Conoscenza del settore

Introduzione

Con lo sviluppo del risparmio energetico negli edifici, il vetro isolante a doppia camera e tre vetri è diventato il prodotto leader per le finestre esterne degli edifici. Rispetto al tradizionale vetro isolante a camera singola, l‘aumento del numero di camere migliora le prestazioni di isolamento termico del vetro isolante. Rispetto al valore K del vetro isolante (6+16A+6) di 2,7 (WmK), il valore K del vetro isolante (6+16A+6+16A+6) raggiunge 1,7 W/mK. Se si applicano tecnologie a bassa emissione (Low-E), riempimento con gas inerte, profili a bordo caldo e altre tecnologie, come il vetro isolante (6Low-E+16Ar+6+16Ar+6Low-E), il valore K può raggiungere 0,8 W/mK.

Pur migliorando le prestazioni di isolamento termico di porte e finestre, il vetro isolante a doppia camera e triplo vetro aumenta anche il consumo di materiale. In primo luogo, il peso del vetro aumenta, il che a sua volta aumenta la larghezza e lo spessore del profilo e i requisiti di resistenza degli accessori. Nel vetro isolante a doppia camera e triplo vetro, i due vetri esterni svolgono le funzioni di supporto e carico. La funzione principale del vetro intermedio è quella di separare la camera, limitare il trasferimento di calore per convezione del gas di riempimento e quindi aumentare lo spessore dello strato isolante, ma deve anche soddisfare determinati requisiti di prestazioni meccaniche. Per quanto riguarda il vetro intermedio, è facile pensare che altri materiali sottili vengano utilizzati per sostituire il vetro intermedio esistente da 6 mm, formando così una vetrata tripla sottile.

1 Vetro isolante sottile montato al centro

2TD

Il vetro inorganico è la principale tipologia di vetro isolante a due camere e tre strati di vetro. Il metodo di assottigliamento è considerato in base ai tre strati di vetro che lo compongono. Il vetro esterno è soggetto al carico del vento e viene assottigliato in base al requisito di soddisfare i requisiti di prestazioni meccaniche. Il vetro interno non è direttamente soggetto al carico del vento, quindi viene utilizzato come... Poiché la superficie d‘uso richiede comunque requisiti di prestazioni meccaniche, esiste un certo potenziale di assottigliamento. Il vetro tra l‘interno e l‘esterno (vetro centrale) non sopporta direttamente il carico del vento, quindi ha il maggiore potenziale di assottigliamento. La giapponese Lixil ha assottigliato il vetro originale (3+3+3) mm a (3+1,3+3) mm, con un tasso di alleggerimento di circa il 19%; quando l‘assottigliamento è (3+1,3+1,3) mm, il tasso di alleggerimento è di circa il 38%, come mostrato in Figura 1. Il Western Pacific National Laboratory negli Stati Uniti ha sostituito il vetro isolante tradizionale con vetro isolante sottile ad alta efficienza e risparmio energetico. È stata condotta una ricerca sull‘effetto di risparmio energetico della sostituzione dei vetri degli edifici esistenti. Il vetro isolante sottile è composto da due lastre da 1/8 di pollice (circa 3,2 mm) con pellicola bassoemissiva e da una lastra da 1/16 di pollice (circa 16 mm) al centro. I risultati dei test mostrano che il risparmio energetico HVAC è di 0,2~18,7 kWh al giorno nella stagione di riscaldamento (3%~18% di risparmio energetico a persona) e di 2,5~8,0 kWh al giorno nella stagione di raffreddamento (23%~41% di risparmio energetico), mentre la penetrazione acustica è ridotta di 8~10 dB. Il Lawrence Berkeley National Laboratory ha inserito un vetro sottile da 0,7 mm in un normale vetro isolante (vetro da 3 mm + 3 mm Low-E) per formare un vetro isolante sottile, come mostrato in Figura 2. Studi hanno dimostrato che nei climi dominati dal riscaldamento (come Minneapolis, Minnesota), il potenziale di risparmio energetico del vetro isolante sottile rispetto al tipico vetro per finestre esterne è del 16%, nei climi misti (come Washington, DC), il potenziale di risparmio energetico è del 12% e nei climi dominati dal raffreddamento (come Houston, Texas), il potenziale di risparmio energetico è del 7%. Lo spessore del vetro utilizzato per le finestre esterne nel mio Paese è in aumento. Negli anni ‘80, il vetro da 3 mm era la specifica dominante per il vetro float nel mio Paese. Dopo il 1993, 5 In passato, il vetro da 5 mm era il prodotto principale, e recentemente il vetro da 6 mm è diventato il prodotto principale. Nel 2013, Wang Xinchun e altri hanno proposto l‘idea di assottigliare i prodotti in vetro piano. Il consumo annuo pro capite di vetro piano nel mio Paese è di 20,7 kg, ovvero 1,25 volte quello dei Paesi dell‘UE, il doppio di quello degli Stati Uniti e 2,6 volte la media mondiale. Lo spessore del vetro piano è una delle ragioni dell‘eccessivo consumo pro capite di vetro piano nel mio Paese. Si stima che, se il vetro da 5 mm venisse assottigliato a 4 mm nel 2012, si potrebbero ridurre 7,1 milioni di tonnellate di produzione di vetro e 7,71 milioni di tonnellate di consumo di materie prime, inclusi 6,35 milioni di tonnellate di risorse naturali come sabbia silicea e 1,5 milioni di tonnellate di acqua.36 milioni di tonnellate di prodotti chimici come la soda. L‘articolo propone di trasformare il modello di sviluppo di industrie e imprese e di migliorare le tecnologie di produzione. Sono stati formulati cinque suggerimenti, tra cui l‘adeguamento della catena industriale a livello tecnico, l‘intensificazione degli sforzi di ricerca scientifica e l‘avvio, da parte dei dipartimenti competenti, di lavori di assottigliamento del vetro piano il prima possibile. Allo stesso tempo, aziende come CSG Group stanno attivamente sperimentando applicazioni di assottigliamento per le finestre esterne.

Attualmente, lo sviluppo del vetro isolante sottile presenta una buona adattabilità. In primo luogo, per adattarsi ai concetti di sviluppo di "duplici obiettivi di carbonio", produzione ecosostenibile, edifici ecosostenibili, ecc., il vetro isolante sottile favorirà il risparmio energetico, il risparmio di materiali e la riduzione delle emissioni di carbonio nella filiera del vetro, dei profili, delle facciate continue di porte e finestre e dei trasporti. In secondo luogo, il vetro isolante a doppia/multicamera è il prodotto di punta della struttura di chiusura trasparente ad alta efficienza e risparmio energetico del mio Paese e presenta il potenziale per essere assottigliato. In terzo luogo, il vetro isolante sottile centrale ha un‘ampia base industriale, che contribuisce a guidare la trasformazione e lo sviluppo del settore. In quarto luogo, la produzione di vetro sottile/ultrasottile del mio Paese fornisce materiali e basi industriali. Il vetro fotovoltaico con sistema sodio-calce-silicio e il vetro protettivo possono fornire prodotti di base. La conversione e la produzione di vetro piano con assottigliamento sono senza pari in termini di tecnologia e produzione. Rispetto ai crogioli in vetro industriale e ai crogioli in vetro architettonico:

2 Vetro isolante con materiali a pellicola centrale

Le vetrate isolanti con materiali a film organico centrale (come mostrato in Figura 3) suddividono una singola camera in due o più camere di vetro isolante. Il film organico non funzionale (film bianco) separa la camera solo per limitare la convezione, aumentare lo spessore dello strato isolante e ottenere sottigliezza e leggerezza. Il film organico funzionale (film a specchio termico) conferisce funzioni come la bassa emissività e aumenta l‘effetto di risparmio energetico del controllo della radiazione termica grazie al film bianco. Le vetrate isolanti con materiali a film centrale sono prodotte dalla società statunitense Southwall Technologies, sono state introdotte nel 1970 e sono state utilizzate negli edifici. Le vetrate isolanti con film a specchio termico presentano eccellenti proprietà termiche e Li Wu e altri hanno condotto ricerche in merito. Il materiale del film centrale è un film termoplastico, che si restringe per termoplasticità quando riscaldato. La posa e l‘installazione del materiale della membrana richiedono interventi manuali, il che aumenta i costi di produzione. He Xueping e altri hanno studiato il processo di assemblaggio chiave del sistema di vetrate isolanti con materiale a film centrale. La riduzione dei costi dei materiali delle membrane, la realizzazione dell‘installazione automatica delle membrane, la riduzione del grado di intervento manuale e dei relativi costi di lavorazione diventeranno i punti chiave dello sviluppo del materiale centrale della pellicola di vetro isolante.

3 Vetro isolante composito in vero vetro

Il vetro sottovuoto è un prodotto in vetro separato da due o più lastre di vetro con colonne di supporto; la periferia è sigillata per formare una cavità, e la cavità è evacuata per formare una cavità sottovuoto. Considerando l‘equilibrio tra trasferimento di calore e prestazioni di forza della colonna di supporto, il numero e l‘area delle colonne di supporto devono essere ridotti al minimo, quindi viene selezionata una colonna di supporto con una sezione trasversale ridotta e corta senza compromettere l‘effetto visivo. In teoria, lo scambio termico convettivo e lo scambio termico conduttivo non hanno nulla a che fare con lo spessore dello strato sottovuoto. Spessore dello strato sottovuoto: lo spessore è generalmente compreso tra 0,15 e 0,25 mm. Almeno una lastra di vetro sottovuoto è realizzata in vetro a bassa emissività per ottenere un isolamento efficace nelle tre modalità di scambio termico di base: conduzione termica, convezione e irraggiamento termico. Pertanto, il vetro sottovuoto stesso è un prodotto in vetro sottile altamente efficiente. Solo il vetro isolante composito in vetro sottovuoto può sfruttare appieno le prestazioni isolanti del vetro sottovuoto, e la sua struttura è illustrata in Figura 4. Sebbene al centro del vetro isolante sia presente un pezzo di vetro, questo pezzo è influenzato dalla pressione atmosferica dopo la fase di vuoto e sopporta la pressione della colonna di supporto, quindi l‘assottigliamento del vetro sottovuoto è limitato. Il vetro sottovuoto riduce lo spessore complessivo del vetro isolante composito grazie alla sua elevata efficienza e alle sue prestazioni di risparmio energetico, raggiungendo così l‘obiettivo di assottigliamento. Il livello di produzione del vetro sottovuoto nel mio Paese ha compiuto grandi progressi, ma il costo è ancora il fattore principale che ne influenza la promozione. Almeno un pezzo di vetro sottovuoto è realizzato in vetro basso emissivo per ottenere un isolamento efficace nelle tre modalità di trasferimento termico fondamentali: conduzione termica, convezione e irraggiamento termico. Pertanto, il vetro sottovuoto stesso è un prodotto in vetro sottile altamente efficiente. Solo il vetro isolante composito in vetro sottovuoto può sfruttare appieno le prestazioni isolanti del vetro sottovuoto, la cui struttura è illustrata nella Figura 4. Sebbene vi sia un pezzo di vetro al centro del vetro cavo, questo pezzo è influenzato dalla pressione atmosferica dopo il vuoto e sopporta la pressione della colonna di supporto, quindi l‘assottigliamento del vetro sottovuoto è limitato. Il vetro sottovuoto riduce lo spessore complessivo del vetro cavo composito grazie alla sua elevata efficienza e alle prestazioni di risparmio energetico, raggiungendo lo scopo dell‘assottigliamento. Il livello di produzione del vetro sottovuoto nel mio Paese ha fatto grandi progressi, ma il costo è ancora il fattore principale che ne influenza la promozione.

4 Vetro cavo aerogel

L‘aerogel offre eccellenti prestazioni di isolamento termico grazie alla leggerezza. L‘inserimento nel vetro cavo consente di ottenere uno spessore sottile, un‘elevata efficienza e un risparmio energetico. Il valore K del vetro cavo (6+12A+6) è di 2,8 W/m³K, il valore K del (6Low-E+12A+6) è di 1,8 W/m³K e il valore K del (6+12aerogel+6) raggiunge 1,0 W/m³K. Un modo fattibile per posizionare l‘aerogel al centro è utilizzare particelle di aerogel per il riempimento, un metodo relativamente economico. La differenza tra l‘indice di rifrazione formato dall‘interfaccia tra aerogel e particelle e il vetro e la trasparenza dell‘aerogel stesso aumenterà il valore di opacità del vetro isolante e ne influenzerà la trasparenza. Ridurre il valore di opacità dell‘aerogel stesso e ottenere un composito costituito da un unico pezzo di aerogel (anziché da particelle) è uno dei modi efficaci per migliorare la trasparenza. La struttura di chiusura trasparente della facciata di un edificio (porte e finestre esterne, facciate continue) richiede elevati requisiti di trasparenza e si prevede che verrà ampiamente utilizzata per l‘illuminazione. Tuttavia, è necessario studiare gli effetti dell‘accumulo di calore dovuto alla radiazione solare e agli shock termici e termici sulle proprietà meccaniche del vetro isolante.

5 Riepilogo

L‘assottigliamento delle vetrate isolanti è una tendenza di sviluppo che offre molteplici vantaggi, come il risparmio di materiali, il risparmio energetico e la riduzione delle emissioni di carbonio. Come strategia e scelta di sviluppo, le vetrate isolanti a spessore intermedio hanno una buona base di industrializzazione e buoni vantaggi in termini di costi, e rappresentano la direzione di sviluppo preferita. Le vetrate isolanti a film intermedio e le vetrate isolanti composite in vetro sottovuoto presentano un elevato grado di spessore sottile, trovano un certo spazio applicativo nei nuovi edifici e offrono evidenti vantaggi nella sostituzione del vetro nella trasformazione energetica degli edifici esistenti. Come futura direzione di sviluppo, le vetrate isolanti in aerogel dovrebbero essere applicate nelle strutture degli involucri di illuminazione.