一、引言
    我國(guó)首部公共建筑的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)一《公共建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)》的實(shí)施，引起了業(yè)內(nèi)人十的普遍關(guān)注。建筑節(jié)能新標(biāo)準(zhǔn)〔下稱(chēng)標(biāo)準(zhǔn))，對(duì)節(jié)能玻璃的應(yīng)用提出了明確要求，同時(shí)對(duì)“超大采光”、“外飄窗”等不節(jié)能設(shè)計(jì)也提出了限值�！稑�(biāo)準(zhǔn)》4.2.4條強(qiáng)制性條文為:“建筑每個(gè)朝向的窗(包括透明幕墻)墻面積比均不應(yīng)大于0.70。當(dāng)窗〔包括透明幕墻)墻面積比小于0.40時(shí)，玻璃〔或其他透明材料)的可見(jiàn)光透射比不應(yīng)小于0.4。當(dāng)不能滿足本條文的規(guī)定時(shí)，必須按本標(biāo)準(zhǔn)第4.3節(jié)的規(guī)定進(jìn)行權(quán)衡判斷�！�《標(biāo)準(zhǔn)》發(fā)布之后，根據(jù)這一規(guī)定“叫停玻璃幕墻”的消息不脛而走。執(zhí)行《標(biāo)準(zhǔn)》是否就不能發(fā)展通透幕墻?如何正確的理解和執(zhí)行《標(biāo)準(zhǔn)》，是建筑幕墻行業(yè)急切的實(shí)際問(wèn)題。汪光燾部長(zhǎng)在《建設(shè)節(jié)約型社會(huì)必須抓好建筑“四節(jié)”》一文中指出:“節(jié)能，不僅要重視建設(shè)時(shí)的節(jié)能，更重要的是長(zhǎng)期使用時(shí)的總能耗下降。重點(diǎn)要研究建筑使用過(guò)程中的能源結(jié)構(gòu)和供應(yīng)方式，提高能源利用效率，研究建筑節(jié)能不能局限于建筑單體的墻體與門(mén)窗等圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱問(wèn)題。我們鼓勵(lì)發(fā)展節(jié)能省地型住宅和公共建筑，必須繼續(xù)深入研究與思考節(jié)能省地型住宅和公共建筑的內(nèi)涵�！睂W(xué)習(xí)汪光燾部長(zhǎng)以上論述，本文探討看法如下。
    窗墻面積比是指不同朝向外墻面上的窗及陽(yáng)臺(tái)門(mén)的透明部分的總面積與所在朝向建筑的外墻面的總面積(包括該朝向上的窗及陽(yáng)臺(tái)門(mén)的透明部分的總面積)之比。窗墻面積比的確定要綜合考慮多方面的因素，其中最主要的是不同地區(qū)冬、夏日照情況(日照時(shí)間長(zhǎng)短、太陽(yáng)總輻射強(qiáng)度、陽(yáng)光人射角大小)，季風(fēng)影響、室外空氣溫度、室內(nèi)采光設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)以及外窗開(kāi)窗面積與建筑能耗等因素。一般普通窗和傳統(tǒng)幕墻(包括陽(yáng)臺(tái)門(mén)的透明部分)的保溫隔熱性能比外墻差很多，窗墻面積比越大，采暖和空調(diào)能耗也越大。因此，從降低建筑能耗的角度出發(fā)，限制窗墻而積比是必要的。
    標(biāo)準(zhǔn)不應(yīng)該是僵化的條文。節(jié)能是一個(gè)方向，應(yīng)該就一個(gè)建筑、甚至一個(gè)區(qū)域來(lái)平衡。標(biāo)準(zhǔn)定要具備系統(tǒng)學(xué)的思想。我們對(duì)能源的評(píng)判是一個(gè)綜合的系統(tǒng)思想，任何一個(gè)建筑，應(yīng)該從系統(tǒng)學(xué)的角度去研究我們的文化、環(huán)境和氣候。圍護(hù)結(jié)構(gòu)的節(jié)能是對(duì)于建筑周邊的自然環(huán)境，如光線、溫度、風(fēng)壓、氣候狀況等充分分析和了解的基礎(chǔ)上，針對(duì)建筑本身的朝向、高度、室內(nèi)功能等特點(diǎn)，通過(guò)有效系統(tǒng)技術(shù)和產(chǎn)品對(duì)室內(nèi)環(huán)境起到適應(yīng)和調(diào)整的過(guò)程。這個(gè)過(guò)程需要綜合多種因素考慮，需要處理多種關(guān)系，諸如隔熱和得熱、采光和遮陽(yáng)、通風(fēng)和熱交換的關(guān)系，處理好氣密性、水密性和傳熱、隔聲的關(guān)系等等。這個(gè)過(guò)程不應(yīng)僅僅依據(jù)于單一的狀態(tài)指標(biāo)，如K值就能夠說(shuō)明和解決的。也不是簡(jiǎn)單的將一些技術(shù)累加或附加就能夠?qū)崿F(xiàn)的，《標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)幕墻的保溫隔熱性能的要求是按窗墻面積比的增加而不斷提高的，當(dāng)窗墻面積比例較大時(shí)，對(duì)幕墻的保溫隔熱性能的要求比目前實(shí)際應(yīng)用的一般普通窗和傳統(tǒng)幕墻要高，這會(huì)造成門(mén)窗幕墻造價(jià)有所升高，但這是既要使建筑物通透、美觀、豪華，又要保證節(jié)約采暖空調(diào)系統(tǒng)消耗的能源所必須付出的代價(jià)。處理好二者關(guān)系的方法是，應(yīng)根據(jù)幕墻大小的不同，對(duì)幕墻保溫隔熱性能的要求也不一樣。例如，如果整個(gè)建筑外墻都采用透明幕墻的話，則要求高性能節(jié)能玻璃幕墻。這和《標(biāo)準(zhǔn)》4.2.4條強(qiáng)制性條文說(shuō)明內(nèi)容是一致的:近年來(lái)公共建筑的窗墻面積比有越來(lái)越大的趨勢(shì)，這是由于人們希望公共建筑更加通透明亮，建筑立面更加美觀，建筑形態(tài)更為豐富�！稑�(biāo)準(zhǔn)》把窗墻面積比的上限定為0.7已經(jīng)是充分考慮了這種趨勢(shì)。某個(gè)立面即使是采用全玻璃幕墻，扣除掉各層樓板以及樓板下面梁的面積(樓板和梁與幕墻之間的間隙必須放置保溫隔熱材料)，窗墻比一般不會(huì)再超過(guò)0.7。當(dāng)建筑師追求通透、大而積使用透明幕墻時(shí)，要根據(jù)建筑所處的氣候區(qū)和窗墻比選擇玻璃(或其他透明材料)，使幕墻的傳熱系數(shù)和玻璃(或其他透明材料)的遮陽(yáng)系數(shù)符合標(biāo)準(zhǔn)第4.2.2條的的規(guī)定。標(biāo)準(zhǔn)允許采用“面積加權(quán)”的原則，使某朝向整個(gè)玻璃(或其他透明材料)幕墻的熱工性能達(dá)到第4.2.2條的幾個(gè)表中的要求，例如某賓館大廳的玻璃幕墻沒(méi)有達(dá)到要求，可以通過(guò)提高該朝向墻面卜玻璃(或其他透明材料)熱工性能的方法，使該朝向整個(gè)墻面的玻璃(或其他透明材料)幕墻達(dá)標(biāo)，真察玻璃幕墻、雙層真空玻璃幕墻就是既能達(dá)標(biāo)、又能通透的高性能節(jié)能玻璃幕墻。
   
二、真空玻璃
    真空玻璃是將兩片平板玻璃四周密閉起來(lái)，將其間隙抽成真空并密封排氣孔，兩片玻璃之問(wèn)的間隙為0.1-0.2mm，真空玻璃的兩片一般至少有一片是低輻射玻璃，這樣就將通過(guò)真玻璃的傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射方式散失的熱降到最低，其工作原理與玻璃保溫瓶的保溫隔熱原理相同。真空玻璃是玻璃下藝與材料科學(xué)、真空技術(shù)、物理測(cè)量技術(shù)、工業(yè)自動(dòng)化及建筑科學(xué)等多種學(xué)科、多種技術(shù)、多種工藝協(xié)作配合的碩果。
    1893年，英國(guó)物理學(xué)家、化學(xué)家占姆士·杜瓦發(fā)明了保溫瓶。人們?yōu)榱思o(jì)念他，把保溫瓶又稱(chēng)作杜瓦瓶。從此后，長(zhǎng)于幻想的科學(xué)家就有一個(gè)夢(mèng)想，什么時(shí)候能將保溫瓶技術(shù)應(yīng)用到建筑玻璃窗上?要實(shí)現(xiàn)從杜瓦瓶到真空平板玻璃的飛躍，三大難題擺在人們面前。
1、與杜瓦瓶不同，真空平板玻璃是一個(gè)小容積、大表而積而又狹窄扁平的玻璃真空腔體，但又要快速抽真空以使殘余氣體降到可以對(duì)熱傳導(dǎo)忽略不計(jì)的程度，并長(zhǎng)期保待其真空度;
    2、與杜瓦瓶圓柱體容易抗壓不同，平板真空玻璃只有使用支撐物來(lái)承受10000千克/平方米的壓力，該支撐物使真空玻璃產(chǎn)品滿足建筑玻璃設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)所要求的強(qiáng)度和壽命，這就必須對(duì)支撐物的物理化學(xué)性能以及幾何形狀、幾何分布做出精心設(shè)計(jì);
    3、比杜瓦瓶更難的是，真空玻璃是門(mén)窗用透明材料，在抽氣口、支撐物的設(shè)計(jì)和選料上，要不影響透明和美觀。
1913年世界第一個(gè)平板真空玻璃專(zhuān)利發(fā)布�？茖W(xué)家們相繼進(jìn)行了大量的探索，誕生了一批專(zhuān)利。20世紀(jì)80年代起，世界對(duì)真空玻璃的研發(fā)逐漸活躍起來(lái)，其中有兩個(gè)團(tuán)體值得一提。一個(gè)是美國(guó)克羅拉多太陽(yáng)能研究所由D.K.Benson教授領(lǐng)導(dǎo)的真空玻璃研究組，經(jīng)過(guò)1985-1991年的實(shí)驗(yàn)，創(chuàng)立了許多值得讓后人借鑒的技術(shù)理論、思路和實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)，另一個(gè)是悉尼大學(xué)應(yīng)用物理系R.E.Collins教授1989一1994年領(lǐng)導(dǎo)的研究組，進(jìn)一步改進(jìn)工藝，1989年試制出樣品，1993年研制出第一塊1米x1米的實(shí)用真空玻璃，并申請(qǐng)了4項(xiàng)專(zhuān)利，北京大學(xué)物理系原教授唐健正也是參與者之一。人類(lèi)在發(fā)明杜瓦瓶之后整整100年，終于又發(fā)明了真空平板玻璃。英國(guó)、希臘和日本等國(guó)的科學(xué)家也做了大量的類(lèi)似研究。

三、真空玻璃特性
    熱傳遞通常有三種方式:對(duì)流、傳導(dǎo)和輻射。由于真空玻璃中間是真空層，基本上消除了對(duì)流傳熱和傳導(dǎo)傳熱，同時(shí)組成真空玻璃的原片玻璃可以選擇低輻射膜玻璃即Low一E玻璃，能夠大幅度降低輻射傳熱。真空玻璃由于真空層的特殊結(jié)構(gòu)，因而具有良好的隔聲性能，隔聲性能指標(biāo)明顯優(yōu)于中空玻璃。真空玻璃與中空玻璃相比保溫性能更好，熱阻更高，因此具有更好的防結(jié)露性能和隔熱節(jié)能。真空玻璃兩片玻璃中間的真空層消除了傳導(dǎo)與對(duì)流傳熱，使房間與外界的熱交換降到極限。據(jù)國(guó)家建筑工程質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)中心提供的數(shù)據(jù)顯不:真空玻璃的保溫性能是中空玻璃的2倍，是單片玻璃的4倍。
    1、防霧防露
    由于普通單片玻璃遇冷發(fā)生結(jié)露時(shí)，玻璃窗濕淋淋容易弄臟墻壁與地面，損傷窗框，還為霉菌提供了生存空間，所以它已跟不上建筑市場(chǎng)的發(fā)展中空玻璃雖比單片玻璃有所進(jìn)步，但因經(jīng)常產(chǎn)生霧氣或結(jié)露，影響采光和視野的清晰義無(wú)法擦去而不能滿足人們�；钯|(zhì)量日益提高的要求。真空玻璃的出現(xiàn)則很好地解決了這個(gè)問(wèn)題。真空玻璃其有較好的隔熱性能，室內(nèi)一側(cè)玻璃表面溫度不易下降，即使室外溫度很低，也不易形成霧結(jié)露。此外，真空玻璃巾間是真空層，絕不會(huì)發(fā)生巾空玻璃由于間隔中含有濕氣，在降溫時(shí)出現(xiàn)的內(nèi)結(jié)露現(xiàn)象。
2、隔聲性能
    由于真空玻璃特有的構(gòu)造，對(duì)十聲音的傳播可大福度降低，在整個(gè)音域范圍都可實(shí)現(xiàn)良好的隔音，在降低外界噪音傳入同時(shí)，室內(nèi)生活聲音也不易外傳，總的隔音效果要比中空玻璃好，容易給人們創(chuàng)造一個(gè)溫馨恬適的環(huán)境。
    3、抗風(fēng)壓性能
    真?zhèn)悴ＡЫ淼膬善�玻�?通過(guò)支撐物牢固地壓在一起，具有與同等厚度的單片玻璃相近的剛性，一般來(lái)說(shuō)它的耐風(fēng)壓性能是巾空玻璃的1.5倍。
    4、超長(zhǎng)的耐久性
    真空玻璃是一種新產(chǎn)品，目前國(guó)內(nèi)外尚無(wú)相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，更無(wú)相應(yīng)的測(cè)試方法。真空玻璃又不同于中空玻璃。因此，不能完全按中空玻璃試驗(yàn)方法進(jìn)行，而主要參照GBII944-89中空玻璃標(biāo)準(zhǔn)而擬定紫外線照射、氣候循環(huán)、高溫高濕度試驗(yàn)。試驗(yàn)表明即使是在苛刻的條件下真空玻璃同樣具有長(zhǎng)期穩(wěn)定耐久性能。
    真空玻璃具有優(yōu)異的保溫隔熱性能，其性能指標(biāo)明顯優(yōu)于中空玻璃，一般的單片玻璃傳熱系數(shù)是6，中空玻璃是3.4，真玻璃的傳熱系數(shù)達(dá)到1.2,一片只有6mm厚的真空玻璃，隔熱性能相當(dāng)于370mm的實(shí)心鉆土磚墻，隔聲性能達(dá)到五星級(jí)酒店的靜音標(biāo)準(zhǔn)，相當(dāng)于四磚墻的水平。由于隔熱保溫性能好，真空玻璃在建筑上的應(yīng)用將達(dá)到節(jié)能和環(huán)保的雙重效果。據(jù)統(tǒng)計(jì)，使用真空玻璃后空調(diào)節(jié)能就達(dá)50%，與單層玻璃相比，每年每平方米幕墻、窗戶可節(jié)約700兆焦耳的能源，相當(dāng)于一年節(jié)約192千瓦小時(shí)電，1000噸標(biāo)準(zhǔn)煤，是目前世界上節(jié)能效果最好的玻璃。真空玻璃幕墻、門(mén)窗是第二代幕墻門(mén)窗玻璃。

四、真空玻璃與中空玻璃比較
    真空玻璃就是這種與中空玻璃結(jié)構(gòu)完全不同的新產(chǎn)品。中空玻璃大多用鋁框四周封邊、間隔2塊玻璃，內(nèi)含空氣或充氛氣，總厚度最薄的12毫米。真空玻璃用適當(dāng)分布的微粒支柱做間隔，間隙層只有0.1-0.2毫米，空腔內(nèi)抽真空無(wú)氣體，真空度達(dá)到0.1帕以上，總厚度最薄只有6毫米左右。熱量交流有3種形式，作為新一代節(jié)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倍，是單片普通玻璃的4倍;由于真空玻璃熱阻高，具有更好的防結(jié)露結(jié)霜性能，在相同濕度條件下，真空玻璃結(jié)露溫度更低，這對(duì)嚴(yán)寒地區(qū)的冬天采光極為有利，而且真空玻璃不會(huì)出現(xiàn)普通中空玻璃經(jīng)常出現(xiàn)的“內(nèi)結(jié)露”現(xiàn)象;真空玻璃具有良好的隔聲性能，在大多數(shù)聲波頻段，特別是中低頻段，真空玻璃的防噪音性能優(yōu)十中空玻璃;真空玻璃具有更好的抗風(fēng)壓性能，同樣面積同樣厚度條件下進(jìn)行的抗風(fēng)壓試驗(yàn)中。真空玻璃抗風(fēng)壓性能等級(jí)明顯高于中空玻璃;真空玻璃還具有持久、穩(wěn)定、可靠的特性，在參照中空玻璃擬定的環(huán)境和壽命試驗(yàn)進(jìn)行的紫外線照射試驗(yàn)、氣候循環(huán)試驗(yàn)、高高濕試驗(yàn)，經(jīng)國(guó)家建筑工程質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)中心檢測(cè)，真空玻璃的熱阻變化均在2%以下，通過(guò)在日本的應(yīng)用表明，真空玻璃內(nèi)的支撐材料在涉及金屬疲勞度方面的壽命可達(dá)50年以上，高于其使用的建筑壽命。真空玻璃最薄只有6毫米，現(xiàn)有住宅窗框原封不動(dòng)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(chǎn)品，其加工過(guò)對(duì)水質(zhì)和空氣不產(chǎn)生任何污染，并且不產(chǎn)生噪聲，因此對(duì)環(huán)境無(wú)有害影響。