Может быть, специалисты и найдут когда-нибудь альтернативу стеклу, но пока это дело светлого далека. Диапазон применения стекла весьма обширен, и особенно в сфере строительства, где активно используется, самое потрясающее свойство стекла – его прозрачность. И основная задача технологов и строителей – достичь максимального снижения теплопотерь.

Много стекол, хороших и разных...

В настоящее время для уменьшения теплопотерь используют так называемые теплосберегающие стекла со специальными покрытиями, обладающие малой излучательной способностью.

Обычное стекло, как все диэлектрики, обладает большей излучательной способностью, чем металлы. Это свойство стекла и является одной из причин, приводящих к потерям тепла за счет излучения.

Изменяя терморадиационные свойства поверхности стекла, мы можем изменить его излучательную способность и тем самым уменьшить потери тепла. В настоящее время для этих целей используется два типа покрытий: т.н. твердые и мягкие.

Твердые (еще называют жесткие) – это слой оксида металла, нанесенный методом пиролиза на обычное стекло, что делает покрытие устойчивым к воздействию окружающей среды. При этом стекло приобретает слабый цветовой оттенок, что снижает процент светопропускания. Но в то же время такие покрытия позволяют снизить потери тепла за счет излучения примерно в 7-8 раз по сравнению с обычным стеклом.

Мягкие – покрытия, которые наносятся на стекло, путем магнетронного распыления в условиях вакуума. Такие покрытия представляют собой ряд полупрозрачных слоев металла (чаще серебро) с системой просветляющих слоев окислов. Они позволяют уменьшить излуч. в несколько десятков раз, но покрытия этого типа подвержены влиянию внешней среды (отсюда и термин), поэтому в стеклопакеты их ставят покрытием вовнутрь.

Сейчас в российском оконном производстве утвердились в основном селективные стекла с жестким покрытием.

Например, К-стекло выпускает ОАО Борский стекольный завод по лицензии и на оборудовании английской фирмы Pilkington Brothers Ltd. Оно отличается высоким коэффициентом светопропускания, не имеет искажений, прекрасно режется. К-стекло похоже на обычное прозрачное стекло, оно хорошо пропускает коротковолновую солнечную энергию в помещение, но препятствует выходу наружу длинноволнового теплового излучения, например, от радиатора. Стекло может применяться повсюду, где необходимо достичь малого расхода энергии при незначительной потере тепла.

Помимо К-стекла, завод выпускает также специальные архитектурные стекла (тонированное Planibel, рефлективное Stopsol, энергосберегающее Planibel K-Glass), интерьерные стекла от Glaverbel, закаленные стекла на оборудовании Tamglass Oy. Все изделия соответствуют мировым стандартам.

Набирают популярность и стекла с мягким покрытием. Например, европейский концерн Saint-Gobain выпустил низкоэмиссивитетное мягкое стекло Планитерм Футур. Главное достоинство данного стекла – более высокие теплосберегающие свойства. Исследования показали, что мягкое покрытие может в 1,5 раза превосходить по показателям теплоизоляции жесткое стекло. Другой плюс – абсолютная прозрачность и высокое светопропускание, что делает его незаменимым при остеклении, например, зимних садов.

Эта же фирма выпускает стекло Ekoplus. За счет нанесения на стекло тончайшего слоя оксида металла сохраняется тепловая энергия, накопленная в помещении. Такое покрытие устойчиво к воздействию абразивных материалов, коррозии и моющим веществам.

Интересна продукция Завода архитектурного стекла (ЗАС), который вступил в строй в конце прошлого года в городе Пушкине. В частности, ЗАС выпускает энергосберегающее стекло с теплосберегающим низкоэмиссионным покрытием.

Первым шагом в выпуске теплосберегающего стекла явилось производство К-стекла. Следующим значительным шагом в производстве теплосберегающих стекол стал выпуск Е-стекла, названного Термолайт. Этот вид стекла превосходит по своим техническим характеристикам К-стекло. При общей толщине покрытия оно, обладая св светового фильтра, прозрачно для человеческого взора и хорошо пропускает солнечный свет, отражая тепловое излуч. обратно внутрь помещения.

Характеристикой теплосбережения является излучательная способность стекла (эмиссия). Чем ниже излучательная способность, тем меньше потери тепла. Величина излучательной способности у простого оконного стекла составляет 0,84, у К-стекла – это значение около 0,2, у Е-стекла – может меняться от 0,04 до 0,0 Е-стекло по своим теплосберегающим свойствам превосходит обычное стекло в 21 раз, а К-стекло – в 5 раз. В течение отопительного сезона эффект от окна средних размеров со стеклопакетом с Е-стеклом эквивалентен сжиганию 120 кг жидкого топлива.

Так как бесцветное стекло хорошо пропускает излуч. видимой и ближней инфракрасной области спектра, комнаты, выходящие окнами на юг и юго-запад, сильно нагреваются, и приходится постоянно пользоваться вентиляторами и кондиционерами.

Для разрешения этой проблемы и сокращения энергозатрат уже не на отопление, а на охлаждение комнат для стекол были разработаны специальные солнцезащитные покрытия. Стекло с таким покрытием обладает способностью снижать пропускание световой и/или солнечной тепловой энергии. ЗАС выпускает стекло Дисан с солнцезащитным покрытием, производство которого осуществляется по вакуумной технологии напыления оптических покрытий. k пропускания такого стекла составляет от 70 до 10%.

В солнцезащитных стеклопакетах могут также применяться комбинации из теплопоглощающего и теплоотражающего стекол. весьма эффективно использование теплоотражающих стекол с оксидно-металлическими покрытиями. Теплоотражающее покрытие имеет малую прочность на истирание, а стекло, установленное покрытием внутрь пакета, не нужно мыть, так как благодаря герметичности стеклопакета оно не загрязняется со стороны межстекольного пространства. Используя в стеклопакетах стекла с различными покрытиями, можно получить заданный спектр лучей, проникающих в помещение.

Еще один вид стеклопродукции – закаленное стекло – выпускает фирма Инглас, дочерняя компания Борского стекла. Оно изготавливается из прозрачного, цветного, отражающего стекла посредством термической обработки. На первом этапе закаливания стекло нагревается до температуры 600-720оС, в зависимости от толщины и особенностей стекла. На второй стадии стекло подвергается резкому охлаждению. Охлаждаемая поверхность становится твердой, и образующиеся напряжения сжатия увеличивают механическую прочность.

В итоге закаленное стекло становится особо прочным: оно гнется и выдерживает вес до 100 кг. Если оно и бьется, то на мелкие кусочки, которые уже никого не поранят.

В стеклопакетах используются также селективные стекла. Такое стекло способно отражать 30-40% тепла обратно в помещение. Правда, и стоимость его в 1,5 раза выше обычного.

Сравнение стеклопакетов, где на одно из стекол нанесено покрытие с низкой излучательной способностью, с пакетами, где на стекло наклеена полимерная пленка с таким же покрытием, показало, что их теплофизические свойства одинаковы, а себестоимость пакетов с полимерной пленкой, ниже. Применение пленки с покрытием вместо стекла увеличивает тепловое сопротивление пакета, снижает его массу и стоимость.

Петербургская компания Метробор-НТ предлагает уникальную технологию Тепловое зеркало (Heat Mirror) по лицензии Southwall Technologies. Пленочное покрытие было разработано в результате исследований Американской аэрокосмической и военной программ. Пленка имеет от 6 до 12 слоев атомарной толщины различных материалов и практически не видна для глаза. При этом пленка селективно отражает, поглощает или пропускает электромагнитные излучения различных длин волн. Специальным образом обработанную пленку, как мембрану, натягивают м. двумя стеклами (двухкамерный стеклопакет). В итоге тройное остекление значительно снижает тепловые потери и приток тепла, уменьшая как конвективную, так и лучевую теплопередачу. Тепловое зеркало позволяет поддерживать тепловое равновесие в помещении круглый год при минимальном расходе энергии на отопление.

Фирма Соларекс (Москва) предлагает широчайший выбор полимерных теплосберегающих пленок CPFilms со специальным клеевым покрытием для установки на оконные стекла. Это позволяет избежать тройного остекления. Пленка придает стеклу безосколочность, ударопрочность, повышает огнестойкость.

Кроме архитектурных пленок, Соларекс предлагает также и упрочняющие защитные пленки. Испытания показали, что архитектурное стекло толщиной 4 мм с установленной на него пленкой CPFilms выдерживает удар, сила которого равна 26 Дж. Практически такой же прочностью обладает стекло триплекс. значит если в такое окно кинуть камень весом 0,7 кг – он просто отскочит от стекла.

Стеклопакет – это...

Использовать стекла с теплосберегающим покрытием в обычных системах остекления бесcмысленно, поскольку конструкция остекления не обеспечивает надежную герметичность и атмосферная влага, конденсирующаяся на поверхности покрытия, будет увеличивать его излучательную способность.

Решением проблемы энергосбережения является стеклопакет. Подобная конструкция, наиболее эффективно обеспечивающая тепловую и звуковую изоляцию помещения, используется для заполнения световых проемов окон и дверей. Преимуществом стеклопакета является его полная герметичность и сравнительно малая толщина.

Итак, стеклопакет – это два или три стекла, герметично соединенные м. собой. Для улучшения тепло- и звукоизоляции воздух м. стеклами, откачивается. Естественно, не до полного вакуума – воздух просто разреживается. Чтобы стеклопакет не запотевал изнутри, в него засыпается абсорбент, впитывающий конденсат, который образуется при перепадах температур.

Современные стеклопакеты обладают высокими тепло- и звукоизоляционными св. Благодаря их герметичности в воздушную прослойку не попадает влага и пыль, не ухудшается освещенность помещений. Толщина воздушных прослоек составляет 6-20 мм. Она фиксируется распорными рамками из алюминиевого профиля, заполненными осушающим материалом. Температурные зазоры м. стеклом и переплетом заполняют нетвердеющими долговечными мастиками.

Основой для широкого применения стеклопакетов стало освоение новых мобильных и относительно недорогих технологий с применением надежных герметиков. на данный момент в мире выпускается около 200 млн кв.м стеклопакетов, и половина из них – в Европе.

Но успех к стеклопакетам пришел не сразу. так же в 60-е годы в нашей стране в опытном порядке было налажено производство этой продукции. Например, в Санкт-Петербурге трестом ЛОС (Ленотделстрой) на опытном заводе изготавливались стеклопакеты для административных зданий города (аэротерминал Пулково, спортивный комплекс Юбилейный).

Технология их изготовления складывалась из следующих основных операций: заготовка алюминиевой рамы (каркаса); изготовление двух оконных стекол, приклеивание их к алюминиевой раме; продувание горячим воздухом полости м. двумя стеклами и герметизация отверстий. Крупнейший стеклопакет имел площадь остекления 16 кв.м. но собственного технологического оборудования для массового производства этой продукции в нашей стране создано не было.

За границей внедрение стеклопакетов проходило более успешно. В Германии, где на данный момент производится свыше 30 млн. кв.м стеклопакетов в год, в 60-70 гг. была разработана первая программа по энергосбережению жилых домов, лишь рекомендующая повсеместно внедрять стеклопакеты. И только впоследствии была принята полномасштабная программа по санации (замене) старого оконного заполнения. В результате потребление энергии на отопление и кондиционирование зданий резко снизилось в несколько раз.

В настоящее время в ФРГ принята третья программа энергосбережения, согласно которой обычные стеклопакеты в окнах будут заменяться на качественно новые, с прозрачными функциональными оптическими покрытиями, обеспечивающими высокое сопротивление теплопередаче.

Стеклопакеты могут применяться во всех случаях, когда используется обычное остекление или остекление специальными строительными стеклами. есть два вида стеклопакетов. Однокамерный (двойной) стеклопакет позволяет сократить теплопотери, по сравнению с традиционным двойным остеклением, на 30-40%.

Применение двухкамерного стеклопакета (с тремя стеклами) по 4 мм и зазорами в 6 мм повышает теплоизоляцию так же примерно на 15%.

Так, например, м. двух стекол теплопередача осуществляется примерно на 2/3 путем теплового излучения и на 1/3 – теплопроводностью. устранив теплопередачу, обусловленную тепловым излучением, можно на 60-70% снизить тепловые потери, через прозрачные ограждающие конструкции.

Расстояние м. стеклами и количество камер также влияет на звукоизоляционные свойства стеклопакетов. Например, стандартный однокамерный стеклопакет (4x6x4 мм) позволяет добиться шумоизоляции 32-34 Дб, двухкамерный – 42 Дб.

Стеклопакеты собираются из обычного, рефлексного, окрашенного, мозаичного, армированного, безопасного, теплоотражающего и теплопоглощающего стекол.

Для изготовления стеклопакетов используется также система Триплекс. Заключается она в том, что м. двумя стеклами заливается акриловая смола, которая впоследствии полимеризуется под воздействием ультрафиолетовых лучей. С помощью такой смолы стекло становится безопасным, значит окончательно оно не разбивается, а появляется лишь множество мелких трещин.

Формы стеклопакетов бывают разными – квадрат, прямоугольник, треугольник, круг, полуовал (радиус не менее 10 мм), трапеция и др. Минимальный размер стеклопакета 350x180 мм, а максимальный – 3500x2500 мм (при толщине стекол 6 мм) и 1500x2500 мм (при толщине стекол 4 мм). Толщина стекла варьируется от 3 до 10 мм.

Для изменения декоративных свойств стеклопакета в межстекольное пространство устанавливаются декоративные внутренние рамки – прямые, крестообразные и изогнутые. Или снаружи, на поверхность стеклопакета, могут быть наклеены декоративные профили (дуплекс) из окрашенного алюминия.

Как это делается

Технология изготовления стеклопакетов прошла в основном три стадии своего развития: изготовление стеклопакетов на основе силиконового герметика; изготовление стеклопакетов по одностадийному методу низкомодульной герметизации на основе бутиловых герметиков; изготовление стеклопакетов по двухстадийному методу герметизации на основе высокомодульных полисульфидных герметиков (бутил + тиокол). Именно по последней схеме в мире готовится более 80% стеклопакетов.

Производство стеклопакетов, качество применяемых герметиков и организация контроля качества на российских предприятиях, изготавливающих стеклопакеты, в настоящее время является наиболее уязвимым местом в общем цикле производства качественных окон.

Теоретически опасность разгерметизации стеклопакета усиливается при его эксплуатации свыше 10-25 лет или при t = -30°С и ниже. В этих условиях следует применять конструкции, в которых стеклопакет защищен от резких температурных перепадов впередистоящим стеклом, т.е. конструкция стекло + стеклопакет.

Наивысшим термическим сопротивлением отличаются газонаполненные стеклопакеты (заполнение – аргон, и особенно эффективен криптон). Для повышения тепло- и звукоизоляции воздух частично разрежают. Чтобы исключить запотевание, в стеклопакет засыпают абсорбент.

Варьируя различными видами стекол и пленок с теплоотражающими и иными покрытиями, межстекольными расстояниями и составом газонаполнения стеклопакетов, можно изготавливать окна с заданными параметрами.

Самыми известными производителями стеклопакетов являются такие фирмы, как Pilkington, Glaverbel, Saint-Gobain и др. В нашей стране производителями качественных стеклопакетов являются АО Борское стекло (дочерние фирмы в СПб – Метробор и Инглас), АКМА, Завод архитектурного стекла (г.Пушкин) и др.

Источник: http://ndn.nov.ru