Главный списокОкна, двери, перегородки

Международый опыт использования стекла в стеклопакетах



Теплопотери через окна составляют до 20% суммарных теплопотерь здания. Для их снижения в течение последних десяти лет активно ведутся работы по таким основным направлениям: разработка составов стекол, окрашенных в массе; разработка технологий и оборудования для нанесения на стекло покрытий с целью снижения радиационной и конвективной составляющей теплопотерь через оконный проем; совершенствование конструкции оконного блока. Уменьшение теплопотерь через оконные проемы достигается прежде всего простым увеличением количества стекол в конструкции (одно, двух и т.д. камерные стеклопакеты). В двухкамерном стеклопакете снижение величины конвективной составляющей теплообмена по сравнению с однокамерным при равной толщине вакуумной прослойки. Дополнительного снижения можно достигнуть при использовании газа с низкой теплопроводностью — криптона, аргона (Таблица 1). Таблица 1. Значение коэффициента теплопроводности в стеклопакетах различной конфигурации. Тип остекления Коэффициент теплопроводности Вт/м2 К Двойное 2,847 Тройное 1,810 Четырехкамерное 1,328 Двойное со стеклом, имеющим покрытие из серебра 1,451 То же, но с аргоновым заполнением 1,298 Тройное со стеклом, имеющим покрытие из серебра, и криптоновым заполнением 0,630 Четырехкамерный стеклопакет из стекла с серебряным покрытием и криптоновым заполнением 0,413 Двойное с вакуумированием 0,474 Тройное с вакуумированием 0,270 Снижение радиационной составляющей теплопотерь достигается благодаря использованию селективного напыления металлического (оксидного) покрытия на поверхность стекол. Такое покрытие имеет низкий коэффициент отражения образующейся пленки, частную зависимость с максимумом в ИК-диапазоне. Как правило, в Украине используются конструкции стеклопакетов из флоат-стекла в однокамерном исполнении с воздушной прослойкой. Такая конструкция позволяет иметь коэффициент термосопротивления не более 0,7 м2/Вт. Дальнейшее увеличение термосопротивления — за счет использования стекол с покрытием и заполнением воздушной прослойки газами. В Украине действуют опытные и опытно-промышленные установки для нанесения покрытий типа Low-E — Институт сварки НАН Украины, ЗАО “Стеклотон”, АО “Пластмаш”, “Стример”, золь-гель технологии — УкрГИС, производство теплопоглощающего стекла, окрашенного в массе, на ЗАО “Лисичанский стеклозавод “Пролетарий” и Львовском мехстеклозаводе и более 500 предприятий различной формы собственности по производству стеклопакетов. Таблица 2. Сравнительная характеристика стекол без покрытия и с покрытием. Показатель Флоат-стекло Стекло с покрытием типа Low-E Пропускательная способность, % 50-60 30-50 Отражение (сторона без покрытия), % 10-20 15-30 Коэффициент излучения 0,1-0,15 0,2-0,35 Коэффициент затемнения 0,5-0,55 0,24-0,5 Цвет стороны без покрытия от голубовато- зеленого до серого желтовато- бронзовый Цвет стороны с покрытием желтовато- голубой бронзовый Цвет пропускаемого света нейтрально серый зеленовато- желтый Для выбора направлений создания энергосберегающих и специальных оконных конструкций выполнен анализ свойств и принципа действия стекол с покрытием производства различных зарубежных фирм-импортеров. За последние годы в строительстве и остеклении транспорта стало широко использоваться листовое стекло с разнообразной свето- и теплопрозрачностью. Это стекло имеет различные оттенки и низкую излучательную способность, его получают путем введения в состав специальных красителей, либо нанесением на поверхность разнообразных пленочных покрытий. Последние могут быть реализованы на установках с использованием специального оборудования и химических реактивов физическим и химическим способом. Как правило, за рубежом все вновь вводимые и реконструированные объекты остекляются стеклопакетами. В последних достаточно широко используются все виды стекол с покрытиями, а также различное сочетание нескольких типов стекол. В США в стеклопакетах применяют, помимо обычных стекол с покрытиями, аналогичные закаленные стекла (более 20%). Это придает конструкции (а последнее время площадь остекления объектов достигает 85%), помимо регулирования свето- и теплообмена в системе объект-окружающая среда, значительно улучшенные механические характеристики. По условиям зарубежных фирм появление загрязнения и конденсата в стеклопакетах возможно не ранее, чем через 5-20 лет. При этом затраты окупаются через 8-10 лет эксплуатации стеклопакета. Поэтому представляет определенный интерес рассмотрение видов стекол, поставляемых на рынок, и оценка их свойств. Впервые стекла с вышеуказанными свойствами появились в 60-е годы. Такие стекла создавали внутри помещений комфорт, улучшали дизайн, экономили энергоресурсы на кондиционировании за счет снижения пропускания солнечного светового и теплового излучения. При этом стекло нагревается в меньшей степени, чем теплопоглощающее, что облегчает их эксплуатацию и расширяет сферу применения. Исследованиями установлено, что если через теплопоглощающее стекло, окрашенное в массе, в помещение проникает в среднем 64% солнечной энергии (теплопоступление снижается в 1,3 раза), то через солнцеотражающие стекла, например, “Соларкул” (США, фирма PPG) — 39%, что обеспечивает снижение в 2,2 раза. В 70-х годах в Европе, а в 1983 г. в США, освоили выпуск теплоизолирующих стекол — стекол с покрытием, обладающих низкой излучательной (эмиссионной) способностью типа Low-E. Такие стекла пропускают в помещение извне коротковолновую часть солнечного спектра и одновременно задерживают (отражают) длинноволновое тепловое излучение от всех предметов, находящихся внутри помещения. Это обеспечивает сокращение потерь тепла в зимнее время. В летнее время солнечный свет проходит в помещение, но длинноволновая ИК составляющая излучения солнца от окружающих объектов отражается, что обеспечивает снижение температуры в помещении, а соответственно, и расходов на кондиционирование. Если в США в 1986 году производство такого стекла составляло 14 млн. м2/год, то в 2000 году — более 37 млн. м2/ год. Как правило, покрытие типа Low-E состоит из трех слоев — адгезионного оксидно-металлического слоя (SnO2 Bi2O3, ZnO); основного слоя — серебра; и защитного оксидно-металлического, аналогичного адгезионному слою, обеспечивающих светопропускание стекла и внешнюю декоративность. Металлические и оксидно-металлические покрытия получают методом вакуумного магнетронного напыления и пиролиза. При первом (основном) способе — лист стекла с предварительно подготовленной поверхностью помещают в вакуумную камеру, снабженную специальным катодом с системой подачи на него отрицательного потенциала. Создание вакуума способствует образованию (“зажиганию”) плазмы. Положительные ионы газа из горячей плазмы притягиваются к отрицательно заряженной мишени, представляющей собой источник металлизирующего покрытия. Положительные заряды, ударяясь о мишень, выбивают атомы, осаждаемые на поверхности стекла, формируя покрытие. Ведущими фирмами по производству такого стекла являются “Лейбольд Хереус”, “Интерпап” (Германия), “Энрко Тенескал” (США), обеспечивающие производство стекла в технологической линии. В ряде технологий для увеличения до 50% эффекта теплоизоляции, за мишенью устанавливается магнитная система, создающая магнитное поле, которое захватывает вторичные электроны из поверхности катода. По этому способу работает, например, фирма “Пилкингтон Бразерс” (Великобритания). Фирма “Интерпап”, в отличие от фирмы “Энрко Тенескал” и “Лейбольд Хереус”, работает только в периодическом режиме. Стекла с таким покрытием, иначе называемым “мягким”, обладают высоким качеством, но для них ограничен срок хранения (из-за наличия влаги, и т.д. и низкой адгезионной прочности) — они требуют аккуратного и тщательного обращения при изготовлении стеклопакетов. Необходимо отметить, что при температуре более 150°С наблюдается снижение свойств стекла с покрытием. Покрытие типа Solar-Control обеспечивает снижение излучательной способности и используется в регионах с низкой температурой. За счет наличия покрытия интегральная составляющая светопропускания видимого света снижена на 8-10%. При этом величина эмиссии составляет 0,3-0,35. Окраска стекла с покрытием — от желтого до бронзового цвета. Оборудование для производства данного типа покрытия выпускает фирма Ley. За счет применения автоматики обеспечивается высокая степень воспроизводимости свойств и равномерность нанесения, при этом выбор видов наносимых веществ весьма широк: от металла до оксидов. На данном оборудовании производятся также противоотражающие и контрастные покрытия для мониторов и телевизоров. Чередование слоев металла и оксида позволяет уменьшить толщину слоев и их количество для получения необходимых противоотражающих свойств. В таблице 2 приведена характеристика флоат-стекла и стекла типа Low-E. Характеристика установки: линейного типа с электронным управлением; три вакуумные камеры, одна шлюзовая камера; стекло размером 1100 x 2200 мм, толщиной до 10 мм. Типы покрытий: теплоизолирующее Low-E; солнцеотражающее Solar-Control; комбинированное с теплоизолирующими и солнцеотражающими свойствами; прозрачные с отражающими и тепло- электропроводящими свойствами; зеркальные и защитные. Производительность установки — 145 тыс. м2/год. Покрытие на стеклах с низкой эмиссией обеспечивает: сокращение потерь тепла; оптимизацию солнечного тепла; снижение конденсации; снижение холодного излучения и тяги; достаточное светопропускание; в сочетании с солнцеотражающим покрытием — пропускание коротковолновой солнечной энергии и не пропускание из помещения длинноволнового излучения от нагревателей. Таблица 3. Стекла с покрытием и их свойства. Название фирмы, страна-производитель Название стекла, тип Свойства Стекла с теплоотражающим покрытием Glaverbel, Бельгия Stoprey Отражает более 70% солнечной энергии —”— Stopsol Пропускает видимое излучение до 50%, ИК спектр — 15-20%, наибольшая площадь листа — 4м2 PPG-Industries, США Толщина стекла 6,3 мм, размер листов 4,25 х 1,85 м. Стекло бесцветное или теплопоглощающее Solarcool Светопропускание Распределение тепловой солнечной энергии, % % пропускание отражение поглощение 39 45 30 35 21 26 30 44 18 33 30 37 LHR Покрытие для стекол с последующей закалкой 50 53 26 21 30 34 26 40 24 31 26 43 PPG-Industries, США завод Форд-Сити штат Пенсильвания Магнитное распыление в вакууме отражающих и не отражающих покрытий Glass Co. Window glass, Великобритания Solar-Glass Многослойное нанесение покрытий металлов, оксидов металлов на поверхность стекла отражающих и не отражающих покрытий в видимом ИК-диапазоне Luxquard S.A. Люксембург Стекла с отражающими покрытиями в стеклопакетах работают совместно со стеклами фирмы Loylord-Haraens (Германия) Pilkington Brothers Ltd Великобритания Kappa-Float Стекло с магнетонным напылением. В качестве покрытия используются металлы и оксиды. Улучшаются в 2 раза теплоизоляционные свойства Societa Italiano Vetro (SIV) Италия San-Salvo Стекла с одно- и многослойным серебряным покрытием LOF, США Parallel-o-Grey Parallel-o-Bronze Стекла с покрытиями создают декоративный, архитектурно-художественный эффект, комфортные условия внутри помещений Vary-Tran/Silver Серебристый цвет Vary-Tran/Gold Золотистый цвет Марка стекла 208 214 220 Светопропускание, % в области видимого злучения 8 14 20 Университет Галмарса, Швеция За счет разработанной технологии электрохромного покрытия создан новый вид стекла. По этой технологии создано производство в США (г. Дирфелре) Canadian Pittsburg Ind. Канада Solargray Покрытие из оксидов металлов наносится на поверхность до отжига. Толщина стекла: 6,35 мм, пропускание солнечной энергии: 45%, видимых лучей: 40% Libbeyowens-Ford, США Vary-Tran Стекло безопасное с покрытием на основе хромовых сплавов двух разновидностей, пропускание снижается соответственно до 14 и 20%. Днем прозрачное, ночью — полупрозрачное Elektra, Финляндия Low-E Покрытия получают путем нанесения на поверхность флоат-стекла оксида металла толщиной 100 нм. На противоположных кромках листа с покрытием устанавливаются электроды, подключенные к источнику питания. Сверху наносится защитное полимерное покрытие. Соприкосновение покрытия постоянное, мощность нагрева регулируется напряжением. Выпускается два типа стекол: Elektra-Cu, потребляет 600 Вт/м2 при 25°С — 400 Вт/м2; Elektra-Dy, потребляет 500 Вт/м2 при 25°С — 300 Вт/м2; Назначение — для оттаивания льда, инея при –50°. Эти же стекла могут быть использованы в пулестойких и звукоизоляционных конструкциях (35 дБ) Libbeyowens-Ford, США EZ-Kool Для остекления транспорта и окон с покрытием Koolof. Стекло EZ — за счет совершенствования шихты обеспечивает снижение коэффициента пропускания солнечного излучения на 25-35%, ультрафиолетового — 40-45%. Стекло зеленого цвета. Koolof — для транспортного остекления. Высокое светопропускание, уменьшение пропускания УФ лучей, теплового излучения до 50% Показатель EZ-EYE Солнце- защитное EZ-Kool Бесцветное, ветровое Оттеночное ветровое Koolof ветровое Пропускание солнечного излучения, % 57 41 43 77 54 41 Отражение видимого света, % 7 6 8 8 7 10 Отражение солнечного излучения, % 6 5 6 7 6 31 Пропускание УФ, % 58 56 33 25 20 19 Detag, Германия Cudo-Auresin Cudo-Gold Cudo-Bronze Cudo-Gray Стекла с однослойным покрытием оксидами металлов Thomas Bennet Ltd Великобритания Размер стекла 1,8 х 3,6 м. Предназначено для стеклопакетов и триплекса Gaverbel, Бельгия Stopray Стеклопакеты из двух таких стекол задерживают 62-87% солнечного излучения Ford Motor Co, США Sanglass Reflective Bronze 4 типа стекол: зеленого, бронзового, серого оттенка Pover lite Стекло для гемостанций, высокий уровень пропускания излучения Сан-Гобен, Франция, Германия, Бельгия, Швеция, Нидерланды, Испания, Австрия Антели Кул лайт Твердые солнцеотражающие покрытия Sehott, Германия Colorex Двухстороннее одно- и многослойные покрытия на стекле по золь-гель технологии. Размер листов: 3,15 х 2,1 м, толщина: 4-8 мм. Предел прочности растяжения: 90 МПа, сжатия: 900 МПа, Коэффициент теплопроводности: 112 Вт/(м2 К); коэффициент теплоизоляции при толщине 6 мм: 5,8 Вт/(м2 К); звукоизоляционная способность: 28 дБ при толщине стекла 6 мм Каули Хили, США Antisun Стекло толщиной до 12 мм бронзового и серого цвета с ограничением пропускания солнечного излучения Muller Pontata Biver Thermofloat Италия St.Gobain До 20% стекла идет на экспорт 5 заводов производят более 300 тыс м2/ год стекла. 4 завода — более 100 тыс м2/год и 13 заводов — более 1,3 млн м2/год. В основном, теплоотражающее стекло с центром сбыта на юге Италии Электрообогреваемые стекла PPG Industries, США Hested Twinolow Стекло толщиной 6,85 мм типа Solarban Необходимо отметить, что в теплопоглощающих стеклах, окрашенных в массе, при их эксплуатации наблюдаются значительные температуры, что приводит к перегреву и дополнительному напряжению. Если в прозрачном флоат-стекле толщиной 6,3 мм при эксплуатации напряжение составляет 1,4 МПа, то, например, в стекле “Solar” аналогичной толщины величина напряжения достигает 4,5 МПа. По данным Американского Общества Инженеров снижение затрат на отопление и кондиционирование в % от общего содержания здания составляет: Флоат-стекло Теплопогло- щающее стекло Стекло с тепло- отражающим покрытием Стеклопакет однокамерный 18-22 18-27 25-100 Стеклопакет двойной 25-29 25-45 25-100 Пиролиз — технологический процесс, основанный на том, что на горячую (500-590°С) ленту флоат-стекла в ППУ или первой зоне печи отжига непрерывно наносится вещество, которое при контакте со стеклом в силу достаточной температуры разлагается, и в виде оксидов металлов TiO2, SnO2, Fe2O3, In2O3 и т.д. адгезирует с поверхностью стекла. Вид оксида покрытия определяет состав наносимого вещества. Недостаток данного процесса в том, что образуются продукты разложения вещества при его контакте с лентой флоат-стекла, удаление которых представляет определенную сложность. Относительная неравномерность распределения покрытия по ширине ленты усложняет процесс синтезирования вещества для нанесения покрытия. Покрытие “твердое”, устойчивое к механическим и атмосферным воздействиям. Стекло с покрытием можно гнуть, закалять и вводить в многослойные системы. В таблице 3 представлены свойства стекол с покрытием. В настоящее время в Украине ассортимент изделий из стекла для строительства крайне ограничен, и производство в значительной степени обновляется, расширяется, совершенствуется с учетом и использованием опыта и технологий передовых производителей зарубежья. Поэтому весьма важно знать опыт зарубежных производителей стеклопакетов. Данная работа рассматривает технологии производства стеклопакетов. Однокамерный стеклопакет толщиной 12-15 мм при использовании флоат-стекла толщиной 6 мм дает звукоизоляцию 28-29 дб, двухкамерный с этим же стеклом — 30-31 дБ. Светопропускание однокамерного стеклопакета с флоат-стеклом толщиной 5-6 мм составляет 81-82 %, двухкамерного с таким же стеклом — 73-75%. Прочность однокамерного стеклопакета с вакуумным зазором 12-20 мм и флоат-стеклом толщиной 5-6 мм составляет 90-100 МПа. Таблица 4. Свойства стеклопакетов при использовании обычного флоат-стекла и модифицированного. Вид стекла, используемого в стеклопакете Светопро- пускание, % Распределение тепловой солнечной энергии, % Коэфф. тепло- передачи Вт/(м2К) Коэфф. солнце- защиты Вт/(м2К) пропускание отражение поглощение свойства стеклопакета коэффициенты тепло- и солнцезащиты Бесцветное стекло с покрытием Solarcool 35 34 29 27 3.12 0.50 Стекло Solarbronze с покрытием Solarcool 20 20 24 51 3.12 0.33 Прозрачное стекло с покрытием Solarban 575 20 10 50 40 1.98 0.35 Стекло Solarbronze с покрытием Solarban 550 20 17 15 98 2.73 0.30 Стекло Solargray с покрытием Solarcool 14 22 29 19 3.12 0.35 Прозрачное стекло с покрытием Solarban 480 14 11 20 69 2.55 0.29 Прозрачное стекло с покрытием Solarban 480 20 12 30 58 2.69 0.22 Стекло Solex 65 35 6 59 2.82 0.54 Стекло Solargray 37 35 6 59 2.82 0.54 Стекло Solarbronze 45 35 6 59 2.82 0.54 Стекло Graylite 28 48 6 46 2.82 0.68
add company