Kiến thức ngành

Giới thiệu

Với sự phát triển của việc tiết kiệm năng lượng trong xây dựng, kính cách nhiệt hai khoang ba kính đã trở thành sản phẩm hàng đầu cho cửa sổ ngoài trời. So với kính cách nhiệt một khoang truyền thống, việc tăng số khoang giúp cải thiện hiệu suất cách nhiệt của kính cách nhiệt. So với giá trị K của kính cách nhiệt (6+16A+6) là 2,7 (WmK), giá trị K của kính cách nhiệt (6+16A+6+16A+6) đạt 1,7W/mK. Nếu áp dụng các công nghệ phát xạ thấp (Low-E), nạp khí trơ, dải cạnh ấm và các công nghệ khác, chẳng hạn như kính cách nhiệt (6Low-E+16Ar+6+16Ar+6Low-E), giá trị K có thể đạt 0,8W/mK.

Trong khi cải thiện hiệu suất cách nhiệt của cửa ra vào và cửa sổ, kính cách nhiệt hai buồng ba kính cũng làm tăng mức tiêu thụ vật liệu của cửa ra vào và cửa sổ. . Đầu tiên, trọng lượng của kính tăng lên, do đó làm tăng chiều rộng và độ dày của thanh profile và yêu cầu về độ bền của phần cứng. Đối với kính cách nhiệt hai buồng ba lớp, hai lớp kính ngoài chịu chức năng hỗ trợ và tải trọng. Chức năng chính của kính giữa là ngăn cách buồng, hạn chế sự truyền nhiệt đối lưu của khí nạp và do đó làm tăng độ dày của lớp cách nhiệt, nhưng nó cũng phải đáp ứng một số yêu cầu về hiệu suất cơ học. Đối với mục đích của kính giữa, có thể dễ dàng nghĩ rằng các vật liệu mỏng khác được sử dụng để thay thế kính giữa 6mm hiện có, tạo thành kính ba lớp kính mỏng.

1 Kính cách nhiệt mỏng gắn ở giữa

2TD

Kính vô cơ là dạng sản phẩm hàng đầu của kính cách nhiệt hai khoang ba kính. Phương pháp pha loãng được xem xét từ ba lớp kính mà nó cấu thành. Kính ngoài trời chịu tải trọng gió và được pha loãng theo tiền đề đáp ứng các yêu cầu về hiệu suất cơ học. Kính trong nhà không chịu trực tiếp tải trọng gió, vì vậy nó được sử dụng như Vì bề mặt sử dụng vẫn yêu cầu các yêu cầu về hiệu suất cơ học, nên có một tiềm năng nhất định để pha loãng. Kính giữa bên trong và bên ngoài (kính trung tâm) không chịu trực tiếp tải trọng gió, vì vậy nó có tiềm năng pha loãng lớn nhất. Lixil của Nhật Bản đã pha loãng kính ban đầu (3 + 3 + 3) mm thành (3 + 1,3 + 3) mm, với tỷ lệ pha loãng nhẹ khoảng 19%; khi pha loãng là (3 + 1,3 + 1,3) mm, tỷ lệ pha loãng nhẹ là khoảng 38%, như thể hiện trong Hình 1. Phòng thí nghiệm quốc gia Tây Thái Bình Dương tại Hoa Kỳ đã thay thế kính cách nhiệt truyền thống bằng kính cách nhiệt mỏng tiết kiệm năng lượng hiệu suất cao. Nghiên cứu về hiệu quả tiết kiệm năng lượng của việc thay thế kính xây dựng hiện có đã được thực hiện. Kính cách nhiệt mỏng được cấu tạo từ hai lớp kính 1/8 inch (khoảng 3,2mm) phủ phim Low-E và một lớp kính mỏng 1/16 inch (khoảng 16mm) ở giữa. Kết quả thử nghiệm cho thấy hệ thống HVAC tiết kiệm năng lượng từ 0,2 đến 18,7 kWh mỗi ngày trong mùa sưởi ấm (tiết kiệm năng lượng từ 3% đến 18% cho mỗi người), và từ 2,5 đến 8,0 kWh mỗi ngày trong mùa làm mát (tiết kiệm năng lượng từ 23% đến 41%), độ xuyên âm giảm từ 8 đến 10dB. Phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Berkeley đã đặt kính mỏng 0,7mm vào kính cách nhiệt thông thường (kính 3mm + 3mmLow-E) để tạo thành kính cách nhiệt mỏng, như thể hiện trong Hình 2. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng ở những vùng khí hậu chủ yếu là sưởi ấm (như Minneapolis, Minnesota), tiềm năng tiết kiệm năng lượng của kính cách nhiệt mỏng thay vì kính cửa sổ bên ngoài thông thường là 16%, ở những vùng khí hậu hỗn hợp (như Washington, DC), tiềm năng tiết kiệm năng lượng là 12% và ở những vùng khí hậu chủ yếu là làm mát (như Houston, Texas), tiềm năng tiết kiệm năng lượng là 7%. Độ dày của kính được sử dụng cho cửa sổ bên ngoài ở nước tôi đã tăng lên. Vào những năm 1980, kính 3mm là thông số kỹ thuật chủ yếu của kính nổi ở nước tôi. Sau năm 1993, 5 Trước đây, kính 5mm là sản phẩm chủ đạo và gần đây kính 6mm đã trở thành sản phẩm chủ đạo. Năm 2013, Vương Tân Xuân và những người khác đã đề xuất đề xuất làm mỏng các sản phẩm kính phẳng. Tiêu thụ kính phẳng bình quân đầu người hàng năm ở nước tôi là 20,7kg, cao gấp 1,25 lần so với các nước EU, gấp đôi so với Hoa Kỳ và gấp 2,6 lần mức trung bình của thế giới. Độ dày của kính phẳng là một trong những nguyên nhân dẫn đến mức tiêu thụ kính phẳng bình quân đầu người bất thường ở nước tôi. Ước tính nếu kính 5mm được làm mỏng xuống còn 4mm vào năm 2012, có thể giảm 7,1 triệu tấn sản lượng kính và giảm 7,71 triệu tấn nguyên liệu thô, bao gồm 6,35 triệu tấn tài nguyên thiên nhiên như cát silic và 1,5 triệu tấn quặng.36 triệu tấn sản phẩm hóa chất như soda ash. Bài viết đề xuất chuyển đổi mô hình phát triển của các ngành công nghiệp và doanh nghiệp, đồng thời cải tiến công nghệ sản xuất. Năm đề xuất đã được đưa ra, bao gồm điều chỉnh chuỗi công nghiệp theo trình độ kỹ thuật, tăng cường nỗ lực nghiên cứu khoa học và các bộ phận liên quan bắt đầu công việc sản xuất kính phẳng mỏng càng sớm càng tốt. Đồng thời, các công ty như Tập đoàn CSG cũng đang tích cực thử nghiệm ứng dụng kính mỏng cho cửa sổ ngoại thất.

Hiện nay, việc phát triển kính cách nhiệt mỏng có khả năng thích ứng tốt. Thứ nhất, để thích ứng với các khái niệm phát triển "mục tiêu carbon kép", sản xuất xanh, công trình xanh, v.v., kính cách nhiệt mỏng sẽ thúc đẩy tiết kiệm năng lượng, tiết kiệm vật liệu và giảm thiểu carbon trong các sản phẩm kính, thanh profile, cửa ra vào, cửa sổ và các chuỗi công nghiệp vận tải. Thứ hai, kính cách nhiệt hai buồng/nhiều buồng là sản phẩm hàng đầu về kết cấu bao che trong suốt tiết kiệm năng lượng và hiệu suất cao của đất nước tôi, và có tiềm năng mỏng. Thứ ba, kính cách nhiệt mỏng trung tâm có nền tảng công nghiệp rộng lớn, thuận lợi cho việc chuyển đổi và phát triển ngành công nghiệp. Thứ tư, sản xuất kính mỏng/kính siêu mỏng của đất nước tôi cung cấp vật liệu và nền tảng công nghiệp. Kính quang điện với hệ thống natri-vôi-silic và kính bảo vệ có thể cung cấp các sản phẩm cơ bản. Việc chuyển đổi và sản xuất kính phẳng mỏng là vô song về công nghệ và sản xuất. So với kính nung công nghiệp và kính nung kiến trúc:

2 Kính cách nhiệt có vật liệu màng trung tâm

Kính cách nhiệt với vật liệu màng hữu cơ trung tâm (như thể hiện trong Hình 3) chia một khoang đơn thành hai hoặc nhiều khoang kính cách nhiệt. Màng hữu cơ không chức năng (màng trắng) chỉ ngăn cách khoang để hạn chế sự đối lưu, tăng độ dày của lớp cách nhiệt và đạt được độ mỏng và nhẹ. Màng hữu cơ chức năng (màng gương nhiệt) mang lại các chức năng như độ phát xạ thấp và tăng hiệu quả tiết kiệm năng lượng của việc kiểm soát bức xạ nhiệt trên cơ sở màng trắng. Kính cách nhiệt với vật liệu màng trung tâm được sản xuất bởi công ty Southwall của Hoa Kỳ. Technologies, ra đời vào năm 1970 và đã được sử dụng trong các tòa nhà. Kính cách nhiệt màng gương nhiệt có đặc tính nhiệt tuyệt vời và Li Wu cùng những người khác đã tiến hành nghiên cứu về điều này. Vật liệu màng trung tâm là màng nhiệt dẻo, được siết chặt bằng nhiệt dẻo khi được nung nóng. Việc đặt và lắp đặt vật liệu màng đòi hỏi sự tham gia thủ công, làm tăng chi phí sản xuất. He Xueping và những người khác đã nghiên cứu thiết kế quy trình lắp ráp chính của hệ thống kính cách nhiệt vật liệu màng trung tâm. Việc giảm chi phí vật liệu màng, thực hiện lắp đặt màng tự động, giảm mức độ can thiệp thủ công và chi phí xử lý tương ứng sẽ trở thành những điểm then chốt trong quá trình phát triển vật liệu màng trung tâm cho kính cách nhiệt.

3 Kính cách nhiệt composite kính thật

Kính chân không là sản phẩm kính được ngăn cách bởi hai hoặc nhiều tấm kính với các cột đỡ, phần ngoại vi được bịt kín để tạo thành khoang và khoang được hút chân không để tạo thành khoang chân không. Xem xét sự cân bằng giữa truyền nhiệt và hiệu suất lực của cột đỡ, số lượng và diện tích của cột đỡ nên được giảm thiểu, vì vậy cột đỡ có diện tích mặt cắt ngang nhỏ và ngắn được chọn mà không ảnh hưởng đến hiệu ứng thị giác. Về lý thuyết, truyền nhiệt đối lưu và truyền nhiệt dẫn nhiệt không liên quan gì đến độ dày của lớp chân không. Độ dày lớp chân không Độ dày thường nằm trong khoảng từ 0,15 đến 0,25 mm: Ít nhất một tấm kính chân không được làm bằng kính có độ phát xạ thấp để đạt được hiệu quả cách nhiệt trong ba chế độ truyền nhiệt cơ bản là dẫn nhiệt, đối lưu và bức xạ nhiệt. Do đó, bản thân kính chân không là một sản phẩm kính mỏng có hiệu suất cao. Chỉ có kính cách nhiệt composite thủy tinh chân không mới có thể phát huy hết hiệu suất cách nhiệt của kính chân không và cấu trúc của nó được thể hiện trong Hình 4. Mặc dù có một mảnh kính trong kính chân không ở giữa kính cách nhiệt, nhưng mảnh này bị ảnh hưởng bởi áp suất khí quyển sau khi hút chân không và chịu áp lực của cột đỡ, do đó việc làm mỏng kính chân không bị hạn chế. Kính chân không làm giảm độ dày tổng thể của kính cách nhiệt composite với hiệu suất cao và hiệu suất tiết kiệm năng lượng, đạt được mục đích làm mỏng. Trình độ sản xuất kính chân không ở nước tôi đã có những tiến bộ lớn, nhưng chi phí vẫn là yếu tố chính ảnh hưởng đến việc thúc đẩy nó. Ít nhất một mảnh kính chân không được làm bằng kính có độ phát xạ thấp để đạt được hiệu quả cách nhiệt trong ba chế độ truyền nhiệt cơ bản là dẫn nhiệt, đối lưu và bức xạ nhiệt. Do đó, bản thân kính chân không là một sản phẩm kính mỏng có hiệu suất cao. Chỉ có kính cách nhiệt composite thủy tinh chân không mới có thể phát huy hết hiệu suất cách nhiệt của kính chân không, và cấu trúc của nó được thể hiện trong Hình 4. Mặc dù có một mảnh kính ở giữa kính rỗng, nhưng mảnh kính này bị ảnh hưởng bởi áp suất khí quyển sau khi hút chân không và chịu áp lực của cột đỡ, do đó việc làm mỏng kính chân không bị hạn chế. Kính chân không làm giảm độ dày tổng thể của kính rỗng composite với hiệu suất cao và hiệu suất tiết kiệm năng lượng, đạt được mục đích làm mỏng. Trình độ sản xuất kính chân không ở nước tôi đã có những tiến bộ vượt bậc, nhưng chi phí vẫn là yếu tố chính ảnh hưởng đến việc quảng bá sản phẩm.

4 Kính rỗng Aerogel

Aerogel có hiệu suất cách nhiệt nhẹ tuyệt vời. Đặt nó vào kính rỗng có thể đạt được độ mỏng và hiệu quả cao cũng như tiết kiệm năng lượng. Giá trị K của (6 + 12A + 6) kính rỗng là 2,8W / mK, giá trị K của (6Low-E + 12A + 6) là 1,8W / mK và giá trị K của (6 + 12aerogel + 6) đạt 1,0W / mK. Một cách khả thi để đặt aerogel vào giữa là sử dụng các hạt aerogel để làm đầy, chi phí tương đối thấp. Sự khác biệt giữa chiết suất được hình thành bởi giao diện aerogel và hạt và kính và độ trong suốt của bản thân aerogel sẽ làm tăng giá trị độ mờ của kính cách nhiệt và ảnh hưởng đến độ trong suốt của kính cách nhiệt. Giảm giá trị độ mờ của bản thân aerogel và đạt được sự kết hợp của một khối aerogel toàn bộ (thay vì các hạt) là một trong những cách hiệu quả để cải thiện độ trong suốt. Kết cấu bao che trong suốt của mặt tiền tòa nhà (cửa ra vào, cửa sổ ngoài trời, tường kính) có yêu cầu cao về độ trong suốt, dự kiến sẽ được sử dụng rộng rãi trong kết cấu bao che cho mục đích chiếu sáng. Tuy nhiên, cần nghiên cứu ảnh hưởng của sự tích tụ nhiệt bức xạ mặt trời và va chạm nóng lạnh đến tính chất cơ học của kính cách nhiệt.

5 Tóm tắt

Kính cách nhiệt mỏng là một xu hướng phát triển với nhiều lợi ích như tiết kiệm vật liệu, tiết kiệm năng lượng và giảm thiểu carbon. Là một chiến lược phát triển và lựa chọn, kính cách nhiệt dạng màng mỏng trung bình có nền tảng công nghiệp hóa tốt và lợi thế chi phí tốt, và là hướng phát triển được ưu tiên. Kính cách nhiệt dạng màng mỏng trung bình và kính cách nhiệt composite dạng chân không có độ mỏng cao, có phạm vi ứng dụng nhất định trong các tòa nhà mới và có lợi thế rõ ràng trong việc thay thế kính trong quá trình chuyển đổi tiết kiệm năng lượng của các tòa nhà hiện có. Là một hướng phát triển trong tương lai, kính cách nhiệt dạng gel khí nên được ứng dụng trong các kết cấu vỏ đèn chiếu sáng.