กระจกฉนวนสุญญากาศในอาคารที่ประหยัดพลังงาน 14 ธันวาคม 2018
กระจกฉนวนสุญญากาศหรือกระจกฉนวนสุญญากาศที่ถูกต้องกว่านั้นเป็นเทคโนโลยีใหม่ที่มีเป้าหมายเพื่อตอบสนองความต้องการด้านประสิทธิภาพด้านความร้อนที่เข้มงวดของหน้าต่างพลังงานสุทธิเป็นศูนย์ ด้วยการสร้างสุญญากาศระหว่างแผ่นกระจก ประสิทธิภาพทางความร้อนและฉนวนกันเสียงจะเพิ่มขึ้นสูงสุดเนื่องจากไม่มีก๊าซเข้าสู่พื้นที่
Dr. Saim Memon ได้พัฒนากระจกสุญญากาศสามชั้นอัจฉริยะที่สามารถวางบนหน้าต่างของอาคารเพื่อลดค่าการส่งผ่านความร้อน (ค่า U) ของ 0.33 Wm-2K-1 (ลดค่า U ลง 88.21% เมื่อเทียบกับกระจกที่เติมอากาศสามชั้น)
หุ้นที่อยู่อาศัยในสหราชอาณาจักรใช้พลังงานทําความร้อนในพื้นที่มากกว่าภาคส่วนอื่นๆ โดย 27 ล้านบ้านในสหราชอาณาจักรคิดเป็นประมาณ 66% ของการใช้ก๊าซธรรมชาติทั้งหมด
แม้ว่าจะมีการปรับปรุงวิธีการฉนวนกันความร้อนที่อยู่อาศัยจํานวนมากและระบบทําความร้อนที่ดีขึ้น แต่ก็ยังคงมีโอกาสในการลดการสูญเสียพลังงานความร้อนในพื้นที่ เทคโนโลยีอันล้ําสมัย เช่น กระจกฉนวนสุญญากาศสามชั้นอัจฉริยะที่กล่าวถึงในที่นี้ มีบทบาทที่ชัดเจนในการมอบประสิทธิภาพด้านพลังงานที่ตรงตามความคาดหวังของลูกค้า
กระจกฉนวนสุญญากาศสามชั้นคืออะไร
กระจกฉนวนสุญญากาศสามชั้น (TVIG) มีความสามารถในการลดการไหลของความร้อนระหว่างด้านอุ่นและด้านเย็นของหน้าต่าง เช่น ให้ฉนวนกันความร้อนสูงหรือค่า U ต่ํา กล่าวว่าเป็นระบบอัจฉริยะเนื่องจากถูกสร้างขึ้นด้วยแผ่นกระจกหนา 4 มม. สามแผ่น โดยมีช่องว่างที่ถูกระบายออกมาน้อยกว่า 0.1 Pa แยกออกจากกันด้วยเสารองรับสเตนเลสสตีลที่มีความสูง 0.13 มม. และเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.3 มม. ขอบปิดผนึกด้วยซีลแก้วอัลลอยที่ปิดผนึกแน่นสนิท
ด้วยค่า U ≈ 0.33 Wm-2K-1 TVIG สามารถติดตั้งเพิ่มเติมในอาคารที่มีอยู่ หากเราเปรียบเทียบกับกระจกเติมอากาศสามชั้นซึ่งมีค่า U เท่ากับ 2.8 Wm-2K-1 ก็จะลดค่า U ลง ≈ 88.21% นอกจากนี้ยังช่วยให้อัตราส่วนพื้นที่หน้าต่างต่อผนังเพิ่มขึ้นเนื่องจากค่า U ใกล้เคียงกับฉนวนกันความร้อนผนังโพรงเพื่อการส่องสว่างในเวลากลางวันที่ดีขึ้น
ตามการวิจัย เมื่อเปรียบเทียบกับประเภทกระจกทั่วไป ที่อยู่อาศัยที่ปรับปรุงด้วยกระจกสุญญากาศสามชั้นจะแสดงให้เห็นถึงการลดลงอย่างมากของภาระความร้อนในพื้นที่และการเพิ่มขึ้นของพลังงานแสงอาทิตย์ในระดับปานกลาง ค่าใช้จ่ายด้านพลังงานประจําปีในการทําความร้อนภายในอาคารที่เคลือบกระจกเพียงหลังเดียวลดลงเหลือ 15.31% (≈USD 90.7) ด้วยการปรับปรุงกระจกสุญญากาศสามชั้น อิทธิพลของการสูญเสียความร้อนโดยรวมผ่านผ้าของบ้านผนังแข็งถูกวิเคราะห์ด้วยการคํานวณสถานะคงที่ ซึ่งบ่งชี้ถึงการลดลง 10.23 % ด้วยกระจกสุญญากาศสามชั้นเมื่อเทียบกับกระจกเดี่ยว
ความท้าทายของกระจกฉนวนสุญญากาศ
อย่างไรก็ตาม ดร. Saim Memon วิทยากรอาวุโสด้านวิศวกรรมไฟฟ้าที่มหาวิทยาลัย London South Bank กล่าวว่าการมีเทคโนโลยีการเคลือบกระจกสุญญากาศแบบสามชั้นเป็นสิ่งหนึ่งและอีกสิ่งหนึ่งที่จะชักชวนให้ตลาดมวลชนลงทุนในเทคโนโลยีนี้ ข้อกังวลหลักคือ โมเลกุลก๊าซบางชนิดที่เหลืออยู่ในโพรงมีแนวโน้มที่จะทําปฏิกิริยาเมื่อสัมผัสกับแสงแดดและ/หรือภายใต้สภาพอากาศที่รุนแรงเป็นเวลานาน เนื่องจากการผลิตคาร์บอนมอนอกไซด์ภายในโพรงที่ทําให้ชั้นสุญญากาศเสื่อมสภาพซึ่งส่งผลกระทบต่อค่า U
เห็นได้ชัดว่ากระจกสุญญากาศสามชั้นสัมผัสกับแสงแดด ดังนั้นจึงต้องออกแบบให้ทนต่อสภาพอากาศและอุณหภูมิที่แตกต่างกันเพื่อหลีกเลี่ยงการเสื่อมสภาพของสุญญากาศ จําเป็นต้องมีการวิจัยเพิ่มเติมเพื่อตรวจสอบและปรับปรุงความทนทานและวงจรการทํางานของกระจกสุญญากาศสามชั้นด้วยการใช้ตัวดักจับที่ไม่ระเหยซึ่งดูดซับก๊าซที่ออกมาจากพื้นผิวกระจกภายในในโพรงให้ความเสถียรในระยะยาวของแรงดันสุญญากาศของ TVIG และวัสดุซีลขอบแบบปิดผนึกที่คุ้มค่า
แหล่งข้อมูล
Memon, S., Farukh, F., Kandan, K. 2018. ผลกระทบของการลดความดันสุญญากาศของโพรงต่อประสิทธิภาพทางความร้อนของเครื่องเคลือบสุญญากาศแบบสามชั้น Sci. 8(9), 1705
Memon, S และ Eames, P. C. 2017. การคาดการณ์ประสิทธิภาพพลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานทําความร้อนในพื้นที่สําหรับบ้านเดี่ยวที่ขายพร้อมผนังที่ปรับปรุงด้วยกระจกสุญญากาศสามชั้นที่ปิดผนึกขอบแบบคอมโพสิต Energy Procedia (122) 565-570
Memon, S., Farukh, F., Eames, P. C., Silberschmidt, V. V. 2015 ซีลปิดผนึกขอบคอมโพสิตแบบปิดผนึกแน่นสนิทอุณหภูมิต่ําสําหรับการผลิตกระจกสุญญากาศสามชั้น สุญญากาศ (120) 73-82
ดร. Saim Memon เป็นวิทยากรอาวุโสด้านวิศวกรรมไฟฟ้าที่มหาวิทยาลัย London South Bank สหราชอาณาจักร เขาศึกษาหลักสูตร BEng(hons) ด้านวิศวกรรมไฟฟ้า ปริญญาโทด้านกลไกอิเล็กทรอนิกส์ (มหาวิทยาลัย Staffordshire สหราชอาณาจักร) ปริญญาเอก (กระจกฉนวนสุญญากาศอัจฉริยะ) (มหาวิทยาลัย Loughborough สหราชอาณาจักร) และ PGCert ด้านคุณสมบัติการสอน FE (มหาวิทยาลัย Aberdeen สหราชอาณาจักร) เขาเป็น Fellow of Higher Education Academy และมีสถานะครูที่มีคุณวุฒิจาก General Teaching Council for Scotland (GTCS)
