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針對真空玻璃的使用壽命問題,德國應用能源研究中心(CAE)聯合達姆施塔特工業大學等機構,從真空玻璃抗熱機械載荷能力的角度進行了評估。測試樣品為洛陽蘭迪鈦金屬真空玻璃有限公司生產的真空玻璃。
測試流程:
1. 模擬實際日照條件,測量真空玻璃兩側溫差。確定熱載荷試驗條件
考慮到德國既有建筑中,使用較多的是中空或三玻兩腔玻璃,框材槽口較寬,真空玻璃再復合中空后厚度可直接匹配框材,適用于建筑節能改造。但復合結構可能改變真空玻璃兩側的溫度分布,需通過實驗進一步驗證。
圖1 復合中空過程及成品的結構示意圖
在中歐地區,無云天空的水平表面全球輻射的較好值為約900 W/m2。因此,為實現較好的壓力荷載,需要模擬在南歐的6月21日的夏季情形。圖2為測量設備的示意圖。
玻璃片前后的空間用恒溫器調溫為T外部 = 35℃、T內部 = 20℃。隨后,接通提供類似太陽的光譜太陽燈(人造太陽),并且設定約960 W/m2的恒定輻射,用太陽計直接在玻璃平面內測量。
圖2 模擬日照條件的測試設備
圖3:玻璃升溫情況
如圖3,在給定的時間分辨率內,太陽輻射幾乎相當于一個矩形信號,而真空玻璃片和中空腔的溫度僅緩慢地變化。尤其是,中間真空玻璃片在開始時具有較好的預熱率。約6.5小時后,中間玻璃片的溫度最終達到穩態值79.6℃。此時,內外玻璃片為約52.2℃和41.5℃。
因此可以確定,單真空玻璃應以80℃及以上的溫度荷載測試來反應“最壞情況”的真實情況。
1. 單真空玻璃的溫度載荷老化測試。
使用熱荷載試驗臺測試(如圖4),其中玻璃的一側借助于紅外線輻射器強力加熱,通過噴灑預處理水來實現驟冷,而另一側保持室溫。其中,用兩個傳感器以激光三角法記錄玻璃片中心的撓度。
玻璃總共經受了以下循環測試:
①90℃下64次循環
②120℃下64次循環
③120℃下50次循環
圖5:真空玻璃熱側、冷側溫度值
在20天的測量期內,蘭迪真空玻璃累計經受178次循環(溫度顯著高于80℃極端工況),其隔熱性能始終保持良好,未出現顯著退化跡象(參見圖5,冷側溫度保持穩定)。基于測試條件及假設(每年極端輻射天氣約10天),測試結果推測其使用壽命可能達18年以上。
測試條件包含了安全緩沖,因為玻璃受到的荷載比太陽模擬器中測得的約80℃高40 K(120℃);谶@些結果,蘭迪真空玻璃的熱機械穩定性被評估為適合在示范樓中使用。目前該示范建筑已經落地。
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