場(chǎng)，真空玻璃價(jià)格是每平方米200美元以上，1000萬(wàn)平方米×200美元＝20億美元，年約合140億元人民幣。如果10%門(mén)窗采用真空玻璃，年市場(chǎng)價(jià)格約1400億元。就我國(guó)國(guó)情分析，節(jié)能環(huán)保已列入國(guó)家“十一五”發(fā)展長(zhǎng)期規(guī)劃，國(guó)家和有關(guān)部門(mén)指出：要大力支持節(jié)能基金。由于真空玻璃節(jié)能效果顯著，在未來(lái)幾年，消費(fèi)者對(duì)它的熱情和需求也會(huì)像現(xiàn)在使用中空玻璃一樣，由開(kāi)始的提倡使用到目前的推廣使用。
據(jù)美國(guó)統(tǒng)計(jì)，美國(guó)門(mén)窗年銷售額約246億美元，現(xiàn)在，美國(guó)EPA和DOS聯(lián)合美國(guó)住宅與發(fā)展部開(kāi)始實(shí)施住宅節(jié)能聯(lián)盟項(xiàng)目，每年節(jié)省能源開(kāi)支200億美元，并且減收采暖費(fèi)用等多種優(yōu)惠。由此可見(jiàn)，真空玻璃有著良好的發(fā)展勢(shì)頭和巨大的投資前景。真空玻璃生產(chǎn)成本低，每平方米利潤(rùn)將達(dá)1000元以上，如果按一般年產(chǎn)100萬(wàn)平方米，利潤(rùn)將達(dá)10億元以上。假設(shè)門(mén)窗玻璃僅按1%使用真空玻璃，產(chǎn)值將難以估計(jì)。
真空玻璃可廣泛應(yīng)用于建筑門(mén)窗、幕墻、汽車(chē)、火車(chē)、輪船，飛機(jī)窗等，用量大，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。由此可見(jiàn)，真空節(jié)能玻璃背后蘊(yùn)藏著巨大的投資潛力和社會(huì)效益。我們希望這項(xiàng)節(jié)能技術(shù)，在國(guó)家提倡節(jié)能環(huán)保、節(jié)能減排，實(shí)現(xiàn)科技創(chuàng)新型國(guó)家的大力號(hào)召下，早日得到相關(guān)機(jī)構(gòu)的開(kāi)發(fā)利用，從實(shí)際當(dāng)中體現(xiàn)此項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
