(一）何为真空玻璃

　　真空玻璃是将两片平板玻璃四周密闭起来，将其间隙抽成真空并密封排气孔，两片玻璃之间的间隙为O．1——0．2mm，真空玻璃的两片一般至少有一片是低辐射玻璃，这样就将通过真空玻璃的热传导、对流几乎为零，其工作原理与玻璃保温瓶的保温隔热原理相同。真空玻璃是玻璃工艺与材料科学、真空技术、物理测量技术、工业自动化及建筑科学等，多种学科、多种技术、多种工艺协作配合的硕果。
1893年，英国物理学家、化学家占姆士?杜瓦发明了保温瓶。人们为了纪念他，把保温瓶又称作杜瓦瓶。从此后，长于幻想的科学家就有一个梦想，什么时候能将保温瓶技术应用到建筑玻璃窗上？要实现从杜瓦瓶到真空平板玻璃的飞跃，三大难题摆在人们面前：

    ⑴与杜瓦瓶不同，真空平板玻璃是一个小容积、大表面积而又狭窄扁平的玻璃真空腔体，但又要快速抽真空以使残余气体降到可以{TodayHot}对热传导忽略不计的程度，并长期保持其真空度；

    ⑵与杜瓦瓶圆柱体容易抗压不同，平板真空玻璃只有使用支撑物来承受10000千克／平方米的压力，该支撑物使真空玻璃产品满足建筑玻璃设计标准所要求的强度和寿命，这就必须对支撑物的物理化学性能以及几何形状、几何分布做出精心设计。

　　⑶比杜瓦瓶更难的是，真空玻璃是门窗用透明材料，在抽气口、支撑物的设计和选料上，要不影响透明和美观。

    1913年世界第一个平板真空玻璃专利发布。科学家们相继进行了大量的探索，诞生了一批专利。20世纪80年代起，世界对真空玻璃的研发逐渐活跃起来，其中有两个团体值得一提。一个是美国克罗拉多太阳能研究所由Ｄ?Ｋ?Ｂｅｎｓｏｎ教授领导的真空玻璃研究组，经过1985～1991年的实验，创立了许多值得让后人借鉴的技术理论、思路和实验室数据。另一个是悉尼大学应用物理系Ｒ?Ｅ?Ｃｏｌｌｉｎｓ教授1989～1994年领导的研究组，进一步改进工艺，1989年试制出样品，1993年研制出第一块1米×1米的实用真空玻璃，并申请了4项专利。北京大学物理系原教授唐健正也是参与者之一。人类在发明杜瓦瓶之后整整100年，终于又发明了真空平板玻璃。英国、希腊和日本等国的科学家也做了大量的类似研究。
(二） 真空玻璃特性

　　热传递通常有三种方式：对流、传导和辐射。目前，随着建筑墙体材料的革新，墙体能耗大为降低，从而使得幕墙、外窗的能耗在围护结构总能耗中所占比重越来越大。测试表明：幕墙、外窗传热量占房间总耗热{HotTag}的30%左右。因此，幕墙、外窗传热已成为建筑耗能的主要因素之一，通过对幕墙、外窗的传热分析寻找降低能耗的途径已引起人们的关注。单层幕墙、外窗传热过程分析较为成熟。然而，对双层幕墙、窗的传热过程分析通常将其简化为一封闭的双层竖立平板有限空腔，空腔内的传热过程是一兼有热传导、热对流和竖平板表面间的热辐射等三种方式的复合传热过程，并认为三种传热方式各自独立、互不影响，传热效果为三者的简单叠加。但是，进一步的研究表明，该三种传热过程是相互耦合影响的，这种复杂耦合最终形成实际存在的温度场，对双层幕墙、窗传热的实测结果就是这一实际温度场的客观体现。

　　对这种多因素相互作用、相互耦合的复合系统来说，研究其内部的细节，尤其是各因素间的交叉作用，传统的方法就显得无能为力了。而近四五十年刚刚兴起的非平衡态不可逆过程热力学是分析多因素相互耦合的热力过程的行之有效的方法；按照此方法分析结论为：幕墙、外窗，在不考虑日射得热的条件下，自然对流换热及其对辐射换热的耦合传热是传热过程的主要因素，前者约占总传热量的70%以上，因此，降低窗间气体的自然对流将是提高外窗的绝热性能的主要方向之一；如何降低双层窗间层内的自然对流换热强度，强化双层幕墙、窗的绝热性能，降低幕墙、外窗的耗热量，将是今后幕墙、外窗节能的研究重点。目前较广泛地应用于大型公用建筑的双层真空玻璃，玻璃间层的当量导热系数大大降低，其原因之一，就是由于双层玻璃间抽成真空，削弱了气体的导热尤其是气体的自然对流换热的结果。

　　由于真空玻璃中间是真空层，基本上消除了对流传热和传导传热，同时组成真空玻璃的原片玻璃可以选择低辐射膜玻璃即Low-E玻璃，能够大幅度降低辐射传热。

　　真空玻璃由于真空层的特殊结构，因而具有良好的隔声性能，隔声性能指标明显优于中空玻璃。

　　真空玻璃与中空玻璃相比保温性能更好，热阻更高，因此具有更好的防结露性能和隔热节能   真空玻璃两片玻璃中间的真空层消除了传导与对流传热，使房间与外界的热交换降到极限。据国家建筑工程质量监督检测中心提供的数据显示：真空玻璃的保温性能是中空玻璃的2倍，是单片玻璃的4倍。

　　防雾防露   由于普通单片玻璃遇冷发生结露时，玻璃窗湿淋淋容易弄脏墙壁与地面，损伤窗框，还为霉菌提供了生存空间，所以它已跟不上建筑市场的发展。中空玻璃虽比单片玻璃有所进步，但因经常产生雾气或结露，影响采光和视野的清晰又无法擦去而不能满足人们生活质量日益提高的要求。真空玻璃的出现则很好地解决了这个问题。真空玻璃具有较好的隔热性能，室内一侧玻璃表面温度不易下降，即使室外温度很低，也不易形成雾结露。此外，真空玻璃中间是真空层，绝不会发生中空玻璃由于间隔中含有湿气，在降温时出现的内结露现象。
　　隔声性能   由于真空玻璃特有的构造，对于声音的传播可大幅度降低，在整个音域范围都可实现良好的隔音。在降低外界噪音传人同时，室内生活声音也不易外传，总的隔音效果要比中空玻璃好，容易给人们创造一个温馨恬适的港湾环境。

　　抗风压性能   真空玻璃中的两片玻璃，通过支撑物牢固地压在一起，具有与同等厚度的单片玻璃相近的刚度和耐风压性能。

　　超长的耐久性   真空玻璃是一种新产品，目前国内外尚无相应标准，更无相应的测试方法。真空玻璃又不同于中空玻璃。因此，不能完全按中空玻璃试验方法进行，而主要参照GB/T11944-2002中空玻璃标准而拟定紫外线照射、气候循环、高温高湿度试验。试验表明即使是在苛刻的条件下真空玻璃同样具有长期稳定耐久性能。

　　真空玻璃具有优异的保温隔热性能，其性能指标明显优于中空玻璃，一般的单片玻璃传热系数是6，中空玻璃是3.4，真空玻璃的传热系数达到1.2，一片只有6mm厚的真空玻璃，隔热性能相当于370mm的实心黏土砖墙，隔声性能达到五星级酒店的静音标准，相当于四砖墙的水平。由于隔热保温性能好，真空玻璃在建筑上的应用将达到节能和环保的双重效果。据统计，使用真空玻璃后空调节能就达50%，与单层玻璃相比，每年每平方米幕墙、窗户可节约700兆焦耳的能源，相当于一年节约192千瓦小时电，1000吨标准煤。 是目前世界上节能效果最好的玻璃。真空玻璃幕墙门窗是第三代幕墙门窗玻璃。

　　搞好建筑节能，不但为我国节约资源，还带动了巨大的市场商机。仇保兴介绍说，这些商机主要有保温隔热外墙及新型墙材；节能门窗与玻璃幕墙，如断热铝合金窗、双层窗、塑钢窗、热反射玻璃窗(Low-E玻璃窗、Low-E玻璃幕墙)、双通道幕墙、通风式幕墙等；建筑外遮阳设施；研制建筑节能设备，如节能空调设备、绿色照明设施、太阳能热水系统、热泵热水系统、变频设备、自动控制系统等。                   中国建筑节能工程网