О стекле, стеклопакетах и окнах

О стекле, стеклопакетах и окнах

 

1. Основные виды архитектурных стекол

1.1. Листовое стекло

Листовое стекло – прозрачное натрий-кальций-силикатное стекло, изготавливаемое методами флоат или вертикального вытягивания без какой-либо дополнительной обработки поверхностей.

При этом процессе, стекло поступает из печи плавления в горизонтальной плоскости в виде плоской ленты через ванну с расплавленным оловом на дальнейшее охлаждение и отжиг.

Преимуществами этого метода по сравнению со всеми предыдущими является:

• стабильная толщина стекла

• высокое качество поверхности стекла, не требующее дальнейшей полировки

• отсутствие оптических дефектов в стекле

• высокая производительность

В принципе, практически все известные марки стекла производятся флоат-методом, однако, в связи с бурным развитием стекольной отрасли, термин «флоат-стекло» применяется в основном для обозначения простого прозрачного стекла без специальных добавок и примесей.

1.2. Химически просветленное стекло

Химически просветленное стекло – флоат-стекло с повышенной светопропускающей способностью. Стекло имеет в своем составе пониженное количество железа, вследствие чего отсутствует зеленоватый оттенок присущий обычному листовому стеклу.

1.3. Солнцезащитное стекло

• Тонированное в массе

Тонированное стекло – окрашенное в массе стекло, тонированное с помощью оксидов металлов, придающих определенный оттенок стеклу, в момент, когда стекло находится в расплавленном состоянии. Наиболее распространены цвета: бронза, серый, голубой и зеленый. Такие стекла, как правило, обладают высоким коэффициентом поглощения солнечной энергии, что может привести к термошоку. Поэтому при производстве фасадных конструкций тонированные в массе стекла следует подвергать предварительном упрочнению (закалке).

• С солнцезащитным покрытием

Солнцезащитное стекло – стекло с отражающим покрытием, представляющее собой листовое бесцветное или тонированное стекло, одна из сторон которого имеет тонкий прозрачный слой металлического напыления (оксиды металлов). Наносимое покрытие, как правило, состоит из нескольких слоев, состав которых определяет основные отражающие характеристики стекла и его оттенок.

1.4. Энергосберегающее стекло

Энергосберегающее стекло – стекло с низкоэмиссионным покрытием, нанесенным на одну поверхность стекла в течение его производства методом пиролиза (К-стекло, покрытие «твердое»), либо в условиях вакуума методом катодного распыления в магнитном поле (И-стекло, покрытие «мягкое»);

Высокие теплоотражающие свойства, эксплуатационные и технические характеристики придают стеклу многослойное покрытие – пленка металлического серебра (золота, меди), размещенная между слоями оксидов металла (олова, кремния, титана). В качестве металлического покрытия используют чаще всего серебро, реже золото и медь. Это связано с трудностью нейтрализации их очень сильного отражающего цвета. Строение атома серебра являются достаточными, чтобы обеспечить высокое отражение (более 70 %) теплового излучения обратно в помещение и препятствовать абсорбции теплового излучения в массу стекла, за счет чего в конечном результате обеспечивается значительное уменьшение прохождения тепловых потоков сквозь стекло. Пленку серебра размещают между двумя слоями оксидов металлов. Внутренний подслой наносят для увеличения адгезии серебра к стеклу. Внешний подслой является просветляющим, благодаря чему значительно возрастает светопропускание стекла с покрытием (выше 70 %).

 

 

Рисунок 1. Структура современных низкоэмиссионных покрытий

1 – флоат-стекло; 2 – слой NA+, блокирующий диффузию; 3 – слой оксида

олова SnO2; 4 – адгезионный слой; 5 – блокирующие (фиксирующие) слои; 6 –

слой серебра; 7 – покрывающий слой.

 

Функция энергосбережения чрезвычайно важна, так как обеспечивает выгодность остекления в экономическом и экологическом аспектах (снижение потребления энергии на отопление помещений и, соответственно, неблагоприятного воздействия на окружающую среду) и снижение тепловых потерь через остекление.

1.5. Многофункциональное стекло

Многофункциональное стекло – стекло с напылением, содержащим серебро, нанесенным магнетронным или пиролитическим способом, сочетающее в себе функции энергосберегающего и солнцезащитного стекла.

2. Специальные стекла

2.1. Ламинированное стекло (триплекс)

Это конструкция состоящая из двух (или более) листов стекла соединенных между собой при помощи одного или нескольких слоев специальной пленки или полимера. Ламинированное стекло является безопасным и может (в зависимости от своей структуры) соответствовать различным классам защиты от проникновения в помещения, а также пуле- и взрывостойкости.

Такое стекло также улучшает звукоизоляцию помещения (особенно при использовании специальных шумопоглащающих пленок) и обеспечивает защиту от ультрафиолетового излучения.

Ламинированное стекло может выпускаться с использованием прозрачной пленки, а также цветной (матовой или прозрачной различных цветов), или декоративной

2.2. Огнестойкое стекло

Огнестойкое стекло подразделяется на классы (по EN 357-1):

• Класс Е – огнегерметичность. Способность системы сдерживать напор пламени, дыма и горячих газов в течение времени, определенного в классификации.

• Класс ЕW – Огнегерметичность плюс ограниченная радиация теплоизлучения. Способность системы к сохранению огнегерметичности и к ограничению теплоизлучения до уровня 15кВт/м2 на расстоянии 1м от ограждении в течение времени, определенного в классификации.

• Класс ЕI – Огнегерметичность и изоляционная способность.

Способность ограждения к задержанию проникновения теплоизлучения. Рост температуры на ненагреваемой поверхности стекла не может превысить 140°С (средняя величина) и 180°С (максимальная величина в одной точке).

Так, если стекло обеспечивает защиту от пламени и газов в течении 30 мин., его обозначают E30; если стекло дополнительно обеспечивает и защиту от высоких температур, оно обозначается EI30, и т.д.

2.3. Электрохромное стекло

Это ламинированное стекло, в состав которого есть специальная пленка, в которую включены мельчайшие частички жидкого кристалла, подключенного к самостоятельному источнику питания. Как и в любом ламинированном стекле, эта пленка соединена со стеклом посредством двух прослоек PVB. В обычном состоянии жидкие кристаллы неупорядочены, и вследствие их беспорядочной ориентации рассеивают свет во всех направлениях. В этом состоянии стекло выглядит молочно-белым и абсолютно непрозрачным. Под влиянием приложенного электрического тока жидкие кристаллы приобретают закономерность в расположении и стекло становиться полностью прозрачным. Переключение между прозрачностью и непрозрачностью происходит практически моментально и может повторяться неограниченное количество раз.

Спектр применения электрохромного стекла очень широк. Это офисные перегородки, витрины магазинов, салонов и демонстрационных залов.

2.4. Самоочищающееся стекло.

Самоочищающееся стекло — это стекло со специальным покрытием на основе оксида титана, обеспечивающим самоочистку от органических загрязнений. Покрытие напыляется на поверхность готового еще не остывшего стекла, придавая ему два новых свойства:

• поверхность стекла становится гидрофильной — попавшая на стекло вода не собирается каплями, а равномерно смачивает поверхность.

• покрытие обеспечивает каталитическое разложение органических загрязнений под действием естественного ультрафиолетового излучения солнца (так называемый фотокаталитический процесс).

Благодаря этим уникальным свойствам покрытие интенсивно разлагает попавшую на него грязь, не давая ей плотно сцепляться с поверхностью стекла. Все загрязнения легко смываются дождем, так как гидрофильность покрытия обеспечивает равномерное растекание дождевых капель. После высыхания на стекле не остается потеков и пятен.

2.5. Антибликовые стекла

Стекло со специальным покрытием (или специальной химической обработкой), которое «убирает» эффект отражения света, делая свет рассеянным, позволяя таким образом прекрасно просматривать сквозь него все изображения. Это позволяет добиться эффекта «отсутствия» стекла в проеме, т.к. оно становится практически незаметным для человеческого глаза. Такое стекло идеально подходит для остекления витрин магазинов, а также может быть использовано в рамах для картин.

2.6. Декоративные стекла

Это стекла, предназначенные в основном для внутренней отделки помещений, например, для использования в качестве перегородок. К декоративным стеклам относятся разного рода узорчатые, матовые стекла, а также зеркала.

Все эти стекла предоставляют разнообразные возможности для оформления помещений:

• Эффект увеличения помещения;

• Эффект осветления помещений;

• Маскирующий эффект (скрытие нежелательных элементов

интерьеров);

• Облагораживающий эффект.

3. Фасадное остекление

Фасадное остекление — это архитектурные решения, для которых характерно масштабное применение стекла.

Фасадная система – система оконных профилей и других элементов, специально, разработанная для создания сплошного остекления как на отдельных участках фасада здания, так и по всей его плоскости.

Классификация фасадных систем

3.1. По применяемым материалам фасадных профилей: алюминий, сталь и ПВХ.

Профильные системы из поливинилхлорида, обладающие значительным коэффициентом температурного расширения и малой жесткостью рамных элементов, определяемой технологией их изготовления, имеют очень ограниченные возможности при применении их в фасадных системах. ПВХ в этой области уступает алюминию и стали почти по всем показателям, за исключением более высоких теплозащитных качеств. Также существуют ограничения по размерам элементов, установленные производителями пластиковых профилей, что не позволяет делать остекление большими элементами.

Основное распространение в связи с этим получили именно алюминиевые системы профилей из-за неподверженности к температурным деформациям, гибким возможностям размеров, прочности, небольшой массы, а также невысокой стоимости продукции, что выгодно отличает данный профиль от профиля, выполненного из стали.

Стальной профиль используется реже, например, в огнестойких конструкциях, а также в случаях повышенных требований к несущей способности.

3.2. По теплоизолирующей способности: теплые, холодные и тепло-холодные.

Теплые фасады – фасады, которые отвечают повышенным требованиям теплоизоляции. Это достигается за счет применения в структуре остекления низкоэмиссионных стекол и алюминиевых фасадных профилей, со специальными пластмассовыми термовставками между внутренней и наружной поверхностью профиля. В практике, иногда под теплым фасадом понимается фасад из «сэндвича»: стекло комбинируется с находящимися позади стекла слоем теплоизоляции и слоем пароизоляции (например, алюминиевыми панелями) в единый (сэндвичеобразный) элемент.

Этот элемент используется в конструкции фасада как единое целое и крепится, например, с помощью прижимных планок.

Тепло-холодный фасад используется тогда, когда необходимо реконструировать существующее здание, которое имеет в вертикальных стенах оконные проемы. При этом стеклянная стена навешивается поверх существующей ограждающей конструкции, и крепление фасада происходит не к перекрытиям, а к парапетным частям здания. В этом случае применение теплой конструкции всего навесного фасада является избыточным. В области оконных проемов навесной фасад должен быть теплым (здесь он выполняет все функции стандартного окна), а в области глухих простенков - холодным (декоративная функция). Именно из-за этого четкого разделения областей фасад и назвали «тепло-холодным».

В теплых областях должна быть предусмотрена гидро- и пароизоляция оконных проемов. В холодных же областях остекление ведется не стеклопакетами, а стеклами. И за ними может образовываться конденсат, который должен испаряться. Поэтому холодные области необходимо обязательно проветривать. Между стеклом и стеной здания оставляется некоторый зазор, и в этом промежутке образуется каминный эффект - вытяжка. И вся влага, которая образовалась в результате сезонных или дневных температурных колебаний, вытягивается вверх. Это является особенностью системы, можно сказать, ее краеугольным камнем.

Холодные фасады – это фасады с использованием обычных, не теплоизолирующих профилей. Обычно в них применяется одинарное остекление.

3.3. По конструктивному исполнению: стандартные стоечно-ригельные, структурные, полуструктурные, планарные (спайдерные).

Стандартная стоечно – ригельная система образуется несущими стойками и поперечинами (ригелями), соединенными при помощи специального элемента. Нагрузка от собственного веса остекления воспринимается опорным элементом, через который передается на ригель или стойку. Наружная плоскость навесных ригелей и стоек выходит за плоскость остекления, поэтому стоечно – ригельные фасады и отличаются наличием выраженного поэлементного членения.

Различный дизайн таких фасадов достигается как за счет конструкторских решений стоечно-ригельных систем, так и за счет декоративных крышек и прижимных планок, цвет и форма которых является важным элементом архитектурной композиции.

Заполнение ячеек между несущими конструкциями может осуществляться глухим остеклением или открывающимися окнами.

Структурные фасады представляют собой сложные конструктивные системы, основной идеей которых является создание сплошной гладкой поверхности остеклении с минимально выраженным членением. При помощи специальных силиконов стеклопакеты клеятся к специальной раме, которая затем крепится к несущему каркасу, и элементы стоечно – ригельной системы полностью находятся за плоскостью остекления.

В системах структурного остекления все участки стеклопакета, включая его краевые зоны, находятся в одинаковых условиях работы по отношению к температурным деформациям. В отличие от стандартных фасадов, структурные не имеют выраженных мостиков холода, так как металл практически не соприкасается с наружным воздухом. К преимуществам также относится и возможность монтажа таких фасадов изнутри помещения

Полуструктурные фасады занимают промежуточную позицию и отличаются наличием видимых алюминиевых кромок, обеспечивающих механическую прочность. Такая система представляет собой механическое удерживание или горизонтальных, или вертикальных сторон остекления с прижимными планками, а две другие стороны приклеиваются силиконом к поддерживающей структуре

Планарные (спайдерные) фасады. Последним словом в технологии остекления фасадов является спайдерное остекление, которое основано на точечном креплении светопрозрачных элементов. Главный конструктивный элемент системы напоминает паука, представляя собой высоколегированный стальной кронштейн с прекрасными декоративными свойствами. Кронштейн воспринимает нагрузку во всех точках крепления равномерно, а все крепежные точки имеют одинаково «упругую» конструкцию. Точечный эластичный зажим кронштейна прекрасно компенсирует температурные расширения стекла. Возможны три основных способа крепления стеклопакета в конструкции: внутреннее и наружное стекло крепится болтом; внутреннее стекло крепится на болтах и фиксируется на конструкции, в то время как внешнее держится за счет специального вторичного герметика; внутреннее стекло приклеивается к болту силиконом без сверления отверстия.

Светопрозрачные элементы являются самой дорогостоящей частью спайдерного остекления. В качестве таких элементов широко применяется триплекс, закаленное стекло и стеклопакеты. В спайдерных конструкциях непосредственно с внешней средой контактирует стекло, которое практически не меняет своих свойств, поэтому можно рассчитывать на весьма длительный срок службы фасада. Закаленное стекло проходит специальный тест на ускоренное старение материала. Стекло, выдержавшее испытания, гарантированно не разрушится в течение всего времени эксплуатации.

Необходимо подчеркнуть, что планарное остекление нельзя рассматривать как набор отдельных светопрозрачных элементов, герметиков и металлических конструкций. Все элементы планарного остекления составляют единую систему, которая проектируется и рассчитывается индивидуально для каждого конкретного объекта в зависимости от его назначения, расположения, предполагаемых нагрузок, климата и так далее.

Несомненным достоинством планарного остекления является то, что оно позволяет создавать конструкции с максимальной прочностью, прозрачностью, светопропусканием, ощущением пространства.

К преимуществам планарного остекления можно отнести то, что оно создает большие возможности для творчества архитекторов, так как может быть расположено практически в любой плоскости: вертикально, горизонтально, с любым углом наклона. Единственным ограничением для горизонтального остекления является требование наклона минимум в 30° для исключения скопления воды на поверхности стекла.

Силиконовые герметики между соседними листами стекла обеспечивают непроницаемость остекления для атмосферных воздействий.

Основным недостатком планарного остекления являются высокие требования к качеству проведения работ на всех этапах - начиная от его проектирования, изготовления стекол и элементов крепления, включая монтаж остекления, и заканчивая работой службы эксплуатации.

3.4. По способу крепления к основным конструктивным элементам здания фасадные профильные системы: навесные и самонесущие.

Самонесущие: вес передается через конструкцию фасадной системы на фундамент, к стенам крепятся для равновесия.

Навесные: подвешиваются к крыше здания или навешиваются на стену.

3.5. По месту сборки элементов фасада: обычные и элементные фасадные системы.

Обычные фасады собираются и монтируются на строительной площадке.

Элементный фасад - это полностью готовая к монтажу фасадная конструкция, состоящая из глухого фасада либо из глухого фасада и уже установленной в нем оконной системы.

4. Материалы, применяемые для изготовления стелкопакетов

4.1. Профиль дистанционных рам

Служит для создания теплоизолирующей воздушной (или газовой) прослойки (камеры) толщиной, определяемой размером дистанционной рамки. Чаще всего изготавливаются из алюминия.

Кроме традиционной алюминиевой рамки применяются рамки из стали и полимеров. Главная цель применения – уменьшение теплопроводности краевой зоны пакета. Оценку тепловой эффективности дистанционных рамок различного конструктивного решения принято производить по разности температур в центральной части стеклопакета и в зоне сопряжения остекления с переплетом Dt = tвцент-tвmin. Такой подход позволил исключить влияние разброса граничных условий (температур воздуха и коэффициентов теплообмена) при проведении испытаний и расчетов. Чем меньше разница, тем лучше. Схема измерения приведена на рисунке 1.

 

Рисунок 2. Измерение разницы температур краевой и центральной зон стеклопакета

 

Сравнительные характеристики различных рамок с точки зрения промерзания краевой зоны приведены в таблице 1.

 

Таблица 1. Результаты расчета температурного режима двухкамерного

стеклопакета (4-16-4-16-4) в деревянном переплете с различными

дистанционными рамками

№ п/п

Материал дистанционной рамки

Температура, °С

t центр в

t min в

D t

1

Алюминий (К = 220 Bт/м*0C)

6,2

- 4,7

10,9 (100%)

2

Оцинкованная сталь (К = 58 Bт/м*0C)

6,2

- 4,0

10,2 (93,6%)

3

Нержавеющая сталь (К = 14 Bт/м*0C)

6,2

- 2,1

8,3 (76,1%)

4

Жесткий ПВХ (К = 0,20 Bт/м*0C)

6,2

+ 3,4

2,8 (25,7%)

4.2. Влагопоглотитель для дистанционных рам

Влагопоглотитель в стеклопакете необходим для поглощения молекул водяного пара в межстекольном пространстве, попавших туда в процессе изготовления стеклопакета и в результате диффузии сквозь герметик при его эксплуатации. В качестве влагопоглотителя применяется молекулярное сито. Молекулярное сито – синтетический материал в виде гранул, имеющий мельчайшие поры определенного диаметра: 3, 4, 5 или 10 ангстрем (10-10м) – Å. Оно как бы просеивает молекулы, пропуская внутрь молекулы размером меньше диаметра пор, и поглощает (адсорбирует) их. Размер молекулы воды 2,8 Å, азота - 3 Å, аргона - 3,8 Å, SF 6 - 5,6 Å. Совершенно очевидно, что поглощение всех остальных молекул, кроме молекул воды, мягко говоря, нежелательно т.к. это приведет к понижению давления внутри стеклопакета и, как результат, вогнутым деформациям стекол и даже разрушению стеклопакета.

Изменения окружающей температуры воздуха в процессе эксплуатации стеклопакета вызывают изменения давления газа внутри стеклопакета. Пониженное давление вызывает вогнутую деформацию, а повышенное давление вызывает выпуклую деформацию стеклопакета. Сита типа 10Å и 4Å могут вызвать дополнительные повышения или понижения давления, т. к. эти сита могут адсорбировать или десорбировать азот в зависимости от температуры (при понижении температуры резко возрастает адсорбция азота). Адсорбирование азота ситом вызывает дополнительное понижение давления, которое добавляется к понижению давления, вызванному понижением температуры.

Наоборот, если температура повышается, адсорбционные свойства сита 10Å или 4Å к азоту уменьшаются, вследствие чего определенный объем азота выделяется из сита. Это дополнительное повышение давления добавляется к обычному; повышению давления, вызванному повышением температуры. Результаты экспериментов показывают, что самые значительные деформации наблюдаются в :

− стеклопакетах с ситами 10Å;

− при низких температурах (понижение давления).

Молекулярные сита 3Å не поглощают (следовательно не выделяют) азота, поэтому они все больше применяются для уменьшения деформаций, в частности, в странах с холодным климатом.

На основании вышеприведенных фактов можно сделать вывод, что для стеклопакетов, заполненных воздухом или аргоном, возможно применение только молекулярного сита 3Å.

На один квадратный метр стеклопакета засыпается примерно 160 г. молекулярного сита, которое, благодаря своей сложной пористой структуре, имеет порядка 7,5:8 тысяч м2 (!) свободной поглощающей поверхности, которой достаточно для поглощения 27:28 граммов воды. А такое количество воды диффундирует внутрь стеклопакета при хорошей двухстадийной герметизации примерно за 70 лет. При одностадийной герметизации этот срок уменьшается в 30:150 раз.

4.3. Герметики для стеклопакетов

Долговечность стеклопакетов коренным образом зависит от качества герметизации и вида применяемого герметика. Герметики в стеклопакете необходимы для создания между стеклами герметичной камеры, формирования надежного барьера против проникновения молекул водяного пара внутрь камеры и утечки газа из камеры.

Достигается это двумя стадиями герметизации. Первичная герметизация – это полиизобутилен, называемый упрощенно бутилом, который наносится на внешние края уже собранной дистанционной рамки равномерным слоем специальным автоматом бутилэкструдером перед опрессовкой стеклопакета. Его основная функция - защита от проникновения водяного пара внутрь стеклопакета и утечки газа из него. Вторичная герметизация выполняется двухкомпонентным полисульфидом, основным назначением которого является образование прочного эластичного соединения между стеклами и рамкой на молекулярном уровне. Он так же служит дополнительной защитой от проникновения водяного пара и препятствует утечке газа.

Таблица 2. Сравнительные характеристики вторичных герметиков

 

Таблица диффузии водяного пара при

различных материалах первичной

герметизации

Таблица диффузии газа (Аргон) при

различных материалах герметика

Основа герметика

Диффузия

водяного пара

(пласт 3 мм) г/м2

день

Основа полимера

Диффузия

аргона (пласт 3

мм) мл/м2 день

бар

Полисульфид

3 - 6

Полисульфид

40 - 70

Полиуретан

2 - 4

Полиуретан

300

Силикон

15 - 20

Силикон

2000 - 4000

Полиизобутилен

0,1 - 0,2

Полиизобутилен

5 - 15

 

4.4. Инертные газы для стеклопакетов

Для улучшения тепло- и звукоизолирующих свойств стеклопакетов используется заполнение межстекольного пространства инертными газами или смесями газов, имеющими большую плотность, по сравнению с воздухом.

Большие плотность, вязкость и диаметр молекулы газов приводят к снижению конвекционных токов внутри стеклопакета, что в свою очередь приводит к увеличению сопротивления теплопередаче.

Звукоизоляция стекла достигается за счет того, что более плотные, чем воздух, газы создают в комплексе со стеклами слоистую среду, от которой, согласно законам акустики, просто отражается большая часть звуковых волн. Чаще всего используется аргон.

Криптон и гексафторид серы имеют лучшие характеристики, но из-за высокой стоимости не получили пока широкого распространения.

Виды и характеристики газов, используемых для заполнения камер стеклопакетов, представлены в таблице 3.

Изменения окружающей температуры воздуха в процессе эксплуатации стеклопакета вызывают изменения давления газа внутри стеклопакета. Пониженное давление вызывает вогнутую деформацию, а повышенное давление вызывает выпуклую деформацию стеклопакета, вследствие чего появляются оптические искажения. Инертные газы меньше подвержены температурным расширениям, поэтому целесообразно закачивать газ в стеклопакеты в целях предотвращения эффекта «линз» на фасадах.

Таблица 3. Теплотехнические характеристики газов, применяемых для заполнения стеклопакетов

 

Газ

Т, °С

Плотность

ρ, кг/м3

 

Теплопровод-

ность λх10-2,

Вт/(м х К)

 

Динамическая

вязкость μх10-5,

кг/(м х с)

Теплоем-

кость С,

Дж/(кг х К)

 

Воздух

+10

1,232

2,496

1,761

1,008

 

Аргон (Ar)

+10

1,699

1,684

2,164

0,519

 

Криптон (Kr)

+10

3,560

0,9

2,670

0,245

 

Гексафторид

серы (SF6)

+10

6,360

1,275

1,459

0,614

 

 

Таблица 4. Коэффициент теплопередачи воздушных прослоек, заполняемых различными газами за счет конвекции и теплопроводности

Газ

Ккон (Вт/м2 х К) при толщине воздушной прослойки h, мм

6

9

12

15

Воздух

2,4

1,98

1,7

1,64

Аргон (Ar)

2,02

1,96

1,93

1,89

Криптон (Kr)

1,99

1,61

1,41

1,37

Гексафторид

серы (SF6)

1,39

1,17

1,15

1,13

 

5. Физические параметры остеклений

При проектировании светопрозрачных конструкций в строительной технике принято учитывать физические явления, обуславливающие микроклимат внутри помещений. Сюда относятся рассеянное и прямое облучение помещения солнечным светом, тепло поступающее внутрь помещения и потери тепла из помещения через остекление. Стекло, установленное в наружной ограждающей конструкции здания, подвергается воздействию этих явлений, демонстрируя при этом т.н. оптическую работу в видимой части спектра и в ИК области.

5.1. Оптические характеристики

Оптическая работа стекла характеризуется уравнением распределения излучения.

Совокупность излучения принято считать за единицу, а именно:

пропускание + поглощение + отражение = 1.

Таким образом, основная задача проектирования остекления сводится к обеспечению оптимальной его работы в видимом и ИК участках спектра в соответствии с заданными условиями для конкретного помещения.

Работа стекла в видимой части спектра (380 – 760 нм) определяется его визуальным восприятием. К примеру, работа остекления с тонированным в массе стеклом предполагает поглощение света в определенной части спектра, что приводит к снижению совокупного показателя пропускания света. Так, пропускание солнечного света прозрачного флоат стекла 6 мм составляет примерно 0,88 (от единицы см. формулу), а у тонированного бронзового стекла 6 мм аналогичный показатель составляет порядка 0,50.

Вопрос о работе остекления в области коротковолнового ИК излучения (760 - 1500 нм) возникает при проектировании остекления с необходимостью отражения солнечной тепловой энергии, суть которого и составляет увеличение показателей отражения и поглощения энергии. Так, показатель отражения света обычного прозрачного флоат стекла 6 мм составляет 0,07, а аналогичный показатель рефлекторного стекла 6 мм может иметь значение, к примеру, 0,35.

Способность стекла сохранять тепло внутри помещения и не пропускать его в окружающую атмосферу описывается способностью стекла отражать длинноволновое ИК – излучение (1500 - 2500 нм), так называемой излучательной способностью. Чем меньше показатель излучательной способности, тем больше тепловой энергии отразится от стекла обратно в помещение. Для обычного стекла показатель составляет около 0,84, а у стекол с низкоэмиссионным покрытием может быть около 0,1.

5.2. Теплотехнические характеристики

С точки зрения теплотехники, стеклопакет представляет собой замкнутую между стеклами воздушную камеру, теплопередача через которую осуществляется излучением, конвекцией и теплопроводностью.

Теплоизолирующая способность светопрозрачной конструкции оценивается по термическому сопротивлению, коэффициенту, определяющему количество тепла, проходящее через единицу площади ограждения. (На территории стран СНГ - это нормируемая величина для ограждающих конструкций, в т.ч. светопрозрачных, в европейских нормах используется обратный коэффициент теплопередачи, определяющий потери тепла).Термическое сопротивление стеклопакета вычисляется суммированием термического сопротивления стекол и воздушной прослойки между стеклами, при этом, основное влияние оказывает именно второй аспект, так как основные процессы, влияющие на теплопроводность, - это конвекция и излучение. Вариации толщин стекол влияют незначительно. Именно способность разных стекол отражать излучение (излучательная способность), а также состав газонаполнения воздушной камеры определяет теплотехнические свойства остекления.

5.3. Звукоизоляционные характеристики

Правильно спроектированные светопрозрачные конструкции должны обеспечивать, регламентированную санитарными нормами или предусмотренную конкретным техническим заданием, необходимую защиту от внешнего шума.

Звукоизоляционная работа стеклопакета происходит следующим образом. Звук, достигая стекла, вызывает его колебания, которое в свою очередь излучает звук в воздушную камеру стеклопакета. Разность частот снаружи и в камере гасит колебания, излучаемые ______вовнутрь помещения через второе стекло

При применении двойных стеклопакетов необходимо использовать камеры разной толщины во избежание звукового резонанса, который может возникнуть при волновом совпадении в двух одинаковых камерах. Имеет также смысл использовать разные толщины стекол.

Для увеличения звукоизоляции изменяют газонаполнение камеры. Наиболее соответствующий газ - шестифтористая сера, которая имеет гораздо большую плотность по сравнению с воздухом.

Чаще используемый газ аргон также служит этой цели, но с меньшей эффективностью. Звукоизоляция стекла достигается за счет того, что более плотные, чем воздух, газы создают в комплексе со стеклами слоистую среду, от которой, согласно законам акустики, просто отражается большая часть звуковых волн.

Применяемый в конструкциях остекления триплекс демонстрирует повышение звукоизоляции вследствие как увеличения толщины ограждающей конструкции, так и наличия звукоизоляционной смолы или пленки, которые, имея особую структуру, гасят звуковые волны.

Таблица 5. Индекс звукоизоляции для некоторых конструкций

Конструкция остекления

Индекс изоляции Rw, Дб

Одинарное 6 мм

28

6 – 10 – 6

33

6 – 16 – 6

36

6 – 16 Ar – 6

38

4.4.2 – 12 Ar – 4

40

4.4.2 – 20 Ar – 6.6.2. пленка Sound Control

49

 

Звукоизоляция в 40 Дб вдвое сокращает поступающий шум от оживленной улицы (80 Дб).

В российских нормах чаще ссылаются на показатель звукоизоляции Ra, в то время как в европейской документации встречается Rw. Эти величины имеют следующую зависимость. Rw = Ra /0,6 – 6.