“節能真空玻璃”破解技術難題
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2009-08-06 閱讀
“能開發1%的市場就可以做到很大” 日前，從國家知識產權局獲悉，山東省煙臺市王漢清教授自行研究的一種節能真空玻璃，技術含量達到了領先水平，具有極強的市場利用潛力，是此領域的改革創新技術項目。我們聯系到該項目的發明人王漢清，并進行了采訪，分析與探討之后給予了此次報道。 顧名思義，真空玻璃就是將兩塊或兩塊以上玻璃封接起來，并在兩塊玻璃中間留有微小空間，抽空空間里空氣，達到真空狀態。這就是真空玻璃。據王漢清稱，他發明的這種真空玻璃，z*大的優點是節能降噪。他打了個形象的比喻：每一扇非節能窗玻璃的能耗量，相當于點著一盞數十瓦的長明燈在長年累月地消耗能量。各種實驗數據表明，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，而在這些節能玻璃家族中，以真空玻璃的節能優勢z*明顯，此項目同時具備了透光性強、保溫、降噪音、節能的諸多優點。
據一項調查數據顯示，單層玻璃窗的傳熱系數K值（W/m2.k）是6.1，容易結霜結露，直接影響玻璃窗的采光；雙層玻璃窗的傳熱系數K值（W/m2.k）是2.6-2.8，與單層玻璃窗一樣，也屬于易結霜結露，影響采光；中空玻璃窗，傳熱系數K值（W/m2.k）是2.1-3.0；Low-E中空玻璃窗傳熱系數K值（W/m2.k）是1.4-2.9。節能真空玻璃，傳熱系數K值（W/m2.k）則是1.0，z*低可至0.3，從這些數字顯示不難看出真空玻璃屬于低耗能的環保項目。
王漢清說，他研發的真空節能玻璃，就節能優勢來說，屬于世界s*創。應用領域也相當廣泛，適于應用在各種建筑、工業領域。對促進環保、節能有著明顯的效果。 王漢清出生于1953年，山東省煙臺市人。早年畢業于青島醫學院。1977年至今，就職于煙臺毓璜頂醫院，任副主任醫師、副教授。工作期間有多項醫療科技成果，其中一項獲得國家科技進步二等獎。從其簡歷中不難看出，他的經歷與他的發明事業簡直連邊兒都搭不上。經過苦心鉆研，他利用3年時間研發出了“真空節能玻璃”。 他說，研制過程中利用了精密設備中的一些原理，其實是受益于現職業。現在，作為這一領域的d*專家，在談到如何進一步形成市場效益時，王漢清表示，現在真空玻璃應用范圍很小，這是非常不樂觀的。比如試驗進藏列車用的中空玻璃往往到達高寒缺氧低氣壓地帶時，由于玻璃腔內外氣壓差，玻璃就易被壓爆。如果安裝此項技術設計的真空玻璃，就能改變不利狀況。
在未來市場規模策劃上，王漢清說：“目前，建筑玻璃市場每年大約有15億平方米左右的需求量，如果真空節能玻璃開發成功1%的市場空間，就可以做得很大。” “真空節能玻璃”何以成玻璃家族新寵兒 沒有對比，就不會看出真空節能玻璃的潛質。當人們習慣性的總愛把新事物拿來，與他們喜歡的事物進行品頭論足時，很多人驚奇的發現，真空玻璃比中空玻璃就是好。一個“好”字，道出了全部。中空玻璃由美國人于1865年發明，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，使用高強度、高氣密性復合粘結劑，將玻璃片與內含干燥劑的鋁合金框架粘結，制成的高效能隔音、隔熱玻璃。中空玻璃對能量的傳導傳遞是通過玻璃和其內部的空氣來完成的。中空玻璃多種性能優越于普通雙層玻璃，因此得到了世界各國的認可。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、對流傳遞和傳導傳遞。
輻射傳遞就像太陽光線的傳遞一樣，以輻射的形式進行的傳遞。合理配置的中空玻璃可以z*大限度降低能量的損失；對流傳遞，是由于在玻璃的兩側具有溫度差，造成空氣在冷的一面下降而在熱的一面上升，產生空氣對流，造成能量的流失。造成這種現象的原因有多個，合理的中空玻璃設計，可以降低氣體的對流，從而降低能量的對流損失；傳導傳遞是通過物體分子的運動，帶動能量進行運動，而達到傳遞的目的，就像用鐵鍋做飯和用電烙鐵焊東西一樣。由于中空玻璃的隔熱性能較好，玻璃兩側的溫度差較大，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，中空玻璃的抗風壓強度是普通單片玻璃的1.5倍。
我們知道，玻璃的導熱系數是0.77W/ m2k，空氣的導熱系數是0.028 W/ m2k。由此可見，玻璃的熱傳導率是空氣的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傳遞和對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，就是與中空玻璃結構完全不同的新產品。王漢清發明的真空玻璃用適當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，真空度達到0.1帕以上，總厚度z*薄只有6毫米左右。
真空節能玻璃作為新一代節能玻璃，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，腔內近乎真空，可以隔斷熱量的對流和傳遞，因此傳熱系數更低，具有更好的防結露、結霜性能，在相同濕度條件下，真空玻璃結露溫度更低，這對嚴寒地區的冬天采光極為有利，而且真空玻璃不會出現普通中空玻璃經常出現的“內結露”現象。真空玻璃腔內無氣體，可以隔斷聲音的傳遞，具有良好的隔聲性能，在大多數聲波頻段，特別是中低頻段，真空玻璃的防噪音性能優于中空玻璃，可降低噪音42db。真空玻璃具有更好的抗風壓性能，同樣面積、同樣厚度條件下進行的抗風壓試驗中，真空玻璃抗風壓性能等級明顯高于中空玻璃。真空玻璃還具有持久、穩定和可靠的特性，在參照中空玻璃擬定的環境和壽命試驗進行的紫外線照射試驗、氣候循環試驗、高溫高濕試驗中，經檢測，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，現有住宅窗框原封不動即可安裝，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品，其加工過程對水質和空氣不產生任何污染，并且不產生噪聲，因此對環境無有害影響。 給真正的“千里馬”寬廣的舞臺 “真空節能玻璃”堪稱玻璃家族中的千里馬，應該得到本應屬于它的掌聲和鮮花。
隨著門窗玻璃的不斷改革創新，中空玻璃已經不能滿足高品質人群的需要，人們希望自己的生活中，出現更新更好的產品，從而提供更高品質的生活感受和享受。 王漢清發明的新型結構的“真空節能玻璃”（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設懸浮支撐玻璃板。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第一支撐物，在懸浮支撐玻璃板的四周設第二支撐物，在懸浮支撐玻璃板的角上設吸氣劑，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部空間是相通的，其實就是一個真空腔。
“真空節能玻璃”在外力壓力下，變形小，強度高，不需后期做中空或夾膠工序，可直接安裝在門窗或幕墻上，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，增強抗拉抗壓強度使然。而另一重要特點是，可以阻斷能量的傳導和對流，阻止聲源傳遞，從這點看，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，即夏天室內不熱，冬天室內不冷，節能降噪效果獨特。
“真空節能玻璃”的問世，各項指標明顯高于原有中空玻璃的品質，更凸顯出自身的優勢。國外真空玻璃由于結構原因，腔內無法安放吸氣劑，真空玻璃腔內真空度衰減是該領域內一直未解決的難題，直接關系到真空玻璃的產品性能和長期穩定性，此難題一直未被攻克，而王漢清發明的節能真空玻璃其中一項關鍵技術就是為了保持真空度不衰變，突破了全行業的技術難題。簡單來說，方法是在真空玻璃內放入吸氣劑，吸氣劑巧妙的安放在真空玻璃腔的邊角上，當真空玻璃安裝在門窗框上時，它的位置處于溝槽內，外觀看不到，美觀，保持腔內真空度恒定不變，產品性能穩定持久。王漢清攻克了“節能真空玻璃”領域目前一道世界難題，屬世界領先水平，世界s*創，為大面積推廣使用“節能真空玻璃”奠定了良好的技術保障，使節能真空玻璃迎來了發展的春天。
在今天，現有門窗或多或少都存在能源消耗情況。僅在建筑中，通過門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，就占到全國總能耗的9.6%，夏季制冷能耗更是采暖能耗510倍。因此，z*大限度減小門窗結構散失的熱能對節能環保的意義十分巨大。隨著科學技術發展，新材料、新工藝、新技術不斷出現，真空玻璃本身的質量將會不斷提高，生產工藝和設備也將不斷更新。產量不斷擴大的同時，成本也會不斷降低。30多年前，在第一次石油危機之后，國外科學家就提出研制傳熱系數小于1的玻璃窗，稱之為“超級玻璃窗”（Superwindows）。而真空玻璃的出現，使這一設想成為輕而易舉的現實。 王漢清發明的節能真空玻璃技術含量高，并且超越了國外現有的產品，具有我國自主知識產權，站在本行業的頂端。“真空節能玻璃”的舞臺是非常寬廣的。 “真空節能玻璃”的市場成長空間有多大 一項新發明的問世，人們在關注它的結構和產品理念的同時，更側重于產品自身存在的商業價值和投資前景。該發明在原有真空玻璃的基礎上進行了大膽的創新嘗試，注重產品發明的新型結構的同時，也考慮到產品本身獨具的廣闊市場前景。
中國能源消耗量極大，每年新建和改建門窗在10億平方米以上，保守估計如果其中1%采用真空玻璃，將是每年1000萬平方米。在國外市場，真空玻璃價格是每平方米200美元以上，1000萬平方米×200美元＝20億美元，年約合140億元人民幣。如果10%門窗采用真空玻璃，年市場價格約1400億元。就我國國情分析，節能環保已列入國家“十一五”發展長期規劃，國家和有關部門指出：要大力支持節能基金。由于真空玻璃節能效果顯著，在未來幾年，消費者對它的熱情和需求也會像現在使用中空玻璃一樣，由開始的提倡使用到目前的推廣使用。
據美國統計，美國門窗年銷售額約246億美元，現在，美國EPA和DOS聯合美國住宅與發展部開始實施住宅節能聯盟項目，每年節省能源開支200億美元，并且減收采暖費用等多種優惠。由此可見，真空玻璃有著良好的發展勢頭和巨大的投資前景。真空玻璃生產成本低，每平方米利潤將達1000元以上，如果按一般年產100萬平方米，利潤將達10億元以上。假設門窗玻璃僅按1%使用真空玻璃，產值將難以估計。
真空玻璃可廣泛應用于建筑門窗、幕墻、汽車、火車、輪船，飛機窗等，用量大，應用領域廣泛。由此可見，真空節能玻璃背后蘊藏著巨大的投資潛力和社會效益。我們希望這項節能技術，在國家提倡節能環保、節能減排，實現科技創新型國家的大力號召下，早日得到相關機構的開發利用，從實際當中體現此項目的經濟效益和社會效益。
