Осаму Асано, Тору Futagami, Tsuguhisa Такамото, Tetsuo Minaai
NIPPON листово стъкло CO. Ltd.
В вакуум стъклопакети единица, която се състои от две стъклени листове и дистанционните елементи, поддържащи система безвъздушно пространство, способността на изолационен зависи от топлопроводимостта на подпорите, топлинното излъчване от вътрешната повърхност на стъклото и конвекцията на много малко количество газ (въздух), който остава в пространството между стъклата. За подобряване на капацитета изолационен е разработен процес производство ниска температура, което позволява да се увеличи разстоянието между дистанционните елементи, използващи закалено стъкло. Този процес е изпълнен с помощта на метален уплътнител без използването на олово. Освен това излъчване от повърхността на стъклото може да се намали с помощта на специален нискоемисионно покритие.
стъкло проба, като по този начин показва запис ниска стойност U-стойност 0,45 W / m 2 K. Този индекс стойност е равна на топлопроводимост на стъкло изолация вата 10 см. Вакуум остъкляване, произведени чрез процеси ниската температура технология може силно да променят съществуващите концепции дизайн архитектура.
Вакуум прозорци са били измислени преди около 90 години. Независимо от това, промишленото производство не е установена за дълго време. Основната трудност в производството е, че напрежението при опън на повърхността на стъклата при атмосферно налягане регистрирани може да причини разтрошаване на стъклото.
Решение на няколко технически проблеми помогна за подобряване на изолационни свойства на вакуум остъкляване. В тази статия, по-нататъшно подобряване на работата, ще се разглежда като развитие на характеристиките на съществуващ пакет.
Вакуум стъклопакет, съществуващ към момента
Структурата на вакуум стъклопакети Спация ® е показано на фиг. Стъкло единица 1 се състои от два листа стъкло с междинен слой между тях вакуум, дебелина 0,2 мм. Ръбът запечатано стъкло пакет чрез запояване, за омекотяване характеристика температура от 350 градуса по Целзий за.
Между двете стъклени листове се поставят метални втулки, височината на 0.2 mm, разположени на 20 mm един от друг. Те осигуряват равномерно въздействие на сила атмосферно налягане върху повърхността на опаковката. Въздухът между стъклата се евакуира през малък клапан, който се топи и се затваря в края на производствения процес. Стандартна остъклен Спация ® произведени с ниска емисия покритие върху една вътрешна повърхност на стъклото.
Друг тип вакуум стъклопакет, който се нарича "хибриден остъклен SPACIA21 ®» се състои от вакуумна стъклопакета и конвенционална стъклена камера напълнена с газ (фиг. 2). С други думи, това двойно стъкло хибриден стъкла, в която на мястото на една от очилата използва пакет вакуум. Този пакет има по-високи изолационни свойства, отколкото просто вакуум остъкляване.
Таблица 1 показва топлоизолационни характеристики на няколко типа стъклото. Таблицата показва, че вакуумната стъклото има по-благоприятни характеристики от конвенционалната единична камера напълнена с газ. Хибриден пакет има много добра топлинна изолация изпълнение на нивото на 0,8 W / m 2 K с дебелина само 21 mm. Тази стойност съответства на топлопроводимост характеристики на слой от стъклена вата с дебелина 50 мм.
Производственият процес на съществуваща вакуум стъклопакет показано на фиг. 3. След рязане на два стъклени листа в единия ъгъл на отвора на прозореца е пробит за последваща евакуация на въздуха от една тръба и помпа. След това стъклото е чист и с помощта на специално оборудване, прикрепени към тях подпора. Стъкления лист с дистанционни елементи, обхванати от друг стъклен лист. Уплътнителят, състоящ се от стъклена паста се прилага около ръбовете на свързаните листове.
След това, полученият полупрозрачен изграждането нагрява в пещ до работната температура на уплътнителя. Постигането на тази температура, необходима за стопяване на уплътнителя. След това конструкцията се екстрахира за усилване изпомпване на газ от вътрешната кухина в горещо състояние. В края на производствения процес на капачката на тубата, с което се евакуира въздух, се топи и затворен.
Основният проект на вакуум остъкляване
Според проекта, предложен от Collins и др. [1], оптималното място на дистанционните елементи могат да бъдат изчислени като се вземе предвид топлинния поток, силата на стъкления лист и силата на раздалечителен материал. Въз основа на тези параметри, приблизителната разстоянието от 20 mm е направено между подпорите.
Топлоизолационни свойства на дистанционните елементи на вакуум стъклопакет са зависими от топлопроводимост, термичната проводимост на останалите във вакуум и топлинното излъчване от вътрешната страна на опаковката на газ. Фиг. 4 показва резултатите от изчисляване на топлопроводимост на вакуум IG единица. Тези изчисления са направени за съществуващ остъкляване на разстоянието между дистанционните елементи 20 мм и с ниска емисия стъкло с индекс излъчващ 0.15. Топлопроводимостта е стойност на базата на топлинния поток от едната страна до другата остъкляване. Фиг. 5 показва връзката между тази стойност и индекс U-стойност, която обикновено се използва за измерване на характеристиките на стъклопакети. От тези данни може да се заключи, че съществуващата вакуум остъкляване с вътрешно налягане от 0.1 Pa може да има топлопроводимост от 2,0 W / m 2 K, което съответства на U-стойност 1,5 W / т2 К.
Подобряване на топлоизолационните качества на стъклото
Въз основа на този дизайн, подобрена топлоизолационни свойства на пакета може да бъде постигнато чрез намаляване на броя на дистанционни елементи, намаляването на вътрешното налягане в опаковката и понижаване на емисиите повърхността на стъклото.
Намаляване на броя на разделители, с други думи, поставянето им на по-голямо разстояние може да причини разтрошаване на стъклото, тъй като тя винаги е предмет на силата на атмосферното налягане. Закалено стъкло може да се използва за подобряване на ефективността на топлоизолация без опасност от счупване.
Въпреки това, закалено стъкло не може да се използва съществуващия производствен процес се дължи на факта, че той се топи при температура по-висока от 350 градуса постигнати чрез запечатване на краищата на пакета. За да се реши този проблем е разработен метод за производство на ниска температура, като се използва запечатване метал не съдържа олово запояване на 200 градуса.
производство прототип линия е разработена, че дава възможност за остъкляване максимален размер 2150 mm х 1350 mm. С помощта на тази техника стъклата се отопляват, а след това запечатване настъпили автоматизиран процес. стъкло температура, температурата на разтопен метал и лепило за запечатване скорост са оптимизирани. С тези промени, направени възможно използването на закалено стъкло и рядко подреждане на подпори.
По-нататъшно подобряване на топлинната изолация изпълнение се постига чрез прилагането на стъкло покритие с дори по-ниски емисии. пиролизна покритие с индекс емисията на 0.15 се използват в съществуващите опаковката. Новият наскоро разработената Покритието се нанася върху емисиите на 0.045. В тази статия, ние считаме, пакет с два листа стъкло с покритието.
В допълнение към това, може да се използва спейсер от материал с по-ниска топлопроводимост от метал, като например стъкло или керамика. Ефективността на използването на такива материали не се покрива в тази статия, но без съмнение това е един много важен фактор, който трябва да се реализира в бъдеще.
Привеждането на подпорите за подобрен вакуум остъкляване
Увеличаването на разстоянието между дистанционните елементи могат да бъдат постигнати с използването на закалено стъкло с висока якост на огъване повърхност. Съответно, термичната проводимост се изчислява. условия изчисление бяха взети както следва: два листа от закалено стъкло, покрити с излъчващ 0.045 и разстоянието между дистанционните елементи 40 мм. Тъй като дебелината на стъклата, използвани е 3 mm, общата дебелина на стъклопакета е само 6 мм. Резултатите от изчисленията са представени на фиг. 6
Сравнявайки фигури. 4 и фиг. 6, може да се види по-голяма разлика в термична проводимост на съществуващата вакуум остъкляване и подобрени. Ясно е, че увеличаването на разстоянието между дистанционните елементи и за намаляване на емисиите на вътрешната повърхност на стъклото води до значително подобрение в изпълнението на топлопроводимост. Фиг. 6 показва, че стъкло с повишен да мм разстояние 40 между дистанционните елементи и вътрешното налягане 0,1Pa може да има коефициент на топлопроводност 0,49 W / m 2 K. От фиг. 4, тази стойност дава индекса U-стойност на стойност в 0,45Vt / m 2 K.
Стабилност на вакуум във вакуум стъклопакети производствения процес, при ниска температура
В производствения процес за вакуум остъкляване дългосрочна стабилност е важно вакуум отвеждане на въздуха от вътрешността на процеса. В тази връзка, процес нискотемпературен запечатващ закалено стъкло ръб трябва да се подобри поради недостатъчна обезгазяване. Проблемът може да бъде решен с помощта на sorbatsionnogo материал, способен да абсорбира газ във вътрешността на стъклопакета. Дългогодишните опити са извършени без използване на sorbatsionnogo материал. Тестовете показват, че такъв материал може да доведе до дългосрочно подобряване на характеристиките на съществуващите и подобрена стъкло.
Сравнение изолационни характеристики на стъклопакети
Фиг. 7 показва зависимостта на U-стойност и дебелината на типичен стъклена вата. Фигура показва стойности U-стойност-камерна стъкло, стъклени вакуум, хибридни и подобрена вакуум стъклопакет. Стойност U-стойност подобрена вакуум остъкляване е 0,45 W / m 2 K, което съответства на изолационния слой от стъклена вата с дебелина 100 mm.
Тук по-долу, по-широк разположение на дистанционни елементи при прилагането на по-дебели стъклени листове ще позволи да се постигнат по-високи стойности на изолация.
заключение
Вакуум остъкляване е разработен с подобрени характеристики. U-стойност засилено пакет 0,45 W / m 2 K при дебелина от 6 мм, което съответства на изолационния слой от стъклена вата с дебелина 100 mm. По време на разработването на тази технология е било успешно решен няколко проблеми, включително ниска температура процес запечатване, използването на закалено стъкло и вакуум стабилизация.
Този прозрачен материал с относително високи топлоизолационни характеристики могат значително да променят концепцията за дизайн в архитектурата. Освен това, вакуум остъкляване може да се прилага не само в областта на архитектурата, но и в области като охлаждане и замразяване помещения, вътрешни и търговски хладилници и фризери, и така нататък. Н.
Свързани статии