wrapper

Энергоэффективный дом

1. Окна и стеклопакеты

Распространенные на сегодняшний день теплоизолирующие системы остекления внешне очень похожи на стеклопакеты, которые были распространены в 1960 — 1980 гг. И те, и другие имеют двойное остекление, где стекла, отстоящие друг от друга на расстояние от 8 до 20 мм, объединены друг с другом в стеклопакет с помощью охватывающего профиля. Промежуток между стеклами современной теплоизолирующей системы заполняется одним из инертных газов, теплопроводность которых значительно ниже, чем у использовавшегося ранее осушенного воздуха.

Современные системы отличаются от стеклопакетов старого образца тем, что в них используются так называемые "энергосберегающие" стекла. Внутренняя сторона ближнего к комнате стекла покрыта так называемым низкоэмиссионным оптическим покрытием — тонким, прозрачным, нейтральным по цвету и почти невидимым слоем электропроводящего металла. Это покрытие защищается вторичным покрытием, в качестве которого используется слой оксида металла. Низкоэмиссионное покрытие отражает тепловой поток, исходящий из помещения. Эти тонкие слои создаются из электропроводящих металлов, таких, как золото, серебро, медь или алюминий. Они, как уже говорилось, имеют нейтральный цвет и уменьшают теплоизлучающую способность (Эмиссивитет) поверхности стекла.

Эмиссивитет — это мера способности какой-либо поверхности поглощать или терять тепло. Принято оценивать эмиссивитет по шкале от 0 до 1 (или от 0 до 100%). Чем выше значение эмиссивитета по этой шкале, тем быстрее поверхность теряет тепло (соответственно, тем худшим эмитентом тепла она является). Чем ниже значение эмиссивитета по этой шкале, тем медленнее поверхность теряет тепло (см. http://oknasmart.ru/catalog.php?view=17).

2. Низкоэмиссионное стекло 

Для сравнения — эмиссивитет поверхности обычного стекла составляет ε = 0,9, а эмиссивитет поверхности стекла с "твердым" покрытием ε = 0,17. Данные коэффициенты показывают, что обычное стекло имеет высокий эмиссивитет 0,9 и поэтому является плохим изолятором, потому что быстро теряет тепло. Низкоэмиссионное стекло имеет эмиссивитет 0,17. Это — очень низкое значение, такое стекло теряет тепло медленно, и поэтому является хорошим изолятором.

Серебро имеет самый низкий эмиссивитет (ε = 0,1), в то время как поверхность обычного стекла с показателем ε = 0,84 превышает его более чем в восемь раз. Чтобы исключить образование пятен на тонком слое серебра, он располагается между двух вторичных полуслоев — связующего слоя, обладающего хорошей адгезией к стеклянной подложке, и поверхностного слоя, состоящего из оксидов олова, цинка, титана или висмута.

Низкоэмиссионное стекло бывает следующих видов:

  • К-стекло — это высококачественное стекло с низкоэмиссионным покрытием, нанесенным на одну поверхность стекла в течение его производства флоат-методом. Флоат-стекло - названо так именно благодаря процессу производства, где главная роль отдана флоат-ванне. В этой ванне находится расплавленное олово, и так как стекло легче, чем олово, оно течет по его поверхности, тем самым поверхность стекла полируется, становясь абсолютно гладкой и ровной. Многоступенчатое металлизированное покрытие методом пиролиза наносится на поверхность стекла в момент, когда стекло все еще имеет очень высокую температуру (более 600 °С). Так как стекло представляет собой вещество, молекулы кристаллической решетки которого при такой температуре сильно удалены друг от друга, то происходит проникновение молекул металлизированного покрытия вглубь кристаллической решетки стекла. Покрытие как бы ламинируется слоем стекла, что делает его очень устойчивым, чрезвычайно механически прочным и постоянным. Такое покрытие принято называть "твердым". Низкоэмиссионное покрытие К-стекла не помутнеет, не облетит и не разрушится с течением времени.
  • И-стекло — это высококачественное стекло с низкоэмиссионным покрытием, нанесенным на одну поверхность стекла в условиях вакуума, методом катодного распыления в магнитном поле металлосодержащих соединений, обладающих заданными избирательными свойствами. На стекло флоат наносится слой серебра, а в качестве вторичного покрытия — оксид титана. Данные пленки, нанесенные на стекло, носят название "мягких покрытий". Существенным недостатком стекла является низкая химическая устойчивость покрытия. Это объясняется тем, что для реализации явления интерференции (с целью получения прозрачного покрытия) пленки (в данном случае серебро и оксид титана) наносят строго определенной толщины, в результате чего они имеют неплотную структуру и "прозрачны" для атмосферной влаги и воздуха, которые окисляют серебро. Покрытие теряет свои эмиссионные свойства. Отсюда и особые требования к И-стеклу. Хранение в герметичной упаковке и ограниченный срок монтажных работ в открытой среде. Вместе с тем в среде инертного газа материал покрытия на И-стекле защищен от окислительного воздействия кислорода воздуха и работоспособен вплоть до разгерметизации стеклопакета.

Нанесение низкоэмиссионного покрытия на "энергосберегающие" стеклопакеты позволяет сочетать высокую свето- и энергопроницаемость (g-Wert) с оптимальным значением коэффициента теплопередачи (U-Wert). Этот "коэффициент энергопроницаемости" - U-Wert (анг. - Solar Heat Gain Coefficient или Solar Factor) определяет, сколько процентов солнечного излучения (как света, так и тепла), поглощаемого стеклом, попадает внутрь помещения и может быть полезным. Так, вы можете определить, каково поступление пассивной солнечной энергии через стекло. При низких значениях коэффициента g (< 0,4) отпадает необходимость установки штор или солнцезащитных жалюзи. См. http://en.wikipedia.org/wiki/Solar_gain.

При солнцезащитном остеклении обычно пытаются обеспечить высокую светопроницаемость при как можно более низкой энергопроницаемости, одновременно поддерживая коэффициент теплопередачи как можно более низким. При энергетической реконструкции жилых помещений солнцезащитное остекление используется редко, например, для больших мансардных окон, устанавливаемых на скат крыши, ориентированной на юг или запад. В большинстве случаев предусматривается временная защита от солнца.

 

3. Энергетические потоки в области окна при различных типах остекления

 

Таблица 7.3 Энергетические потоки в области окна при различных типах остекления

Энергетические потоки

Потоки в области окна

4. Излучение

В табл. 7.3 вкратце описаны различия в энергетических потоках в области окна при различных видах остекления. Поток солнечной энергии, так называемая полная радиация состоит примерно на 52% из видимого света и на 48% — из невидимых инфракрасного (IR) и ультрафиолетового (UV) излучений. Часть излучения, падающего на оконное стекло, будет им абсорбирована, иначе говоря, эта часть излучения будет поглощена стеклом и в виде теплового излучения распространится в обе стороны (вторичная теплоотдача наружу и вовнутрь помещения).

Еще часть излучения будет отражена от поверхности стекла (отражение), и, наконец, большая часть излучения пройдет через стекло (пропускание). Если излучение, проходящее через стекло в помещение, попадает на массивный элемент, оно преобразуется в тепловую энергию и в виде длинноволнового инфракрасного излучения отражается обратно. Когда этот тепловой поток попадает на остекление, он отражается обратно в комнату металлооксидным слоем.