多虧面板產業,勞倫斯柏克萊國家實驗室 3 層節能玻璃可望商用

發佈日期: 2018 年 07 月 05 日 10:30 | 作者: | 分類: 產業資訊

節能技術在市場商用的速度一直相當緩慢,動輒數十年,這點全球皆然,即使美國也一樣。美國勞倫斯柏克萊國家實驗室(Lawrence Berkeley National Laboratory)研究 3 層節能玻璃並在 20 年前就申請專利,至今才有可能商用化的契機,而產業進步還不是來自窗戶與建築產業,而是得感謝平面電視與面板產業。

現代建築愛用大面積窗戶,甚至玻璃帷幕,固然採光更佳,也讓視野更開闊,但節能方面可就造成大問題。大面積玻璃不僅讓光線進入,也讓陽光的熱能射入建築內部,讓夏天高熱從窗戶傳入內部,使冷氣空調能耗節節高升,冬天也成為建築暖氣熱能流失的出入口,造成暖氣能耗也直線上升。

為了強化窗戶的隔熱能力,玻璃窗戶與建築業界發展出雙層玻璃,也就是有兩層玻璃中間夾著一層氣體,利用氣體來隔絕熱傳導,目前主流是填充氬氣,如此一來,外層玻璃受熱,不會直接傳導到內層。但是這樣並非萬無一失,因為熱不是只能透過直接傳導,還能以熱輻射的方式散播,夏天時受外界高溫的外層玻璃,會發出熱輻射,穿過氬氣層,當內層接收到熱輻射,還是會加熱,因此,還要加上低輻射塗層(low-E coating),讓玻璃能將大部分常撥紅外線熱輻射反射出去不會接收熱能。

目前美國已經有高達九成市售窗玻璃是雙層低輻射塗層產品,隔熱係數 R 值(R-Value)為 R4,但還可以更好。勞倫斯柏克萊國家實驗室研發 3 層低輻射塗層玻璃,在原本的雙層玻璃間,再插入一層超薄玻璃,玻璃間有兩層氣體,且使用隔熱性更好的氪氣代替目前主流的氬氣,因此 R 值可達 R8~R10。

目前美國因隔熱問題浪費的空調能源,每年價值高達 200 億美元,若是能把 R4 的雙層產品,都更換成 R8~R10 的 3 層產品,估計可節省半數浪費的空調能源,也就是一年可省下 100 億美元。若住在美國北部較冷地區,一戶家庭將雙層窗更換為 3 層產品後,一年可省下 250~750 美元暖氣費用。3 層玻璃的總厚度與雙層玻璃相同,因此可直接替換,不需要改造門窗。

既然如此,怎會拖了 20 年還沒商用化呢?主因出在中層超薄玻璃的製造問題,20 年前玻璃製造商並未商用大量生產大片超薄玻璃,也沒興趣為了 3 層隔熱玻璃開闢生產線,結果勞倫斯柏克萊國家實驗室的 3 層玻璃只能一直處於實驗室階段。

勞倫斯柏克萊國家實驗室表示,窗戶產業的產品汰換速度遠遠低於消費性電子產品如手機、電視,若是靠窗戶產業本身的發展,恐怕不知何年何月才會進展到能量產 3 層玻璃產品。但消費性電子產業的蓬勃發展推動面板產業,無心插柳柳成蔭,多虧平面電視與大型面板產業的發展,為了面板產業的需求,玻璃產業如今量產大片超薄玻璃,價格也落到窗戶產業可接受的範圍,於是,3 層玻璃的機會來了。

勞倫斯柏克萊國家實驗室目前與兩家製造商合作:美國最大門窗製造商安德森(Andersen Corporation)、高山高性能產品(Alpen High Performance Products),透過這兩家企業來商業量產 3 層玻璃。目前還有一些待克服的問題,如進一步降低生產成本,建立超薄玻璃與氪氣生產線,發展相對應的自動化組裝設備,以及提升產品的耐用性等等。但勞倫斯柏克萊國家實驗室認為大約可在一年內克服這些剩下的技術問題。

另一方面,勞倫斯柏克萊國家實驗室則要先宣傳此項新產品,提升市場、電力公司、建築法規擬定者、建築師對節能意識與產品的認知,若是沒有先建立市場需求,新產品推出也不會成功。

節能產品的推動速度往往要歷經數十年,勞倫斯柏克萊國家實驗室上次推動的技術正是低輻射塗層,勞倫斯柏克萊國家實驗室早在 1980 年代就開始推廣低輻射塗層技術,結果過了 30 年,如今才成為市面主流產品廣泛使用的技術。以這個先例來看,3 層玻璃枯等 20 年,實在也不算什麼。但是推動這些節能技術至關緊要,相較傳統單層玻璃,推動低輻射塗層雙層玻璃至今,總計為美國節省的能源費用,估計高達 1,500 億美元。

(合作媒體:科技新報。首圖來源:Berkeley Lab

announcements 線上投稿     mail 轉寄     mail 列印
Share