用全钢化玻璃代替普通真空玻璃结构中的两块普通玻璃即为全钢化真空玻璃。全钢化真空玻璃作为新一代节能玻璃,因具有避免结露、节能绝热、隔声降噪、高强度、抗风压等诸多优势而被广泛应用于建筑领域、家电领域、农业领域和光伏建筑一体化领域。随着节约能耗的呼声日益增长,全钢化真空玻璃的结构与性能受到越来越多的关注。支撑物是全钢化真空玻璃的重要构件,它的设计是生产全钢化真空玻璃的关键。
由于全钢化真空玻璃呈真空状态, 则址下片玻璃受大气压的作用,故支撑物的主要作用就是抵抗大气压,且避免玻璃变形。全钢化真空玻璃中心区域热导由热导、支撑物热导和残余气体热导组成。
(1)在生产王艺和其他构件参数相同时,全钢化真空玻璃导热系数与支撑物的排布方式灰关联度大。推断出支撑物的排布方式对全钢化真空玻璃导热系数的贡献大。因此,在全钢化真空玻璃设计过程中,应尽可能减少单位面积支撑物的数量,有助于大限度地降低玻璃的导热系数。
(2)支撑物材料的导热性与全钢化真空玻璃导热系数的关联度也较大,仅次于排布方式。其他支撑物参数与全钢化真空玻璃导热系数的关联度按大小排序为:支撑物的形状、支撑物的布放间距、支撑物的尺寸。
中空玻璃作为建筑外墙节能透明结构件在建筑中已被广泛采用,在其它行业如火车、飞机、制冷设备、温室大棚等行业也有很多的应用。由于生产环节对中空玻璃密封不够重视,较*造成中空玻璃密封失效而丧失中空玻璃的节能性能。
影响中空玻璃有效使用时间的直接原因是水分在中间层的汇聚速度。影响水分在中间层汇聚速度的因素较多,如材料的性能、制造工艺及控制、安装方法、环境老化等。中空玻璃的是指密封于空气层中的空气湿度达到饱和状态时的温度.低于该温度时空气层中的水蒸气就会凝结成液态或固态水。
水的含量越高,空气的温度也就越高。当玻璃内表面温度低于空气层内空气的时,中空腔空气中的水气就会在中空玻璃中空腔内聚集,导致上升。当环境温度降低,玻璃内表面的温度低于空气层时,空气层内的水气便在玻璃内表面产生结露或结霜(玻璃内表面温度**0℃时结露,低于0℃结霜)。由于玻璃内表面的结露或结霜,将会严重影响中空玻璃的度,并降低中空玻璃的隔热效果,同时长时间的结露会使玻璃的内表面发生霉变或返碱产生白斑,严重影响中空玻璃的使用。国家标准GBT 11944-2012《中空玻璃》规定温度为<-40℃中空玻璃上升,主要是由于外界的水分进入空气层而又不能燥剂吸收所造成的。下列三个原因可导致中空玻璃的上升:
(1)密封胶中存在的杂质或注胶过程中挤压不实而存在的毛细小孔,在空气层内外压差或浓度梯度的作用下,空氧中的水通过气体流通或扩散进入空气层中,使中空玻璃空气层中的水分含量增加。
(2)水气通过聚合物(丁基密封胶一般均为高分子聚合物)扩散进入空气层中。任何聚合物都不是不透气的,通常用于中空玻璃的密封胶有:丁基橡胶、聚硫橡胶、硅酮结构胶等也是如此。对于这些高分子材料,其两侧由于逸度差(压差或浓度差)的存在,构成了聚合物做等温扩散的驱动力。在逸度较高的一侧,聚合物分子因吸附气体分子(空气和水)进入固体聚合物中,移动并穿过聚合物链阵从聚合物的另一侧-—逸度较低的一侧释放出来。对于中空玻璃的密封胶而言,主要扩散物就是空气中的水分。
(3)干燥剂的有效吸附能力低。中空玻璃干燥剂的有效吸附能力,指的是干燥剂被密封于空气层之后所具有的吸附能力。它是干燥剂的性能、空气湿度、装填量以及在空气中放置时间等因素的函数。密封于中空玻璃空气层中的干燥剂其作用主要有两个,其一是吸附生产时密封于空气中的水分,使得中空玻璃有合格的初始;其二是不断地吸附从环境中通过密封胶渗透到中空层中的水分,保持中空玻璃始终有符合使用要求的。因此,要求干燥剂要有较强的吸附能力。如果干燥剂的吸附能力差,不能有效地吸附通过扩散进入空气层中的水分,就会导致水分在中空腔内聚集,水分压力升高,中空玻璃的上升。
提高中空玻璃使用寿命,延长有效使用时间使之达到标准要求,应从材料选择、加工制造、结构设计和安装等各个环节加以控制。
玻璃幕墙是一种美观新颖的建筑墙体装饰方法,是现代高层建筑时代的显著特征。非常的时尚,也非常的现代化,一些**性的建筑也采用了玻璃幕墙的墙体装饰方法。玻璃幕墙,是指由支承结构体系可相对主体结构有一定位移能力、不分担主体结构所受作用的建筑护结构或装饰结构。墙体有单层和双层玻璃两种。玻璃幕墙和玻璃胶是一对小伙伴。玻璃胶是幕墙必需的材料。那么幕墙用的玻璃胶都有哪些呢?
类:硅酮结构密封胶
用于幕墙玻璃与背衬铝合金框架间的连接和传递荷载的“构件”。
此类胶必须具备相当高的抗张、抗剪切强度,抗反复拉伸、压缩和剥离粘结强度。还需要较高的弹性模量,在正负应力很高的情况下仍能保持其胶层的基本形状,防止玻璃因变形过大而破裂。而硅酮结构密封胶强度高,即压缩强度>65MPa,钢-钢正拉粘接强度>30MPa,抗剪强度>18MPa,能承受较大荷载,且耐老化、耐疲劳、耐腐蚀,在预期寿命内性能稳定,适用于承受强力的结构件粘接的胶粘剂。
因此,硅酮结构胶可以广泛用于金属、陶瓷、塑料、橡胶、木材等同种材料或者不同种材料之间的粘接,还可以部分代替焊接、铆接、螺栓连接等传统连接形式,结合面应力分布均匀,对零件无热影响和变形。其中,硅酮结构胶在工程中主要用于构件的加固、锚固、粘接、修补等;如粘钢,粘碳纤维,植筋,裂缝补强、密封,孔洞修补、道钉粘贴、表面防护、混凝土粘接等。
第二类:硅酮耐候密封胶
用于隐框玻璃幕墙的玻璃或其它材料接缝处填缝的胶!
这类胶除抵挡风雨的侵入外,还须适应幕墙玻璃板片之间因气候温差变化而产生的热胀冷缩,使接缝宽度改变仍能粘接牢固。一般允许伸缩度应达到接缝宽度的±25%,我们称之为位移能力。
第三类:中空玻璃用结构密封胶
隐框玻璃幕墙的胶。
一般用于有框铝合金玻璃幕墙的中空玻璃,多采用聚硫胶在中空玻璃外侧进行一次性密封,中空玻璃四周嵌于铝合金框架中,一般五年不结露。但是聚硫胶的粘接强度低且不耐玻璃透过来的阳光中紫外线的照射。所以很多人在考虑,是否能用聚硫胶代替中控玻璃用结构密封胶呢?不能!因为在隐框幕墙中没有铝合金外框遮光,中空玻璃的外层玻璃自重及所受荷载,均要以中空玻璃胶传给内侧玻璃。因此中空玻璃硅酮结构胶的作用是聚硫胶所代替不了的,否则在负的风压作用下,外侧玻璃有下落的危险。
四:硅酮结构密封胶又分为单组份、双组份、酸性固化胶和中性固化胶
单组份硅酮密封胶可直接涂敷于铝材和玻璃之间粘接,它靠吸收空气中的潮气而进行水解,缩合反应由表及里而固化,要求打胶室内清洁,温度不低于23℃,相对湿度不低于40%,否则将影响固化,使胶层强度降低。
单组份硅酮胶分酸性和中性,酸性胶固化时释放醋酸,对隐框幕墙用的真空磁溅射法生产的镀膜玻璃的膜层起腐蚀作用而成花脸,因此应使用中性硅酮结构胶。
双组份硅酮结构胶在使用前必须向基胶中加入催加剂,在的打胶机内充分混合涂敷铝材和玻璃之间,进行粘接固化。双组份胶都是中性胶。
弧形玻璃幕墙虽然非常美观,但传统的建造方法成本非常高。玻璃板通常采用 "热弯",即用模具或的机器对玻璃进行加热和成型,这是一个非常耗能的过程,并会产生多余的废物。冷弯玻璃是一种更*的替代方法,即在施工现场将平板玻璃弯曲并固定在框架上。考虑到材料的脆性,设计出一种既美观又可制造的形式是非常有挑战性的。现在,一种交互式、数据驱动的设计工具让们可以做到这一点。
该软件由来自奥地利科学技术研究所(IST)等多个研究机构的科研团队创建,用户可以交互式地操作一个立面设计,并立即收到关于面板化的可制造性和美学的反馈,用于浏览设计师想法的各种实现方式。该软件基于一个在物理模拟上训练的深度网络来预测玻璃面板的形状和可制造性。除了允许用户交互式地调整意向设计外,它还可以自动优化给定的设计,并可以很*地集成到的常规工作流程中。
热弯玻璃
该软件和研究成果在SIGGRAPH Asia 2020上进行了展示。
热弯玻璃自19世纪起就开始使用,但直到20世纪90年代才开始普遍使用。不过,这种工艺仍然非常昂贵,而且运输弯曲玻璃的物流也很复杂。大约十年前,人们开发出了一种替代产品—冷弯玻璃。它制作成本低,运输方便,几何和视觉质量也比热弯玻璃好。这种技术还允许使用类型的玻璃,并准确预估面板上的变形应力。
设计冷弯玻璃幕墙需要一个庞大的计算。奥地利IST博士后、共同作者Ruslan Guseinov解释说:"虽然可以计算出单个面板何时会破裂,或者为额外的载荷提供安全系数,但对于传统的设计工具来说,处理由数千块面板组成的整个立面实在是太复杂了。" 此外,使用计算机与传统的计算方法来获得每次改变时的应力和形状,将花费太长的时间。
因此,该团队的目标是创建一个软件,使用户(非)能够交互式地编辑一个表面,同时接收每个面板的弯曲形状和相关应力的实时信息。他们采用数据驱动的方法:团队进行了100多万次模拟,以建立一个可能的曲面玻璃形状数据库,用建筑学中传统的计算机设计(CAD)格式表示。然后,在这些数据上训练了一个深度网络(DNN)。这个DNN地预测了给定的四边形边界框架的一个或两个可能的玻璃面板形状,这些形状可以用到绘制的立面草图中。
共同作者Konstantinos Gavriil补充道:"我们知道一个给定的边界并不能地定义面板,但我们没有预料到DNN能够找到多个解决方案,即使它**见过一个边界的两个备选面板。" 从一组解决方案中,程序会选择适合外立面设计的面板几何形状,同时考虑到框架的平滑度和反射等特征。
用户可以调整模型,以减少应力并以其他方式改善整体外观,此外还可以随时自动优化设计,找出 "适合 "的解决方案,大大减少了不可行的面板数量。后,要么所有的面板都可以安全地建造,要么用户可以选择对其中的几块面板进行热弯。一旦用户对外形满意,程序就会导出建造外墙所需的平板形状和框架几何形状。
为了测试模拟的准确性,该团队制造了框架和玻璃面板,包括在较高压力下的面板。在坏的情况下,他们观察到了与预测形状的微小偏差(小于面板厚度),所有的面板都可以按预期制造。该团队进一步验证了数据驱动的模型真实、有效地再现了模拟的输出。
其它相关检测技术
无论是玻璃幕墙支承结构松动损伤还是结构胶的老化失效均会导致玻璃面板的松动,从而引起玻璃振动频率的变化,基于这一原理,陈振宇等人提出一种基于 FFT 功率谱实现结构胶脱粘长度的检测,即通过玻璃面板板中激振与测点响应信号的分析,对信号功率谱进行的测试研究,但该检测技术在实际的幕墙检测工作中局限性较大,粘长度的检测,不能对将要失效的胶体做出预警。
刘小根等研发的玻璃幕墙面板松动动态性 能检测仪,通过振动测试方法获得幕墙玻璃的固有频率来识别玻璃幕墙支撑结构松动损伤及其机构胶的老化成都,按幕墙玻璃频率与其失效概率关系建立起玻璃幕墙频率安全等级区间,在现场就可对结构胶的服役现状(如结构胶的脱胶部位、脱胶的长度、粘结强度是否**临街强度等)进行识别、方法轻便、快捷,可实现检测数据的无线远程传输。林圣忠等人提出了以动应变为指标的玻璃幕墙结构胶损伤检测方法,实验研究表明测点处应变值随结构胶损伤而改变,随损伤程度而,应变测试精度高,数据处理、采集方便。
以上这些研究方法都是应用于隐框玻璃幕墙的安全评定工作,且不能对缺陷类型进行识别,也不能对粘结强度进行定量的测定。
3 结语
为了解决建筑玻璃幕墙使用带来的严峻的城市公共安全问题,玻璃幕墙检测技术的安全性、效率和精准度也不断提高。通过对既有玻璃幕墙的风险检测技术和设备的归纳和对比,整体上远远落后于其工程应用,尤其是玻璃幕墙内部应力的现场检测均存在较大的局限性,且己研发如检测对象会局限于中检测类型会局限于结构胶空玻璃或隐框玻璃、检测类型公同限丁场俐二长度或铝型材副框,检测条件会局限于实验室或室外检测等,将来有必要研究确定一个实用且普适性强的指标,如缺陷类型、胶体强度与粘结强度的关系等指标。因此,开发既有玻璃幕墙的安全性检测技术任重而道远。
基于市场信息整理来看,从2020年四季度开始,确实已经有数条原产建筑玻璃的生产线转产光伏玻璃,以弥补光伏玻璃短期供不应求的缺口。
盛文宇表示,这其实是一个市场化自我调节的局面。从春节之后传统建筑玻璃与光伏玻璃价格变动的情况上来看,已经出现了方向相反的走势,建筑玻璃因产能转产而供应减少,价格大幅回升。光伏玻璃价格却出现了小幅下降。“未来具备转产条件的生产线预计依然会成为市场化调节的关键途径,成为调节光伏与建筑玻璃产能的桥梁。”
“对于我们来说,虽然都是玻璃,但光伏玻璃是另一个不同的产业,在生产、销售渠道、运营模式上都没有经验。而浮法玻璃作为我们的本业,在目前利润情况尚可的情况下不会轻易尝试转产。” 河北望美实业集团部负责人霍东凯告诉记者,浮法玻璃跟光伏玻璃应用领域上有差别,目前来看并不能形成有效的替代。“除非在光伏产能过剩之后大量转产浮法玻璃对浮法玻璃造成比较大的影响,会考虑其他的发展路径,否则,浮法玻璃依旧会沿着固有供需结构进行循环。”
对此,隆众资讯分析师苗云萍也表示,浮法玻璃和光伏玻璃的生产工艺是不同的,直接转换难度和成本都比较高。“在光伏玻璃十分紧缺的状况下,部分浮法玻璃产线可以生产2mm的玻璃代替一部分光伏背板,但不能代替面板,而且这样的浮法玻璃产线也十分有限。”
此外,也有玻璃企业反映说,光伏计划筹建中的产能已经很大了,有在抢跑,有在等命令,大家在等待国家政策明朗。在此基础上,浮法玻璃转产的可能不会很大。
事实上,玻璃企业转产还存在较高的行业壁垒等问题。
张凌璐表示,首先,光伏玻璃产线建设周期较长、初始投资额较高。尽管国家已明确光伏压延玻璃和汽车玻璃项目可不制定产能置换方案,但由于光伏玻璃原片窑炉建设周期在18个月以上,短期内原片窑炉产能仍无法实现大规模扩张。
其次,光伏玻璃生产的连续性很强,玻璃透光率、减反性能、强度性能等技术壁垒较高。这些技术壁垒在一定程度上也限制了光伏玻璃产线的快速扩张。
后,市场认定也需要比平板玻璃更长的周期。新建产能若非建立在原有的市场份额基础上,很难长久生存下去。
例如,转产光伏玻璃的生产线是否能够具有毗邻原料聚集地,是否能够得到具有竞争力的原料采购成本,是否拥有稳定的熔窑技术升级技术,是否拥有良好的运输通道作为依托从而降低运输成本等。这些因素可能导致转产企业成本大幅提升从而降低竞争力和存活率。
“只有在光伏玻璃价格利润明显**浮法玻璃的时段,部分浮法玻璃产线会从普通白玻转产**白玻璃应用于光伏电池背板。” 方正中期分析师魏朝明表示,在政策严控建筑玻璃产能而放开对光伏玻璃产能限制的当下,光伏玻璃相对建筑玻璃的**额利润是暂时的。浮法玻璃装置转产光伏玻璃将承担转换成本与市场风险,以及建筑玻璃利润**光伏玻璃时的不可转回风险,预计转换规模较为受限。
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