|
Теплоизоляция – одна из основных функций окна, обеспечивающая комфортные условия в помещении. Для харак теристики степени теплоизоля ции окна в Украине использует ся коэффициент сопротивления теплопередаче – R0 (м2 °С/Вт) – величина, обратная коэффи циенту теплопроводности. От значения показателя R0 зависит температура поверхности ограждающей стеклянной конструкции, обращенной внутрь помещения. При большой разнице температур происходит излучение тепла в сторону холодной поверхности. Кроме того, низкие теплозащитные характеристики стеклопакета неизбежно приводят к появлению конденсата на его поверхности, обращенной внутрь помещения, или в зоне примыкания стеклопакета к другим конструкциям.
Тепловые потери через окно состоят из двух величин:
– величины потока тепла, отдаваемого через окно;
– количества тепла, необходимого для нагрева до температуры помещения холодного воз духа, проникшего в результате вентиляции либо через щели окна (при отсутствии его герметичности).
Следовательно, основными факторами, влияющими на значение приведенного сопротивления теплопередаче стеклопакета, являются, во-первых, его размер (пока пренебрежем площадью рамы); и во-вторых, тип остекления (ширина дистанционной рамки стеклопакета, наличие селективного К-стекла или I-стекла в стеклопакете, а также специального газа и т.д.).
Конструкция и толщина стеклопакета
Энергосберегающие и шумоизо ляционные свойства стеклопакета, как мы уже сказали, зависят от ширины стеклопакета, точнее, от количества и толщины стекол, а также от величины и рас положения воздушных зазоров между ними. В настоящее время, как правило, используются стеклопакеты, имеющие ширину 24, 32, 36 и 42 мм.
Стеклопакеты шириной 24 мм.
Самый распространенный (да и самый дешевый) вариант стекло пакета этой толщины – однокамерный. Его "формула" – 4-16-4 – означает, что склеены два стек ла толщиной 4 мм с расстоянием между ними в 16 мм.
Однокамерный 24-миллимет ровый стеклопакет снижает уро вень шума как минимум на 20– 25 децибел. Чтобы понять, много это или мало, следует вспомнить, что шкала децибел – логарифмическая, и снижение уровня шума на 10 децибел воспринимается ухом как снижение громкости не менее чем в два раза.
В отличие от однокамерного, двухкамерный стеклопакет снижает уровень внешнего шума на 30–32 децибела.
Самая популярная "формула" двухкамерных стеклопакетов толщиной 24 мм – 4-6-4-6-4, что обозначает, что склеены три стек ла толщиной по 4 мм каждое, раз деленные промежутками в 6 мм.
Стеклопакеты шириной 32 мм – наиболее распространенные на сегодняшний день. Двухкамерные стеклопакеты этой ширины, в основном, имеют формулу 4-10-4-10-4. Наряду с этой формулой существуют стеклопакеты с формулой 6-8-4-8-6, когда в стеклопакете одно или два (край них) 4 мм стекла заменяются стеклами толщиной в 6 мм. Делается это, прежде всего, для того, чтобы максимально повысить шумоизоляционные свойства стеклопакета (шумоизоляция стекла толщиной в 6 мм почти в 2 раза выше, по сравнению со стек лом в 4 мм). Такой прием часто используется в так называемых "симметричных" стеклопакетах, где расстояния между стеклами равны (или почти равны).
Для еще большего снижения шума существуют так называемые "несимметричные" стекло пакеты, в которых расстояния между стеклами резко отличаются одно от другого. Например, часто предлагается следующая формула стеклопакета: 4-10-4-8-6. Однако и это еще не все – более интересный эффект дает комбинация двух методов, когда в "несимметричный" стек лопакет устанавливаются стек ла разной толщины. Например, может быть предложена следующая формула: 6-6-4-12-5. В таком стеклопакете использованы стекла толщиной 4, 5 и 6 мм. Расстояния между ними будут, соответственно, 6 и 12 мм. Преимущества данного стеклопакета заложены в следующих его свойствах: резонансная частота разряженного воздуха, находящегося между стеклами, отличается от резонансной частоты наружного воздуха; кроме того, различную резонансную частоту имеет каждая камера; резонансная частота использованных в стеклопакете стекол также различная. Благодаря этим конструктивным особенностям уличный шум через данный стеклопакет в помещение не проникает.
Энергоэффективные стекла
Эти стекла различаются между собой по способу напыления на них оксида металлов, теплопроводностью и, соответственно, ценой. К-стекло является одной из самых ранних разработок в области энергосбережения и уступает I-стеклу по потребительским свойствам. Использование К-стекла в Западной Европе за последние годы сократилось до 10% от общего количества энергосберегающих стекол.
Тепловая эффективность трехслойного остекления основана на снижении теплопроводности и конвективных теплопотерь. Однако более 70% теплоты уходит через остекление за счет излучения. Снижение лучис ой составляющей достигается путем применения теплоотражающих покрытий на стеклах. Такие покрытия обладают низ кой степенью черноты в инфракрасном диапазоне длин волн от 2,5 до 25 мкм. Стекла с тепло отражающими покрытиями на 5% снижают светопропускание и отражают обратно в помещение до 90% тепла, уходящего за счет излучения. В летний пери од времени такие покрытия отражают инфракрасную составляющую на улицу, предотвращая тем самым перегрев помещения. Стеклопакет с LOW-E покрытием на поверхности внутреннего стекла, обращенной внутрь стеклопакета, пропускает большую часть видимого света, одновременно отражая инфракрасные лучи, испускаемые нагретым внешним стеклом. Таким образом, нагрев помещения предотвращается.
Для теплоотражающих покрытий используются полупрозрачные металлические пленки толщиной 1 мкм – от 8 до 20 атомарных слоев (золото, серебро, медь, а также полупроводниковые оксиды металлов олова, индия, титана и так далее). Известны три технологии изготовления стекол с теплоотражающим покрытием:
– многослойное магнетронное покрытие, получаемое путем осаждения металлов и их оксидов на поверхности твердого стекла – так называемое "мягкое" покрытие;
– покрытия из оксида олова на поверхности расплавленного стекла – "твердое" покрытие;
– "золь-гель" технология.
"Мягкое" покрытие чаще всего представляет собой слой серебра толщиной около 0,01 мкм. Также для покрытия стекол применяются прозрачные слои из золота и меди, а стекла при этом имеют ярко выраженный золотистый либо красноватый (медь) отте нок. "Мягкие" покрытия обладают хорошими оптическими и теплофизическими характеристиками. К примеру, промышленное энергосберегающее стекло, выпущенное ЗАО "Стеклотон", отражает около 95% инфракрасного излучения при 85% светопропускания. Теплофизические испытания однокамерных стеклопакетов с таким внутренним стеклом показали, что его сопротивление теплопередаче составляет 0,51 (м2х°С)/Вт, что в 1,5 раза выше, чем у обычного однокамерного стеклопакета.
Однако из-за сложности структуры многослойного интерференционного фильтра, а также сравнительной мягкости серебряной пленки эти покрытия неустойчивы к внешним механическим и химическим воздействиям, что создает трудности при перевозке и обработке стекол с LOW-E покрытием. Недостатком технологии "мягкого" теплоотражающего напыления является необходимость защиты покрытий, поэтому они находят применение, в основном, внутри стеклопакетов. В настоящее время в качестве диэлектрических слоев используют Ti2, Si2N4, SiO2, Al2O3 и др.
"Твердые покрытия" предусматривают покрытие поверхности стекла единым, относительно толстым (около 0,4–0,6 мкм) слоем оксида олова. "Твердые" покрытия получают при помощи реакции пиролиза четыреххлористого олова в процессе изготовления высококачественного флоат-стек ла. В результате образуется оксид олова, который наносится на разог ретое до температуры 600 °С стек ло таким образом, что оксидный слой становится неотъемлемой частью поверхности флоат-стекла. Поскольку оксид олова не окрашен, на поверхности стекла его почти не видно. Такое покрытие отличается высокой прочностью, поэтому его можно использовать в обычных окнах с двойным остеклением. Коэффициент пропускания в видимой части спектра у таких стекол на 7–10% меньше, чем у обычного остекления, а коэффициент отражения длинноволнового излучения составляет 95%.
"Золь-гель" технология основа на нананесении на стекла специальных пленочных покрытий. Для получения пленочных покрытий стекла погружают в пленкообразующий раствор, а затем подвергают термообработке при 350–500 °С. Опытные образцы стекол, изготовленные по такой технологии, были установлены в спаренный деревянный переплет и испытаны в Киев ЗНИ ИЭП. Сопротивление теплопередаче окон с таким остеклением составило 0,44 (м2х°С)/Вт, что всего на 2,3% выше, чем у окон с обычным стеклом. Таким образом, требуется усовершенствование данной технологии.
|
