Размещено на http: //www. allbest. ru/

Филиал МАГУ в г. Апатиты Апатиты, Россия

Изучение новых технологий в системе энергосберегающих стеклопакетов

Булатов В.В.

Научный руководитель: Николаев В.Г., к.т.н.

Стеклопакеты пришли к нам на замену обычных рамных окон, и в сравнении с ними они имеют существенные преимущества, такие как улучшенные показатели, тепло защищённости и звукоизоляции. Однако их устройство оставалась схоже со старой технологией оконных рам единственное, что в стеклопакетах в сравнении с оконной рамой заменили дерево пластиковым корпусом. Но на этом разработки не остановились, и сейчас в области энергосберегающих стеклопакетов произошел большой рывок. В основном модернизации идут в нескольких направлениях таких как: повышение теплозащиты, звукоизоляция, безопасность используемых материалов, прозрачность, внешний вид. Помимо основных модернизаций, также есть и второстепенные. К ним относится установка автоматических желез, установка системы рекуперации тепла и для подачи энергии на все это оборудование устанавливается солнечные батарей в само окно. Стеклопакеты с установкой подобных технологий называются энергосберегающими.

Теплозащита основана на трёх показателях: конвекции, теплопроводности и излучении тепла. Чтобы усилить теплоизоляцию при конвекции и теплопроводности, применяются двухкамерные стеклопакеты. А вот энергосбережение определяется низким теплоизлучением.

Каждое стекло имеет определённый коэффициент эмиссии (Е) -- способность стекла излучать длинные тепловые волны и пропускать волны короткие в помещение. Чем ниже эмисситент, тем выше энергосбережение. К примеру, у обычного стекла величина эмиссионной способности равна 0,835, а у селекционного стекла (так называют i-стекло и k -стекло) -- 0,04 и 0,2. Разница существенная! Поэтому очень важно сделать правильный выбор стекла для стеклопакетов. Следует отметить, что k-стекло стремительно вытесняется стеклами, произведенными с помощью более поздней технологии, k-стекло -- это модернизированное стекло с твёрдым напылением из оксидов металла на поверхности стекла повышает его энергосберегающие свойства, уменьшая коэффициент излучения. При производстве k-стекла, когда оно горячее, наносится методом пиролиза тонкая металл оксидная плёнка. Благодаря тому, что атомы стекла и оксида металла взаимодействуют, образуется стойкое покрытие, не боящееся механических повреждений. Для усиления теплозащитных характеристик К-стекло могут закаливать и ламинировать.

Рисунок 1 Расположение К-стекла в стеклопакете

энергосберегающий стеклопакет звукоизоляция солнечный

Применение k-стекла предполагает ординарность стеклопакета, так как имеет низкоэмиссионные характеристики и лишь в некоторых случаях его устанавливают в двухкамерные стеклопакеты. Большая часть тепла от обогревательных приборов возвращается обратно в помещение, что снижает затраты на отопление. Энергию коротковолновых солнечных лучей К-стекло пропускает внутрь помещения и не позволяет покидать её в виде инфракрасных волн. Необработанной стороной k-стекло обращено в помещение, а стороной с оксидным покрытием -- внутрь стеклопакета. Таким образом, усовершенствованное стекло при низкой температуре на улице (- 25) и нормальной температуре в помещении (+25) имеет на внутренней поверхности температуру +12 (сравните, у обычного стекла +5).

i-стекло представляет новое поколение в стекольной промышленности. Оно схоже с k-стеклом, но имеет более высокие показатели. Энергосберегающее i -стекло получается способом вакуумного напыления металла тонким слоем на предварительно подготовленное стекло. При этом его толщина не превышает 0,08-0,12 микрон. Пленку практически невидно, а теплоотражающие характеристики являются достаточно высокими. В качестве металла при нанесении теплоотражающего слоя в основном используются оксид титана и серебро. Серебряное покрытие отражает длинноволновое излучение, летом благодаря этому эффекту в квартире не будет душно, а зимой будет тепло. Поэтому энергосберегающие стеклопакеты называют «тёплыми» Так как покрытие i-стекла считается «мягким», его абразивная стойкость имеет низкие показатели в отличие от и К-стекла. i-стекло нужно очень бережно подвергать транспортировке. Энергосберегающие же характеристики на очень высоком уровне. Если эмиссионный коэффициент К-стекла -- 0,2, то у i-стекла он всего 0,04. А это говорит о том, что i-стекло удерживает в помещении до 90% тепла, отражая длинноволновое излучение. Что касается температуры на Стекловой поверхности при -25 на улице и +20 в доме, то её показатель равен +15-ти. i-стекло обладает высокой светопроводностью и прозрачностью. Если брать за основу то, что 0 равен чёрному, а 100-нейтральному, у i-стекла этот показатель -- 98 (у К-стекла -- 99). Чтобы энергосберегающее напыление не повреждалось, поверхность iстекла направлена внутрь стеклопакета.

Рисунок 2 Порядок энергосберегающего напыления на i-стекло

Также есть технология наклейки на стекло специальных плёнок которые будут отражать внутрь помещения длинноволновые излучения. Однако подобная технология имеет в сравнении с представленными сверху разработками значительный минус, она снижает светопропускаемость стекла до 20%.

Воздушная камера (камеры) энергосберегающего стеклопакета заполняется не воздухом, а аргоном - что позволяет значительно повысить показатели теплоизоляции рассматриваемой конструкции. Дело в том, что вязкость аргона куда выше, чем вязкость воздуха, благодаря чему этот газ способен более чем в 2 раза уменьшать показатели потери тепла за счет конвекции. Аргон - это инертный газ, который предохраняет серебро от окисления в процессе взаимодействия с воздухом, т.е. препятствует разрушению энергосберегающего покрытия стеклопакета. Аргон также повышает уровень звукоизоляции, т.к. его динамический модуль упругости выше, чем у воздуха. Теплоёмкость аргона почти вдвое ниже, чем воздуха. Соответственно, теплоизоляция почти вдвое выше, т.к. чем больше теплоёмкость, тем больше тепла требуется затратить для нагревания какого-то определенного количества газа. Динамическая вязкость отвечает за интенсивность конвекционных процессов. Чем она выше, тем газ менее активен (argon с греческого переводится как ленивый, неактивный), т.е. конвекционный путь теплопотерь значительно снижается.

Помимо закачки аргона в стеклопакет существует также возможность создавать между камерами разряженное давление этого газа. Хотя подобная технология является очень сложной для воплощения, применяя ее, можно значительно повысить 2 показателя стеклопакета первое это звукоизоляция второе теплоэфективность.

Рисунок 3 Энергосберегающий стеклопакет в разрезе

Еще одним решением в области повышения теплоизоляционных свойств энергосберегающих стеклопакетов является увеличение количества воздушных камер в стеклопакете. Стоит заметить, что в некоторых южных странах применяются и бескамерные стеклопакеты, они, состоя всего лишь из одного стекла. Сейчас на рынке в большинстве представлены 1-камерные стеклопакеты, однако существуют 2-х и 3-х камерные которые имеют очень высокие показатели теплоэфективности, бывают также 4х и 5-ти камерные такие применяются в местах с очень экстремальными тепловыми показателями.

Также основной частью стеклопакета является рама, в обычных стеклопакетах ее делают из пластика, притом в старых рамах использовался пластик, который при воздействии на него окружающей средой начинал выделять формальдегид, который вреден для человека. В современных энергосберегающих стеклопакетах учли этот факт, и сейчас рамы собирают из 3х основных материалов, частично компоную их между собою это такие материалы как ПВХ, дерево и алюминий. Каждый из этих материалов является по своему хорош, а компонуя их вместе, достигаются очень хорошие показатели качества.

Рисунок 4 3х камерный стеклопакет с совмещением 3х материалов: дерево, ПВХ, алюминий

Дерево, как материал является очень прочным и красивым с точки зрения интерьера, также данный материал, имея природное происхождение, безопасен для человека, данный материал имеет еще и высокие показатели тепло эффективности. Дерево в данных рамах размещается внутрь комнаты. Алюминий валяется прочным и легким металлом. Его легко обрабатывать, а образующиеся на его поверхности оксид алюминия, защищает раму от любых природных явлений. Данный материал размещают чаще всего в сторону улицы. А благодаря свойствам этого материала рама сохранит внешний вид на десятки лет. ПВХ, обладает прекрасными звукопоглощающими свойствами, также является прочным материалом. Современный ПВХ или поливинилхлорид является безопасным материалом для человека и животных.

В некоторые стеклопакеты устанавливается система рекуперации воздуха. Подобная система позволяет поддерживать в помещении свежий воздух, не отрывая окно, что в свою очередь ведет к энергосбережению, а главное к хорошему климату в помещении.

Размещено на http: //www. allbest. ru/

Рисунок 5 Стеклопакет с системой рекуперации воздуха

Еще одним интересным нововведением стало установка автоматических жалюзи внутрь стеклопакета, благодаря этому решению жалюзи будут всегда оставаться чистыми, также не требуется установка специальных держателей для них, так как держатель с жалюзи уже установлен внутри стеклопакета. А так как сами жалюзи автоматические и имеют систему управления, то можно настроить на них автоматическое открытие и закрытие, это позволит летом помещению не перегреться, а также спасти вашу мебель от выгорания от солнечных лучей. В некоторых моделях существует возможность управлять открытием или закрытием жалюзи удаленно с вашего смартфона.

Размещено на Allbest.ru