Tại sao công nghệ sản xuất kính tiết kiệm năng lượng lại là “Công nghệ cao”?

Công nghệ gia công kính đang hướng tới phát huy những tính năng tuyệt với của kính, làm gia tăng các tính năng sử dụng như: chịu lực, tiết kiệm năng lượng, chịu lửa… để ứng dụng cho các công trình xây dựng đạt tiêu chuẩn an toàn, thân thiện với môi trường và giảm hiệu ứng nhà kính. Trong đó, kính tiết kiệm năng lượng là giải pháp hàng đầu cho công trình xây dựng hiện đại, công trình “xanh”.

Kính tiết kiệm năng lượng là loại kính có công năng cao, được gia công từ kính phẳng với lớp phủ siêu mỏng trên bề mặt, có khả năng đáp ứng các yêu cầu về tính năng sử dụng, yêu cầu về độ trong suốt và màu sắc của kính, đồng thời có tính năng phát xạ thấp, hệ số dẫn nhiệt nhỏ, dẫn tới giảm thiểu sự truyền nhiệt giữa môi trường bên trong và bên ngoài qua hệ thống vách kính, từ đó tiết kiệm chi phí năng lượng của hệ thống điều hòa không khí mà vẫn đảm bảo duy trì hiệu quả làm mát vào mùa hè và sưởi ấm vào mùa đông.

Thăng Long Number One - Công trình sử dựng sản phẩm kính tiết kiệm năng lượng Viglacera - “Công trình xanh” đầu tiên được Bộ Xây dựng cấp giấy chứng nhận

Kính Tiết kiệm năng lượng: Phủ cứng và phủ mềm

Hiện trên thế giới đang có hai dạng công nghệ phủ cho loại kính này là phủ cứng và phủ mềm. Công nghệ phủ cứng (phủ online) là phủ bằng công nghệ bay hơi lắng đọng hóa học (CVD) tức tạo ra một lớp màng mỏng nhờ liên kết dưới dạng khuyếch tán, là kết quả của phản ứng giữa các pha khí với bề mặt được nung nóng. Sản phẩm cuối cùng được tạo ra là một lớp màng phủ cứng và chịu mài mòn có liên kết rất mạnh với vật liệu nền. 

Vị trí dây chuyền sản xuất và công đoạn phủ bằng nhiệt phân

Nguyên lý phủ cứng là lớp phủ được hình thành không dùng kích thích bên ngoài mà chỉ nhờ vào tác động nhiệt hoặc hóa học nên nhiệt độ xử lý thường phải cao từ 800 - 1000^oC để tăng tốc độ của quá trình phản ứng. Do đó, thiết bị sử dụng cho công nghệ phủ cứng thường được lắp đặt ngay ở vị trí cuối của bể thiếc trên chuyền sản xuất kính nổi khi kính còn đang nóng chảy và trước khi đưa sang lò ủ đề làm nguội. Với công nghệ phủ cứng, kính tiết kiệm năng lượng sẽ có được lớp phủ với độ bền cao, dễ dàng cắt, khoan, mài, tôi nhiệt hay dán mà không ảnh hưởng đến lớp phủ và nhược điểm là chủng loại sản phẩm bị hạn chế, chỉ tiêu kỹ thuật về năng lượng không cao, không linh hoạt trong chuyển đổi sản phẩm, khó điều chỉnh chiều dày lớp phủ, hơn nữa độ dày của lớp phủ lớn dễ gây ảnh hướng đến độ truyền sáng cũng như độ trong suốt của kính.

Công nghệ phủ mềm (phủ offline) là phương pháp phủ bằng công nghệ bốc bay chân không lắng đọng trong vật lý (PVD). Công nghệ phủ này là một tập hợp các quá trình phủ một lớp màng mỏng được thực hiện dưới điều kiện chân không, bao gồm sự phát ra các ion dương của nhiều kim loại khác nhau. Các ion kim loại này tác động với các ion của các loại khí công nghệ như Argon, Nitơ và Oxy tạo ra các hỗn hợp khác nhau mà kết quả là tạo ra một liên kết cơ học giữa lớp màng phủ với nền. Do quá trình phủ bằng công nghệ bay hơi lắng đọng vật lý diễn ra trong môi trường chân không vì thế công nghệ này được gọi là quá trình phún xạ.

Nguyên lý quá trình phún xạ

Theo một cách đặt vấn đề khác là kính được phủ trên dây chuyền phủ màng mỏng tùy môi trường chân không là một dây chuyền độc lập với dây chuyền sản xuất kính nổi. Công nghệ phủ mềm có ưu điểm là chủng loại sản phẩm đa dạng; các chỉ tiêu kỹ thuật về năng lượng tốt hơn kính phủ cứng; đảm bảo độ trong suốt của kính; có khả năng điều chỉnh độ truyền sáng của sản phẩm theo yêu cầu của công trình hoặc khí hậu; linh hoạt trong chuyển đổi sản phẩm, nhưng lại có nhược điểm là độ bền lớp phủ không cao, chủ yếu sử dụng trong kính hộp và yêu cầu khắt khe khi gia công.

Phủ mềm - Sự lựa chọn tối ưu cho ngành công nghệ cao

Với hai dạng công nhệ này, thì hầu hết các nước trên thế giới đang sử dụng các sản phẩm kính tiết kiệm năng lượng được sản xuất theo công nghệ phủ mềm bởi những tính năng ưu việt hơn rất nhiều so với kính được phủ cứng. Bên cạnh đó, công nghệ phủ mền cũng rất phù hợp với xu thế chung của nhu cầu thị trường về kính tiết kiệm năng lượng tại Việt Nam.

Sơ đồ mô tả cấu trúc lớp phủ điển hình của kính Solar control

Nhược điểm của công nghệ phủ mềm là độ bền của lớp phủ không cao nhưng với sản phẩm kính Solar Control đã giải quyết được hoàn toàn vấn đề đó. Kính Solar Control là kính được phủ các lớp phủ kim loại không chứa bạc nên có thể lắp đặt đơn lớp mà không ảnh hưởng đến độ bền của lớp phủ. Kính Solar Control có khả năng ngăn cản lượng ánh sáng mà mắt thường có thể nhìn thấy từ ánh sáng mặt trời đạt khoảng từ 5 - 95%; đối với năng lượng từ ánh sáng mặt trời lên tới 79% và đặc biệt với những tia cực tím, khả năng ngăn cản lên tới 99%. Có nhiều tính năng vượt trội như vậy, nhưng kính Solar Control lại không phải là lựa chọn thích hợp cho vùng khi hậu lạnh vì không tận dùng tối đa được năng lượng và ánh sáng từ mặt trời.

                                            Sơ đồ mô tả cấu trúc lớp phủ điển hình của kính Single Low - E

Vì vậy, kính Low - E là kính được phủ các lớp phủ có chứa bạc đã giải quyết được vấn đề này. Ngoài những tính năng cơ bản như kính Solar Control, kính Low - E còn có những tính năng khác phù hợp với thời tiết lạnh của mùa đông. Kính Low - E đảm bảo phần lớn lượng ánh sáng mặt trời mà mắt thường có thể nhìn thấy để chiếu sáng phía bên trong nhà và chống thất thoát nhiệt từ phía trong nhà ra môi trường bên ngoài.

Nếu như kính Solar Control tiết kiệm năng lượng bằng cách giảm nhiệt lượng từ bên ngoài vào trong nhà để giảm thiểu chi phí sử dụng cho điều hòa làm mát căn phòng thì ngược lại, kính Low - E lại tiết kiệm năng lượng bằng cách giảm năng lượng tiêu hao từ việc dùng lò sưởi làm ấm căn phòng.

Với đặc điểm khí hậu phân vùng: Bắc, Trung, Nam như ở Việt Nam, kính tiết kiệm năng lượng phải đáp ứng được cả hai loại khí hậu là nóng và lạnh, vì thế cơ cấu sản phẩm phải bao gồm cả 2 loại kính là Solar Control và Low - E.