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1. 真空玻璃定义
真空玻璃是将两片平板玻璃四周密闭起来，将其间隙抽成真空并密封排气孔，两片玻璃之间的间隙为 0.1～0.2mm。真空玻璃的两片一般至少有一片是低辐射玻璃，这样就将通过真空玻璃的传导、对流和辐射方式散失的热降到最低。其工作原理与玻璃保温瓶的保温隔热原理相同。真空玻璃是玻璃工艺与材料科学、真空技术、物理测量技术、工业自动化及建筑科学等，多种学科、多种技术、多种工艺协作配合的硕果。真空玻璃的结构如图 1 所示。
从原理上看真空玻璃可比喻为平板形保温瓶，其与保温瓶的相同点是两层玻璃的夹层均为气压低于 10-1Pa 的真空，使气体传热可忽略不计。两者内壁都镀有低辐射膜，使辐射传热尽可能小。两者不同点：一是真空玻璃用于门窗必须透明或透光，不能像保温瓶一样镀不透明银膜，镀的是不同种类的透明低辐射膜；二是从可均衡抗压的圆筒型或球型保温瓶变成平板，必须在两层玻璃之间设置“支撑物”方阵来承受约 10 t/m2 的大气压力，使玻璃之间保持间隔，形成真空层。“支撑物”方阵间距根据玻璃板的厚度及相关力学参数设计，在 20～50 mm 之间。为了减小支撑物“ 热桥”形成的传热并使人眼难以分辨出支撑物的存在，支撑物直径很小，目前产品中的支撑物直径在0.3～0.5 mm之间，高度在 0.1～0.2 mm之间。
2 真空玻璃性能优势
Low-E 中空玻璃是市场上运用最为普遍的节能玻璃品种，中空玻璃利用了空气导热系数低的特点。从传热学上讲空气虽然导热系数较小，但毕竟还是要进行热传导，其他气体包括惰性气体也一样。中空玻璃由于气体传热占主导地位，使提高 Low-E 玻璃性能来降低辐射热的效果不明显，用最好的 Low-E 玻璃(如辐射率在 0.02～0.04 之间)制造的中空玻璃，充以氩气，K 值也只能作到 1.0～1.2 W/m2·K 左右。只有真空状态才能消除气体传热，使 Low-E 玻璃的优势充分发挥出来。
2.1 真空玻璃传热机理
真空玻璃与中空玻璃的结构不同，所以传热机理也有所不同。图 2 为简化的传热示意图，真空玻璃中心部位传热由辐射传热、支撑物传热及残余气体传热 3 部分构成，而中空玻璃则由气体传热(包括传导和对流)和辐射传热构成。
由此可见，要减小因温差引起的传热，真空玻璃和中空玻璃都要减小辐射传热，有效的方法是采用镀有低辐射膜的玻璃(Low-E 玻璃)，在兼顾其他光学性能要求的条件下，膜的发射率(也称辐射率)越低越好。两者的不同点是真空玻璃不但要确保残余气体传热小到可忽略的程度，还要尽可能减小支撑物的传热，中空玻璃则要尽可能减小气体传热。为了减小气体传热并兼顾隔声性及厚度等因素，中空玻璃的空气层厚度一般为 9～24 mm，以 12 mm 居多；要减小气体传热，还可用大分子量的气体(如惰性气体：氩、氪、氙)来代替空气，但即便如此，气体传热仍占据主导地位。
真空玻璃最基本的品种是标准真空玻璃，即一块浮法玻璃加上一块低辐射镀膜玻璃(Low-E 玻璃)。北京新立基公司的半钢化标准真空玻璃的产品参数如表 1 所示，从表1 中可以看出，仅是标准真空玻璃 K 值就可以达到 1.0 W/m2·K 以下，如果使用辐射率0.06 的双银 Low-E 玻璃标准真空玻璃 K 值可达到 0.5 以下。目前，Guardian、ST.Gobain和Interpane 等厂商生产的钢化 Low-E 玻璃的辐射率已达到0.02～0.04，如果使用该性能的 Low-E 玻璃，真空玻璃的性能会更好。
2.2 真空玻璃的安全性能保证
普通玻璃通过深加工处理，使玻璃表面形成压应力层，玻璃强度会大大提高，可称为强化玻璃。又依表面压应力不同，分为钢化玻璃和半钢化玻璃两个品种，其表面应力如表 2 所示。在图 1 所示的真空玻璃结构中，两片玻璃不是普通玻璃而是半钢化玻璃，则称为“半钢化真空玻璃”。
测试结果表明，按特定工艺制成的半钢化玻璃的抗弯强度比普通玻璃高约 4 倍，虽然比钢化玻璃略低，但不会发生自爆，对于高层门窗幕墙，使用半钢化夹层玻璃，即使撞碎也不会有尖锐碎片伤人。因此，我国很多幕墙专家呼吁使用表面压应力 50 MPa 左右的半钢化夹层玻璃作为高层幕墙玻璃的首选，既有一定强度，又达到安全、可靠的目的。
真空玻璃产品系列除了标准真空玻璃外，还有真空+中空、真空+夹胶和中空+真空+夹胶等复合结构。其中真空+中空有单面或者双面中空，可以提高真空玻璃的隔热性能和安全性能；真空+夹胶有单面或者双面夹胶，主要提高真空玻璃的安全性能。例如把真空玻璃看成一片原片，使用钢化玻璃或夹层玻璃在真空玻璃的 2 个面上分别合一层中空玻璃，形成中空+真空+中空的结构，见图 3。
把真空玻璃看成一片原片，在真空玻璃的 2 个面上分别合一层夹层玻璃，其结构上等同于用两片夹层玻璃制成的真空玻璃，见图 4。
2.3 真空玻璃的节能效果分析
计算不同玻璃传热情况，真空玻璃以表 1 中序号 1 为例。按美国采暖制冷空调工程师协会(ASHRAE)标准计算，夏季室外温度 31.7℃，室内温度 23.9℃。当太阳辐射通量 Φe 为 783 W/m2，3 mm玻璃透过率 τs=0.87，则此真空玻璃的相对增热：
正号表示热功率从室外传向室内，是“得热”。此相对增热中将近 98.8% 是太阳辐射(计算中的第二项)引起的。
按ASHRAE 标准，冬季夜间室外温度 -17.8℃，室内温度 21.1℃，此时相对增热
负号表示热功率从室内传向室外，是“失热”。
表 3 列出表 2 中两种真空玻璃与中空玻璃及单片玻璃的夏季得热和冬季失热的数据(根据 ASHRAE 标准计算)从表 3 数据可见，使用 Low-E 真空玻璃在冬季特别是寒冷地区优势明显，是单玻能量损失的 1/8，是中空玻璃的 1/4，约是相同 Low-E 中空玻璃的 1/3，节能效果显著。在阳光充足地区或阳光照射时间长的立面，夏季得热仍较大，还需采用遮阳措施或采用遮阳系数更低的 Low-E 真空玻璃，如序号 2 单 Low-E 真空玻璃相比序号 2 能够将进入室内的热量减少 1/2。
3 真空玻璃的其他特点
真空玻璃除了具有较低的传热系数、减少能量损失、降低建筑能耗外，还具有以下特点。
3.1 防结露性能好
由于真空玻璃传热系数 K 值远远小于中空玻璃，所以能够很好地阻止环境热量传递至冷柜内部，即真空玻璃具有“保冷”效果，从而能够减少压缩机启动的次数，降低能耗。此外，真空玻璃具有很好的防结露性能，玻璃表面无需粘贴电热膜，又进一步降低了能耗。
3.2 隔声性能好
特别是低频段隔声性能优于同样厚度玻璃构成的中空玻璃。真空层是隔声的，真空玻璃中由于有支撑物形成“声桥”，使隔声性能有所下降，但仍比普通玻璃好。半钢化玻璃中支撑物数量大大减少，少于普通真空玻璃的四分之一。
3.3 使用范围广
由于间隔是真空，因而不存在中空玻璃水平放置时气体热导变化问题，不存在中空玻璃运到高原低气压地区的胀裂问题。
3.4 抗风压强度高
由于两片玻璃形成刚性联结，抗风压强度高于同等厚度玻璃构成的中空玻璃。比如，4 mm 玻璃构成的真空玻璃，抗风压强度高于 8 mm 厚玻璃，是 4 mm 玻璃构成的中空玻璃的一倍半以上
3.5 使用寿命长
由于是全玻璃材料密封，内部又加有吸气剂，所用的 Low-E 膜是“硬膜”，不是易氧化变质变色的离线“软膜”，只要制造工艺和设备先进，真空玻璃使用寿命远比用有机材料密封的中空玻璃长得多。
表 3 列出表 2 中两种真空玻璃与中空玻璃及单片玻璃的夏季得热和冬季失热的数据(根据 ASHRAE 标准计算)从表 3 数据可见，使用 Low-E 真空玻璃在冬季特别是寒冷地区优势明显，是单玻能量损失的 1/8，是中空玻璃的 1/4，约是相同 Low-E 中空玻璃的 1/3，节能效果显著。在阳光充足地区或阳光照射时间长的立面，夏季得热仍较大，还需采用遮阳措施或采用遮阳系数更低的 Low-E 真空玻璃，如序号 2 单 Low-E 真空玻璃相比序号 2 能够将进入室内的热量减少 1/2。
3 真空玻璃的其他特点
真空玻璃除了具有较低的传热系数、减少能量损失、降低建筑能耗外，还具有以下特点。
3.1 防结露性能好
由于真空玻璃传热系数 K 值远远小于中空玻璃，所以能够很好地阻止环境热量传递至冷柜内部，即真空玻璃具有“保冷”效果，从而能够减少压缩机启动的次数，降低能耗。此外，真空玻璃具有很好的防结露性能，玻璃表面无需粘贴电热膜，又进一步降低了能耗。
3.2 隔声性能好
特别是低频段隔声性能优于同样厚度玻璃构成的中空玻璃。真空层是隔声的，真空玻璃中由于有支撑物形成“声桥”，使隔声性能有所下降，但仍比普通玻璃好。半钢化玻璃中支撑物数量大大减少，少于普通真空玻璃的四分之一。
3.3 使用范围广
由于间隔是真空，因而不存在中空玻璃水平放置时气体热导变化问题，不存在中空玻璃运到高原低气压地区的胀裂问题。
3.4 抗风压强度高
由于两片玻璃形成刚性联结，抗风压强度高于同等厚度玻璃构成的中空玻璃。比如，4 mm 玻璃构成的真空玻璃，抗风压强度高于 8 mm 厚玻璃，是 4 mm 玻璃构成的中空玻璃的一倍半以上
3.5 使用寿命长
由于是全玻璃材料密封，内部又加有吸气剂，所用的 Low-E 膜是“硬膜”，不是易氧化变质变色的离线“软膜”，只要制造工艺和设备先进，真空玻璃使用寿命远比用有机材料密封的中空玻璃长得多。
