Kaca Terperangkap Vakum dalam Bangunan Berkecekapan Tenaga 14 Disember 2018

Kaca vakum atau lebih tepatnya, penggilingan terisolasi vakum adalah teknologi yang sedang muncul yang bertujuan untuk memenuhi keperluan prestasi termal yang ketat bagi tingkap tenaga sifar bersih. Dengan mencipta vakum antara kepingan kaca, kecekapan terma dan penebat bunyi dimaksimumkan kerana tiada gas memasuki ruang tersebut.

Satu kaca vakum tiga lapisan pintar yang boleh diletakkan di atas tingkap bangunan untuk mengurangkan nilai penghantaran terma (nilai U) sebanyak 0,33 Wm-2K-1 (pengurangan sebanyak 88,21% daripada nilai U jika dibandingkan dengan kaca tiga lapisan yang diisi udara) telah dibangunkan oleh Dr Saim Memon. 

Stok perumahan domestik di UK menggunakan lebih banyak tenaga pemanasan ruang daripada mana-mana sektor lain, dengan 27 juta rumah di UK menyumbang kira-kira 66% daripada jumlah penggunaan gas asli. 

Walaupun beberapa kaedah penebat stok perumahan telah diperbaharui dan sistem pemanasan yang lebih baik diperkenalkan, masih terdapat ruang untuk mengurangkan kehilangan tenaga pemanasan ruang. Teknologi progresif – seperti kaca penebat vakum pintar tiga lapisan yang dibincangkan di sini mempunyai peranan yang jelas dalam menyediakan kecekapan tenaga yang juga memenuhi jangkaan pelanggan.

Kaca berlapis vakum tiga kali (TVIG) mempunyai keupayaan untuk mengurangkan aliran haba termal antara sisi hangat dan sisi sejuk tingkap, iaitu untuk memberikan penebat termal yang tinggi atau nilai U yang lebih rendah. Ia dikatakan pintar kerana ia dibina dengan tiga kepingan kaca setebal 4 mm, dengan rongga yang dikosongkan kurang daripada 0,1 Pa, dipisahkan oleh tiang sokongan keluli tahan karat setinggi 0,13 mm dan berdiameter 0,3 mm. Tepi-tepi disegel dengan seal aloi kaca hermetik.

Dengan nilai U sekitar 0,33 Wm-2K-1, TVIG boleh dipasang semula pada bangunan sedia ada. Jika kita membandingkannya dengan kaca tiga lapisan yang diisi udara, yang mempunyai nilai U 2,8 Wm-2K-1, maka ia akan mengurangkan nilai U sebanyak kira-kira 88,21%. Ia juga akan membenarkan peningkatan nisbah kawasan tingkap ke dinding kerana nilai U-nya yang lebih dekat dengan penebat dinding berongga untuk pencahayaan siang yang lebih baik.

Menurut penyelidikan, apabila dibandingkan dengan jenis kaca konvensional, kediaman yang dipasang dengan kaca vakum tiga menunjukkan penurunan yang ketara dalam beban pemanasan ruang dan peningkatan sederhana dalam keuntungan solar. Kos tenaga tahunan pemanasan ruang bagi sebuah kediaman dengan kaca tunggal telah diminimumkan kepada 15,31% (≈USD 90,7) dengan pengubahsuaian kepada kaca vakum tiga. Satu pengaruh kehilangan haba keseluruhan melalui fabrik kediaman dinding pepejal telah dianalisis dengan pengiraan keadaan mantap, yang menunjukkan penurunan sebanyak 10,23 % dengan kaca vakum tiga kali ganda berbanding dengan kaca tunggal.

Namun, Dr Saim Memon, seorang Pensyarah Kanan dalam Kejuruteraan Elektrik di Universiti London South Bank, mengatakan bahawa memiliki teknologi penggilingan vakum tiga kali adalah satu perkara, tetapi memujuk pasaran massa untuk melabur dalam teknologi ini adalah perkara lain. Kebimbangan utama adalah kecenderungan bagi beberapa molekul gas yang tinggal di dalam rongga untuk bertindak balas apabila terdedah kepada cahaya matahari dan/atau di bawah keadaan iklim yang ekstrem untuk jangka masa yang lebih lama disebabkan pengeluaran karbon monoksida di dalam rongga yang merosakkan lapisan vakum yang mempengaruhi nilai U.

Adalah jelas bahawa kaca vakum tiga lapisan terdedah kepada cahaya matahari dan oleh itu mesti direka untuk menahan pelbagai iklim dan suhu bagi mengelakkan kerosakan pada vakum. Penyelidikan lanjut diperlukan untuk menyiasat dan meningkatkan ketahanan serta kitaran tugas kaca vakum tiga kali ganda dengan penggunaan getter yang tidak boleh menguap, yang menyerap gas yang dikeluarkan dari permukaan kaca dalaman dalam rongga, memberikan kestabilan tekanan vakum jangka panjang bagi TVIG, dan bahan penutup tepi hermetik yang kos efektif.

Rujukan

Memon, S., Farukh, F., Kandan, K. 2018. Kesan Pengurangan Tekanan Vakum Kaviti terhadap Prestasi Terma Kaca Vakum Tiga Kali Appl. Sci. 8(9), 1705.

Memon, S dan Eames, P. C. 2017. Meramalkan prestasi tenaga solar dan tenaga pemanasan ruang untuk rumah terpisah dinding pepejal yang telah diubahsuai dengan kaca vakum tiga lapisan yang disegel tepi komposit. Energy Procedia (122) 565-570.

Memon, S., Farukh, F., Eames, P. C., Silberschmidt, V. V. 2015. Satu penyegel tepi komposit hermetik suhu rendah yang baru untuk pembuatan kaca vakum tiga. Vakum (120) 73-82. 

Dr Saim Memon adalah seorang pensyarah kanan dalam Kejuruteraan Elektrik di London South Bank University, UK. Beliau telah menuntut BEng(hons) dalam Kejuruteraan Elektrik, MSc dalam Mekatronik (Universiti Staffordshire, UK), PhD (Kaca Penebat Vakum Pintar) (Universiti Loughborough, UK) dan PGCert dalam Kelayakan Pengajaran FE (Universiti Aberdeen, UK). Beliau adalah seorang Ahli Akademi Pendidikan Tinggi dan mempunyai status Guru Berkelayakan oleh Majlis Pengajaran Umum untuk Scotland (GTCS).