ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕЕ СТЕКЛО И СТЕКЛОПАКЕТЫ

В соответствии с рядом нормативных документов к светопрозрачным ограждающим конструкциям предъявляются определенные требования как по теплосбережению, так и свето-пропусканию [1].

В настоящее время в России интенсивно развивается технология производства стеклопа-кетов, свойства которых во многом определяются техническими характеристиками комплек-тующих, и в частности, параметрами используемого стекла. Одними из основных параметров являются оптические характеристики, такие как светопропускание, поглощение, коэффициенты отражения поверхностей и т.п. Cуществует множество способов модификации оптических свойств поверхности, таких как напыление различных окислов, окрашивание и т.п. На рынке России за последнее время появилось большое количество так называемого тонированного стекла, которое используется в основном из эстетических соображений, без учета его эксплуа-тационных свойств. Такое непродуманное его использование может привести к тому, что при-меняемая конструкция может ухудшить условия обитания внутри помещения.

В [2] проведен математический анализ энергооптических характеристик большой но-менклатуры стекол, как отечественных, так и ряда европейских фирм, реализующих свою про-дукцию на российском рынке. Как явствует из анализа статьи, в работе рассмотрены в качестве теплосберегающих стекол, главным образом, стекла с "твердыми" покрытиями. Этот термин в основном характеризует так называемые пиролитические покрытия с излучательной способно-стью на уровне 0,1 - К-стекло (либо Low-E). Но помимо К-стекла в настоящее время разработа-ны стекла с "мягкими" покрытиями, имеющие излучательную способность на уровне 0,025-0,04 - i-стекло (либо Double Low-E), обладающие еще более улучшенными энергосберегающими свойствами.

Тенденция развития производства энергосберегающего стекла показывает, что в на-стоящее время доля i-стекла, например, на рынке США, составляет около 40%. По прогнозам к 2005 году эта величина составит около 90% от общего количества выпускаемого оконного стекла [3]. Именно i-стекло нейтрального цвета станет мировым стандартом в остеклении зда-ний. Приоритет в Европе в производстве наиболее качественных i-стекол несомненно принад-лежит немецкому концерну INTERPANE.

Придание энергосберегающих свойств стеклу связано с нанесением на его поверхность низкоэмиссионных оптических покрытий, в связи с чем само стекло получило название низко-эмиссионного. Именно эмиссивитет поверхности определяет излучательную способность (у обычного стекла составляет e = 0,83), а следовательно, и способность как бы "отражать" обрат-но в помещение тепловое излучение. При этом стекло с оптическим покрытием, имеющим зна-чение эмиссивитета e = 0,04, "отражает" обратно в помещение свыше 90% тепловой энергии, выходящей через окно.

Помимо улучшенных теплофизических характеристик, такое стекло имеет хорошие оп-тические параметры. Так оптическая чистота пропускания и наблюдения R2 в видимой области практически не отличается от аналогичного параметра для обычного стекла. В отличие от "мяг-кого" покрытия, "твердые" покрытия имеют неотъемлемую слабую поверхностную дымку, особенно заметную при ярком освещении. Окно с таким стеклом выглядит, как вымытое гряз-ной водой. Оценка нейтральности по шкале от 0 (черный) до 100 (нейтральное) показывает, что стеклопакет из обычного стекла имеет этот коэффициент на уровне 99, а с i-стеклом - порядка 98, т.е. практически стеклопакеты неотличимы визуально.

Отметим также эксплуатационные характеристики стеклопакетов с К-стеклом и i-стеклом. Так величина Кv (коэффициент теплопроводности) для обычного однокамерного стек-лопакета равна 3,0 Вт/м^{2 0}К, с К-стеклом - 1,9 Вт/м^{2 0}К, а с i-стеклом - 1,2 Вт/м^{2 0}К, следова-тельно, стеклопакет с i-стеклом на 37% экономичнее по теплосбережению, чем стеклопакет с К-стеклом.

Величина Кeq (энергетический баланс) на южной стороне фасада для обычного стеклопа-кета имеет значение порядка 1,48 Вт/м^{2 0}К, для стеклопакета с К-стеклом 0,46 Вт/м^{2 0}К, а для стеклопакета с i-стеклом эта величина отрицательная и составляет -0,04 Вт/м^{2 0}К. Фактически это означает энергетический выигрыш.

Если приведенные характеристики неподготовленному читателю мало о чем говорят, то данные по практическим эксплуатационным характеристикам позволяют сделать осознанный выбор между различными типами стекол.

Так, например, при наружной температуре -26 ⁰С и температуре в помещении +20 ⁰С температура на поверхности стекла внутри помещения будет +5,1 ⁰С у обычного стеклопакета, +11 ⁰С у стеклопакета с К-стеклом и +14 ⁰С с i-стеклом. Это означает, что режим нагрева помещения может быть изменен, т.к. для нагревательной системы нет необходимости компенсировать значительную "холодную" зону вблизи окна. Эта зона вблизи обычного остекления приводит к так называемым "сквознякам", связанным с конвективными потоками холодного воздуха. Применение стеклопакетов с i-стеклом позволяет устранить эффект "сквозняка" и существенно повысить комфорт в помещении.

Характерными представителями i-стекла являются стекла марки "iplus" и "ipasol" про-изводства немецкой фирмы INTERPANE. Покрытия на этих стеклах представляют из себя многослойную структуру из пленок серебра и окислов висмута.

Различие между этими двумя типами стекла заключаются в их функциональных возможностях. Если функцией "iplus" является в основном теплосбережение, то "ipasol", помимо теплосберегающих функций, является к тому же эффективным фильтром для прямого солнечного излучения. Последнее особенно важно в жаркий летний период, т.к. позволяет экономить энергию на кондиционирование помещений. Оценка показывает, что энергозатраты на кондиционирование летом превосходят в 2-3 раза энергозатраты на отопление в зимнее время. Наилучшие образцы стеклопакетов со стеклом "ipasol" позволяют снизить поступление солнечной энергии в помещение до 23% при степени остекления на уровне 20-30% от площади пола. У обычного стеклопакета эта величина лежит на уровне 83%.

В данной статье мы приводим сравнительные оптические и теплофизические характеристики стекол марки "iplus" u "ipasol" подобно тому, как это используется в программе Window 4.1 (без спектров) - таблица 1, где

•  Tsol - коэффициент пропускания солнечного излучения,
•  Rsol 1 - коэффициент отражения солнечной энергии 1-ой поверхностью,
•  Rsol 2 - коэффициент отражения солнечной энергии 2-ой поверхностью,
•  Tvis 1 - коэффициент пропускания в видимой области,
•  Rvis 1 - коэффициент отражения в видимой области 1-ой поверхностью,
•  Rvis 1 - коэффициент отражения в видимой области 1-ой поверхностью,
•  Tir - коэффициент пропускания в ИК-области (> 5 мкм),
•  Emis 1 - излучательная способность 1-ой поверхности,
•  Emis 2 - излучательная способность 2-ой поверхности,
•  Cond - теплопроводность стекла (Вт/м К),
•  THICK - толщина стекла (мм).

Таблица 1

					Thick, mm		Tsol		Rsol				Tvis				Rvis				Tir		Emis		Cond W/m-K
								1		2	1		2	1		2
	1.		ipasol blau	6,0	0,211	0,283	0,455	0,435	0,084	0,292	0,0	0,840	0,037	0,9
	2.	ipasol silber	6,0	0,338	0,314	0,284	0,423	0,308	0,199	0,0	0,840	0,092	0,8
	3.	ipasol solar	6,0	0,378	0,221	0,243	0,546	0,126	0,066	0,0	0,840	0,070	0,8
	4.	ipasol neutral	6,0	0,274	0,281	0,398	0,572	0,069	0,103	0,0	0,840	0,037	0,9
	5.	ipasol silber	6,0	0,402	0,305	0,360	0,575	0,278	0,236	0,0	0,840	0,092	0,8
	6.	ipasol grun	6,0	0,238	0,082	0,464	0,607	0,054	0,039	0,0	0,840	0,025	0,8
	7.	ipasol sofia	6,0	0,524	0,208	0,276	0,759	0,077	0,092	0,0	0,840	0,092	0,8
	8.	iplus neutral R	4,0	0,526	0,330	0,237	0,836	0,059	0,055	0,0	0,048	0,840	0,8

На основании этих данных можно рассчитать свойства стеклопакета, как в отношении энергосбережения, так и оптических характеристик, которые особенно важны в летний период.

В таблице 2 приведены эксплуатационные характеристики некоторых стеклопакетов с использованием вышеупомянутых стекол, где

• g - солнечный фактор, характеризующий прохождение солнечной энергии в помещение,
• Кv - коэффициент термического пропускания (по нормам DIN 52619),
• Sh - коэффициент затенения,
• Т - коэффициент светопропускания,
• R - светоотражение снаружи.

Следует отметить, что современные требования к остеклению подразумевают не только знание вышеперечисленных параметров, но и таких параметров, как цветовые характеристики в отраженном свете, пропускание ультрафиолетовых лучей, поглощение солнечной энергии внешней и внутренней поверхностями стеклопакета и т.д.

Таблица 2
Конструкция стеклопакета 6 х 16 х 4 с заполнением аргоном

	Тип стеклопакета				g		Kv		Sh		T		R
	Neutral		52/29	29	1,1	36	52	10
	Blаu	40/23	23	1,1	29	40	10
	Natura	66/34	34	1,1	43	66	11
	Silver	39/33	33	1,3	41	39	32
	Silver	53/39	39	1,3	49	53	31
	Silver	56/45	45	1,1	56	56	32
	Green	55/27	27	1,1	34	55	9
	Sofia	69/50	50	1,3	63	69	13
	Sofia	59/45	45	1,1	56	59	13

В таблице 3 приведены более полные характеристики трех типов стеклопакетов, рекла-мируемые в настоящее время фирмой INTERPANE.

			ipasol neutral 52/29		ipasol nature 66/34		ipasol blue 40/23
	Светопропускание, %	52	66	40
	Отражение внешнее, %	10	11	10
	Отражение внутреннее, %	17	12	33
	Цветовой индекс Rа
	Пропускание	92	95	95
	Отражение	97	94	70
	Пропускание ультрафиолета, %	6	5	4
	Пропускание солнечной энергии, %	26	31	20
	Отражение солнечной энергии, %	27	33	27
	Поглощение солнечной энергии
	внешней поверхностью, %	46	35	52
	внутренней поверхностью, %	1	1	1
	Солнечный фактор, %	29	34	23
	Коэффициент затенения, %	36	43	29
	Коэффициент термического пропускания (теплопроводности), Вт/м2 К	1,1	1,1	1,1

В настоящее время стеклопакеты с такими стеклами серийно выпускаются на предпри-ятии "Инкомстекло".

Литература

1. В.К. Савин. Окна для массового строительства жилых зданий в Москве и Московской области. "Окна и двери", № 2, 1997, стр.21.
2. А.Г. Чесноков, С.А. Чесноков. Анализ оптических и тепловых характеристик вариантов ос-текления. "Окна и двери", № 5, 1997, стр.10.
3. Тезисы докладов 5-ой Международной конференции по архитектурному и автомобильному стеклу. Тампере, Финляндия, 1997 г.
4. А.М. Иванов, А.А. Прокофьев, И.А. Румянцева, А.Н. Щуров. Свойства стеклопакетов с теп-лосберегающим покрытием. "Окна и двери", № 5, 1997, стр.14.
5. "Gestalten mit Glass". Справочник INTERPANE.