Стеклопакет и коэффициент сопротивления теплопередачи.

Современные стеклопакеты представлены в широком разнообразии как на отечественном, так и на мировом рынке. Это крайне популярные приспособления, при помощи которых в доме или квартире, в каком бы состоянии не находилось жилище, всегда можно наладить внутренний климат. Высококачественные современные стеклопакеты в оконных проемах вашего дома – гарантия того, что летом вы не будете изнывать от жары, а зимой в комнатах жилища всегда будет тепло. Очевидно, что комфортная температура в комнатах напрямую влияет на настроение жильцов. Еще одним достаточно существенным достоинством стеклопакетов является то, что благодаря им появляется возможность ощутимо сэкономить на счетах за электроэнергию, сократив расходы ресурса на кондиционирование и отопление дома.

Остекление – это эффективное решение для создания комфорта в доме

Самое важное свойство

Сопротивление теплопередаче стеклопакета – это, без сомнения, наиболее существенное свойство конструкции. Как известно, система всегда стремится к достижению однородности во всех составляющих. Так, термобаланс между внешним миром и помещениями здания – это самая обыкновенная физика, справиться с которой просто невозможно. Однако, современные специалисты смогли ощутимо продлить временной промежуток, за который происходит процесс достижения термического баланса между внешней средой и помещениями здания. Существуют различные категории металлопластиковых оконных конструкций.

Количество камер напрямую влияет на теплоизоляционные свойства

За основу классификации специалисты берут так называемый коэффициент сопротивления теплопередаче стеклопакета. Его определяет количество тепла, которое в двух средах с температурной разностью ровно один градус по Кельвину проходит через один квадратный метр поверхности. Данное определение зафиксировано в соответствующем государственном стандарте и является обязательным для Российской Федерации. Благодаря вычислению данного параметра мы получаем возможность судить о теплозащитных характеристиках различных строительных объектов в целом и стеклопакетов в частности.

Как выбрать энергосберегающее окно

Лето всё жарче, а зимы всё холодней. Старые деревянные окна уже давно не украшают и не защищают помещение, а напротив стали источником каждодневных проблем. Давно пора менять окна, но… каким из предлагаемых на рынке отдать предпочтение? Мы все хотим самое лучшее. Если окна, то; самые теплые, самые надежные, самые красивые и безопасные. Но какие окна самые лучшие? Самые теплые или самые красивые, самые дорогие или самые надежные? Лучшие окна те, которые максимально отвечают Вашим требованиям. И не поддавайтесь «аргументам» рекламы. И вот первый вопрос: — «Сколько же стоят такие окна?»

Начнем с цены?

Проведенные исследования показали, что покупатель предпочитает тот товар, при покупке которого он более «экономит». В одном из торговых комплексов в соседних торговых точках выставили абсолютно одинаковый продукт, но в первой сообщали окончательную цену, а во второй – акцентировали внимание на сумму скидки, причем конечная цена продукта была даже выше чем в первой торговой точке. По итогам дня продажи в торговой точке с огромной скидкой и «экономией» почти в 1,5 раза превысили продажи в первой торговой точке. Вывод: выбирая, не реагируйте на завлекающие «дутые» скидки в 25 – 35 – 55 %. Кроме того – цена вас должна заинтересовать во вторую очередь. А в первую, те самые характеристики – теплосбережение, надежность, безопасность и внешний вид.

Продолжим. Теплосбережение!

Основная функция окна – защищать жилище от воздействий внешней среды и в тоже время – давать возможность любоваться этой самой внешней средой комфортно. Теплосбережение металлопластиковых окон определяется Коэффициентом R сопротивления теплопередаче ПВХ профиля и стеклопакета. Чем он больше, тем лучше окно сохраняет тепло зимой и прохладу – летом. Из приведенных ниже таблиц следует, что все современные профили ПВХ, в отличие от стеклопакетов превосходят по теплоизоляции стандартные требования (R = 0.60). Основная потеря тепла происходит через стеклопакет и плохую герметичности притвора.

Коэффициент сопротивления теплопередаче R0* некоторых профилей ПВХ

* Все значения приведены для профилей со стальным армированием.

Коэффициент сопротивления теплопередаче R0 1- и 2-камерных стеклопакетов

Стеклопакет	Описание	R0 (м²°C/Вт)
4-14-4-14-4 i	Двухкамерный 40 мм энергосберегающий	0. 75
4-10-4-10-4 i	Двухкамерный 32 мм энергосберегающий	0.71
4-16-4 i	Однокамерный 24 мм энергосберегающий	0.61
4-24-4 i	Однокамерный 32 мм энергосберегающий	0.60
4-14-4-14-4	Двухкамерный 40 мм	0.56
4-10-4-10-4	Двухкамерный 32 мм	0.52
4-16-4	Однокамерный 24 мм	0.37
4-24-4	Однокамерный 32 мм	0.35

Проанализировав таблицы легко прийти к выводу, что хорошее окно может быть как из трех камерного, так и из пяти камерного профилей, но стеклопакет должен быть энергосберегающим! Пример: окно из профиля Veka Euroline трех камерного и стеклопакет двухкамерный 32 мм — сопротивление теплопередачи окна R составит примерно (0,61+0,52)/2=0,56, что меньше стандартных требований R=0.6. Если установить в этот же профиль стеклопакет однокамерный 24 мм энергосберегающий, величина сопротивления теплопередачи возрастет и будет больше стандартных требований R=0,61. При использовании же двухкамерных энергосберегающих стеклопакетов окно будет гораздо теплее. Просуммируем две таблицы:

Требования к окнам и рекомендованные решения для различных типов объектов

Вывод: выбирая окно, учтите, где оно будет использоваться, может быть, вы переплачиваете там, где можно сэкономить, а может, экономите там, где этого делать не стоит.

Продолжим. Надежность!

Металлопластиковые окна состоят собственно из профилей ПВХ (с армированием оцинкованной сталью внутренней камеры), фурнитуры и стеклопакета.

Профили ПВХ бывают 3, 4, 5, и даже 6 камерными. Средняя камера предназначена для армирующей вставки, а остальные служат для придания профилю более высоких показателей по теплосбережению. Выбирая конфигурацию профиля ПВХ можно руководствоваться помещенной выше таблицей. Что касается производителей профиля – мы рекомендуем остановить своё внимание на проверенных временем марках. Чем больше стаж компании производителя профиля, тем качественней состав самого профиля и, следовательно, лучше его рабочие характеристики (ударопрочность, морозостойкость, плотность и др.). Сейчас рынок переполнен предложением различных марок ПВХ профилей и с каждым днем появляется много «новинок». Как будет служить окно из такой «новинки», покажет время. Умный человек не станет проводить эксперимент на себе. Немаловажную роль играет также политика продаж профилей ПВХ компанией производителем. К примеру: украинский профиль ПВХ или немецкий профиль ПВХ может купить любой желающий и собрать из него окно даже в гараже. Качественным ли будет такое окно – дело совести этого производителя окон. А, к примеру, переработку профиля Rehau и изготовление окон из него могут производить только производства, прошедшие проверку Представительством Rehau в Украине, на соответствие производства установленным нормам. Информация обо всех производителях есть в Представительстве Rehau и не является секретной. Любой желающий может, назвав производителя (завод) узнать действительно ли таковой является производителем Rehau. Риск купить некачественное окно Rehau минимален.

Фурнитура.

Данный элемент окна очень важен. Окно мы открываем не менее двух раз в день, поэтому при выборе окна обязательно поинтересуйтесь, фурнитура какой марки устанавливается данной фирмой и является ли она полнофункциональной. Полнофункциональная фурнитура, в отличие от эконом класса, должна содержать все элементы поворотно-откидного открывания. А именно: микролифт, блокиратор ошибочного действия и зимнее проветривание, а в балконной двери, кроме перечисленного, ещё и ручку-защелку. Советуем выбирать окно с фурнитурой ведущих европейских производителей, таких как, например, Maco, Sigenia, Winkhaus или Roto.

Подводя итог можно сказать, что даже из самого дорогого профиля могут сделать неважное окно. Выбирайте производителя по рекомендации или того, где Вас наиболее грамотно проконсультировали. Хорошее окно может быть теплым или красивым, пяти камерным или трех камерным, белым или цветным, в общем, таким, какое именно Вам необходимо, но оно не должно быть дешевым. И не забывайте о качестве монтажа. Исполнитель может и должен Вам предложить услуги по заделке откосов с гидро-паро-изоляцией монтажных швов.

<< Назад

Какова суть данного параметра?

Вполне очевидно, что теплопроводность металлопластиковых оконных конструкций является решающим параметром, от которого напрямую зависит не только сфера применения продукта, но и его популярность на отечественном и мировом рынке. Так, данное свойство качественно иллюстрирует каковы в реальности теплоизоляционные характеристики конструкции. Так, к примеру, небольшое значение данного коэффициента означает, что объект обладает пропорционально небольшой теплопередачей. Таким образом, потеря тепла через данную конструкцию будет несущественной, а значит сам объект можно характеризовать как конструкцию с высокими теплоизоляционными параметрами.

Специалисты подсчитали стандартные коэффициенты

Между тем, нельзя считать истинно верным упрощенный перерасчет данного коэффициента. К сожалению, специалисты в Российской Федерации используют совершенно разные системы вычисления этого параметра, которые, не редко, противоречат друг другу. Кроме того, иностранные специалисты в строительной индустрии используют регламентированные их законодательством системы подсчета. Однако, если продукция прошла все этапы необходимой сертификации, то производитель открыто представляет потенциальным покупателям теплоизоляционные свойства конкретных товаров.

Для удобства сопротивление теплопередачи стеклопакетов по основным категориям стеклопакетов отображает таблица, приведенная ниже:

Таблица сопротивления теплопередачи стеклопакетов

Влияние теплопроводности стеклопакета на температуру в помещении

Сохранить тепло в помещении можно с помощью качественных окон, которые обладают оптимальным уровнем теплопроводности. Данная характеристика является очень важной, так как от нее зависит дальнейшая эксплуатация оконных конструкций.

Теплопроводимость характеризует то, как хорошо через стекло проходит тепло. Чем выше данный показатель, тем хуже. Так как высокий коэффициент показывает, что происходит большая утечка тепла. Поэтому при покупке пластиковых окон обязательно уточняйте коэффициент теплопроводности стеклопакета . Данная информация имеется в сертификате качества и соответствия.

Окна с высоким значением показателя не подходят для районов с суровым климатом. Они не способны удерживать тепло, а значит, дома будет холодно. Для такой местности лучше приобрести окна с низким коэффициентом теплопроводности. Они отлично удерживают тепло и не пропускают холодный воздух.

Жители России должны выбирать окна из ПВХ, которые сберегают тепло и препятствуют пропусканию сквозняков, но в то же время они должны обеспечивать хорошее проветривание. В Москве, которая сочетает жаркое лето и холодную зиму, необходимы пластиковые окна с минимальной теплопроводностью.

Выбирайте изделия по классам

Конечно же, техническая терминология совершенно чужда обычным покупателям. Для того, чтобы потенциальные клиенты производителей стеклопакетов не растерялись в ширококм разнообразии предлагаемой продукции, была введена система разделения данных изделий на определенные классы. В общем, предлагается разбиение товаров на десять классов, последний из которых является наилучшим:

• А1;
• А2;
• Б1;
• Б2;
• В1;
• В2;
• Г1;
• Г2;
• Д1;
• Д2.

Между тем, даже такое распределение не слишком информативно для обычного покупателя. Рядовому потребителю достаточно сложно разобраться, какой класс изделий оптимально впишется в конкретные эксплуатационные и климатические условия. Государственными организациями приведены и альтернативные варианты разбиения продукции в данном сегменте на категории. Так, достаточно понятной является система, которая предлагает выбирать пакет, опираясь на продолжительность отопительного сезона и разности температур снаружи и внутри помещений.

В зависимости от степени утепленности здания нужно выбирать разные стеклопакеты

Технические параметры конструкций

Вполне логично, что теплосопротивление конструкции во многом зависит от количества установленных в нем камер. При этом важно понимать, что влияние оказывает именно количество камер, а не толщина каждого отдельного стекла. Подводя итоги, нужно сказать, что у тех стеклопакетов, которые оборудованы большим количеством камер, будут иметь куда более высокие показатели сохранения тепла.

К чести современных производителей продукции в данном рыночном сегменте, их товары обладают достаточно высокими показателями во всех отношениях. Благодаря современным технологиям производители получили возможность не просто проектировать конструкции с оптимальным количеством камер, но и заполнять межкамерное пространство газообразными веществами, которые положительно сказываются на общих технико-эксплуатационных характеристиках изделий. Камеры заполняются разнообразными инертными газами, а на их поверхность специально наносятся покрытия низкоэмиссионной категории.

Остекление – эффектное дизайнерское решение

Стоит отметить, что наиболее успешные на сегодняшний день компании-производители оконных конструкций светопрозрачного типа наращивают теплоизоляционные свойства своих изделий по большей мере за счет использования в рамках технологического процесса специфических методик. Это, например, могут быть покрытия с энергосберегающими, солнцезащитными и магнетронными свойствами, а также обеспечение высокого уровня герметизации камер и прочее.

Двухкамерный стеклопакет в разрезе

Наиболее популярные тенденции в производстве

Производство двухкамерного стеклопакета далеко перестало быть пределом для современных компаний. Так, товары в данном рыночном сегменте общими усилиями мировых производителей усовершенствуются с каждым днем все больше и больше. В данном случае речь идет не только о изменениях схем и специфики конструкций, но и о внедрении ультрасовременных технологий производства. Кроме того, в числе инновационных разработок значатся и так называемые селективные стекла, которые в свою очередь классифицируются по типу покрытия на такие виды:

• К-стекла, для которых характерно твердое покрытие;
• I-стекла, которые, соответственно, отличаются мягким покрытием.

В связи со специфическими характеристиками I-стекол, именно они на сегодняшний день являются наиболее востребованными как на внутреннем рынке производителей, так и среди потенциальных покупателей. Показатель теплопроводности таких стекол совершенно незначителен. Таким образом, характеристики в области изоляции тепла у этих изделий намного выше. Они превосходят свои К-аналоги практически в полтора раза. Проверенную информацию дают отечественные статисты, которые утверждают, что именно стеклопакеты, в основе которых состоят I-стекла, наиболее востребованы в нашем государстве. Кроме того, их популярность неизменно растет как в Российской Федерации, так и далеко за ее пределами.

Стеклопакет сохранит максимум тепла в доме

Каковы рекомендации специалистов по выбору стеклопакетов?

В связи с тем, что потенциальные потребители, как правило, постоянно пребывают в условиях ограниченного времени, тратить драгоценные свободные минуты на не слишком увлекательный выбор стеклопакетов просто бессмысленно. Потому специалисты предлагают несколько советов, которые позволят максимально оперативно и успешно выбрать оптимальное изделие:

• В первую очередь необходимо понимать, что в жилых помещениях стоит устанавливать конструкции с сопротивлением передаче тепла от 0.45. Приведенное в данном случае сопротивление теплопередаче стеклопакета является минимальным из тех, которые соответствуют современным отечественным строительным нормам.
• Если вы планируете заниматься остеклением таких помещений, как квартира или частный дом за городом, то оптимальным вариантом станут двухкамерные конструкции. Не стоит пытаться сэкономить на остеклении жилых помещений, ведь наиболее доступный в ценовом плане вариант – однокамерные изделия – не обеспечат в помещениях тепло и комфорт.

Двухкамерный стеклопакет – оптимальный вариант для жилища

• В процессе подбора оптимального стеклопакета не стоит забывать и о том, в каком ПВХ-профиле он будет устанавливаться. Дело в том, что разные производители предлагают часто непохожие варианты профильных систем. В связи с этим, далеко не каждый стеклопакет можно будет монтировать в понравившийся вам профиль.
• Квалифицированные и опытные мастера, много лет работающие над остеклением различных помещений, называют энергосберегающие изделия с двумя камерами практически идеальным решением для рядового покупателя. Именно такие конструкции способно обеспечить достаточный комфорт и оптимальный температурный режим внутри жилы помещений.
• Обратите внимание на возможность установки дистанционной рамки, которая обладает небольшой теплопроводностью. Ее монтаж в свою очередь предполагает применение методики, которая известна под названием «тёплый край». За счет данной технологии вероятность образования конденсата минимизируется, так как в краевом сегменте оконной конструкции повышается температура.
• Если для вас важно, чтобы окно обладало еще и усиленными свойствами шумоизоляции, необходимо выбирать стекла с большой толщиной или же обратить внимание на оконные системы, в которых реализована комбинация стекол с разной толщиной.

Благодаря советам специалистов и желанию сделать свой дом теплым и уютным, вы быстро подберете нужный вам стеклопакет. Достаточно лишь немного изучить теорию вопроса и не отказываться от помощи профессионалов.

Стеклопакет должен подходить профилю по размерам

Коэффициенты сопротивления теплопередачи стеклопакетов — статья от Мир Комфорта

▼ Теплопроводность стеклопакетов

По этому пункту распыляться сильно не будем, достаточно будет вставить таблицу из «Державних Стандартів України ДСТУ Б В.2.7-107-2001 (ГОСТ 24866-99) со всеми коэффициентами.

Оптические и теплотехнические характеристики стеклопакетов

Стандарт EN 673 устанавливает метод расчета коэффициента теплопередачи Ug в центральной точке остекления, т.е. не учитывает влияние краевого эффекта дистанционной рамки, увеличивающего потери тепла.

▼ Пластиковая дистанционная рамка «теплый край»

Новейшей разработкой в области улучшения теплоизоляции остекления фасадов является дистанционная рамка «теплый край». Вместо алюминиевой или стальной дистанционной рамки используется пластиковая дистанция (которая может армироваться металлом). Теплопроводность пластмассы намного меньше, чем у стали или алюминия, поэтому пластиковая дистанционная рамка уменьшает потери тепла в краевой зоне стеклопакета.

Использование дистанционной рамки “теплый край» практически не изменяет показатель Ug стеклопакета (согласно EN 673, этот показатель измеряется в центре стеклопакета), но влияет на показатель Uw, характеризующий теплопотери окна в целом (стекло + дистанционная рамка + рама оконного блока).

▼ Показатели теплоизоляции стеклопакетов и требования строительных норм Украины

Таблица 1 — Минимально допустимое значение сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции жилых и общественных зданий, Rq min, м2 ·К/Вт

В случае реконструкции зданий, проводящейся с целью их термомодернизации, допускается принимать значение Rq min согласно табл. 1 с коэффициентом 0,8.

Таблица 2 — Минимально допустимое значение сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций промышленных зданий, Rq min , м2 · К/Вт

▼ Инертные газы в стеклопакете

Дальнейшее улучшение было достигнуто заменой воздуха (l = 0.025 Вт/(м·K), r = 1.23 кг/м³, при 10°C – стандартные условия по EN 673) газом, имеющим более низкую теплопроводность и большую объемную массу, что снижает конвекцию (затрудняет перемешивание).

Инертные газы имеют низкий коэффициент теплопередачи, значение Ug между 0.2 и 0.3 Вт/(м²K), и используются только в стеклопакетах, имеющих стекла с покрытием.

На практике, главным образом используется аргон (l = 0.017 Вт/(м·K), r = 1.70 кг/м³) и иногда криптон (l = 0.009 Вт/(м·K), r = 3.56 кг/м³).

Убеждать кого-то использовать стеклопакет, наполненный газом или нет, не стану. Тут уж Вы сами решайте — доверять новым технологиям или нет! По правилам, камеру наполняют на 90-95% . В год потери этого самого газа составляют не более 2%, т.е. пройдет около 19-20 лет прежде, чем в Вашем стеклопакете останется 50% от изначального объема. После чего можно снова произвести дозакачку на производстве. Надеюсь, что через 15 лет для дозакачивания не придется вынимать стеклопакеты и вести их на завод.

Чувство комфорта в любом помещении зависит не только от окружающей температуры, но также и от близости холодных поверхностей. Человеческое тело с температурой (кожи) приблизительно 28°C, отдает тепло, когда приближается к холодным поверхностям, таким как остекление с плохой теплоизоляцией. Возникает дискомфортное чувство холода. Использование энергоэффективного остекления не только ограничивает потери тепла, но и уменьшает чувство дискомфорта, вызванное близостью холодных поверхностей

▼ Примечания

Низкоэмиссионные свойства стекла относятся к длинноволновому инфракрасному излучению; и напротив, почти не влияют на солнечное излучение. Следовательно, применяя энергоэффективный стеклопакет, можно улучшить теплоизоляцию и одновременно обеспечить высокий уровень поступления солнечной энергии.

Для обеспечения высоких показателей теплоизоляции и солнцезащиты одновременно, следует использовать другие типы покрытий, сочетающих эти две функции.

Об этих покрытиях расскажем Вам в следующих подтемах.

okna-vikna.com.ua

Вакуумные стеклопакеты — «стеклопакетами с откачанным воздухом»

Введение

 В современных хорошо утепленных зданиях коэффициент теплопередачи стен U достигает 0,3 Вт/(м²·К) и даже ниже [1]. Однокамерные стеклопакеты с инертным газом аргоном и низкоэмиссиоными покрытиями является в настоящее время нормальной практикой при строительстве новых зданий. Коэффициент теплопередачи центральной части этих стеклопакетов U_g (то есть без учета влияния кромок) составляет от 1,3 до 1,1 Вт/(м²·К). Однако на хорошо утепленном фасаде здания эти стеклопакеты представляют собой «теплые пятна», через которые происходят значительные потери тепла. Хорошие двухкамерные стеклопакеты могут иметь коэффициент теплопередачи от 0,7 до 0,5 Вт/(м²·К). Однако это достигается за счет усложнения конструкции стеклопакетов, увеличения их толщины до нескольких сантиметров и применения дорогого инертного газа криптона.  

Концепция вакуумного стеклопакета

Альтернативным подходом к совершенствованию стеклопакетов является концепция вакуумных стеклопакетов (vacuum insulated glazing, VIG). Иногда их называют также  «стеклопакетами с откачанным воздухом» (evacuated glazing unit, EGU).  Японские и китайские компании уже предлагают такие стеклопакеты, однако их коэффициент теплопередачи составляет всего лишь от 1,3 до 1,1 Вт/(м²·К) [2].

Расчеты специалистов показывают, что однокамерный стеклопакет с откаченным из него воздухом может достигать коэффициентов теплопередачи до 0,5 Вт/(м²·К) [1, 2]. При этом общая толщина стеклопакета может быть не более 10 мм и толщиной стекол 4 мм. При этом нет необходимости применения инертных газов.

Атмосферное давление и традиционные стеклопакеты

Каждый стеклопакет имеет хотя бы одну герметически изолированную полость – пространство между стеклами. Обычно эта полость наполнена воздухом при том давлении, которые было в цехе в момент герметизации стеклопакетов. Допустим, что это атмосферное давление было нормальным. При изменении атмосферного давления по отношению к давлению внутри полости стекла стеклопакета становятся выпуклыми или вогнутыми (рисунок 1). Эти прогибы вызывают искажения отражения от стекол, которые более или менее заметны в зависимости от размеров стеклопакетов, толщины стекол, ширины полости и  т. п. (см. подробнее здесь).  

Рисунок 1 – Прогибы стекол однокамерного стеклопакета:

а – при пониженном атмосферном давлении;

б – при повышенном атмосферном давлении

Атмосферное давление и вакуумные стеклопакеты

Аналогичное явление происходит и с вакуумными стеклопакетами, но совершенно в других масштабах. Атмосферное давление оказывает на плоскую конструкцию из двух стекол с «вакуумной» полостью между ними очень большую нагрузку – 10 тонн на каждый квадратный метр (1 кг/см² х 10000 см² = 10000 кг = 10 тонн). Поэтому для предотвращения схлопывания стекол конструкция вакуумного стеклопакета требует применения серии столбчатых спейсеров, которые равномерно распределяют внутри его плоскости.

Конструкция вакуумного стеклопакета

Типичный вакуумный стеклопакет состоит из двух стекол толщиной 3-4 мм, которые изолируются по периметру газонепроницаемым герметиком. Одно стекло имеет низкоэмиссионное покрытие. Расстояние между стеклами составляет около 0,7 мм. Поэтому этот стеклопакет является значительно более тонким, чем типичный однокамерный стеклопакет (рисунок 2).

Ключевым элементом вакуумного стеклопакета является полость между стеклами. Наименование «вакуумный» подразумевает, что в полости нет никакой материальной среды, которая могла бы передавать тепло и звук от внутреннего стекла к наружному стеклу и наоборот.

Рисунок 2 – Конструкция вакуумного стеклопакета [2]

Чтобы достичь этого давление в этой полости должно составлять 10^-3 гПa. Эта величина составляет одну миллионную долю атмосферного давления. Только тогда становится возможным снизить теплопередачу оставшегося разреженного газа до величин менее, чем 0,1 Вт/(м²·К), что обеспечит достижение высокого общего коэффициента теплопередачи в целом для стеклопакета [1, 2].

Сопротивление атмосферному давлению обеспечивают столбчатые спейсеры. Основные требования к спейсерам: они должны иметь низкую теплопроводность и быть почти невидимыми.    

Передача тепла в стеклопакете

Существует три пути снижения передачи тепла через стеклопакет:

• Теплопроводность
• Тепловая конвекция
• Тепловое излучение

Теплопроводность

Теплопроводность является основной формой передачи тепла в твердых материалах, таких как оконные рамы и герметичные кромки стеклопакетов. Количество потерь тепла может быть снижено путем применения соответствующих теплоизоляционных материалов, а также путем снижения количества сплошных материалов, например, за счет применения полых профилей.

Тепловая конвекция

Тепловая конвекция – это передача тепла через движение частиц материальной среды. Чем легче молекулы газа, тем больше они передают тепла. По этой причине межстекольные полости стеклопакетов заполняют тяжелыми инертными газами, такими как аргон. В самых лучших окнах применяют стеклопакеты, заполненные криптоном, молекулы которого еще тяжелее, чем у аргона. Однако криптон намного дороже аргона.  

В полном вакууме, конечно, не существует ни конвекции, ни теплопроводности. Однако даже частичный вакуум резко снижает передачу тепла. Когда давление в полости снижается до такого уровня, что молекулы могут двигаться, почти не сталкиваясь одна с другой, то передача тепла снижается линейно со снижением величины давления.

Тепловое излучение

Все вещества излучают электромагнитные волны, спектр которых зависит от их температуры, и поэтому обмениваются энергией со своим окружением. В отличие от теплопроводности и конвекции тепловое излучение происходит также и в вакууме. Так называемые низкоэмиссионные покрытия на стеклах снижают эти тепловые потери. Эти ультратонкие пленки пропускают коротковолновое излучение (свет), но не пропускают длинноволновое инфракрасное излучение (тепловое излучение).

Система герметизации вакуумных стеклопакетов

Материалы, которые применяют для герметизации кромок, должны быть способными поддерживать вакуум внутри стеклопакета. Кроме того, они должны обладать высокими термоизоляционными характеристиками. Эти свойства должны сохраняться в условиях всех воздействий и нагрузок в течение полного срока службы стеклопакета. Это означает, что остаточное давление газа менее, чем 0,001 гПа должно оставаться стабильным в течение более 25 лет и при температуре от минус 40 до 60 ºС.

Кроме того, что эта система герметизации должна «держать» вакуум, она также обязательно должна обладать определенной упругостью. Это дает возможность выравнивать напряжения в ней и, тем самым, предотвращать возникновение трещин при нагрузках на кромки стекол.

Спейсеры вакуумных стеклопакетов

Применяемые в вакуумных стеклопакетах металлические и стеклянные столбики размером менее 0,35 мм являются практически невидимыми с расстояния 1 м. Эти спейсеры, расположенные на расстоянии 30-40 мм друг от друга, обеспечивают коэффициент теплопередачи вакуумного стеклопакета U_g около 0,50 Вт/(м²·К) [2].   

Преимущества вакуумных стеклопакетов

Лучшие стандартные стеклопакеты, в которых обычно применяется аргон, имеют коэффициент теплопередачи U_g от 1,3 до 1,1 Вт/(м²·К). Двухкамерные стеклопакеты с криптоном имеют самые высокие теплоизоляционные характеристики (U_g от 0,7 до 0,5 Вт/(м²·К)), но являются чрезмерно дорогими. Кроме того, чтобы достичь коэффициента теплопередачи U_g около 0,50 Вт/(м²·К) эти стеклопакеты должны иметь ширину своих полостей 12-14 мм, что означает, что общая их толщина весьма значительна. Чрезмерный размеры и вес стеклопакетов вызывает проблемы с крепежными и другими деталями окон, например, с  петлями. В отличие от двухкамерного стеклопакета вакуумный стеклопакет достигает величины U_g = 0,50 Вт/(м²·К) при меньшем весе и меньшей толщине.        

Заключение

В настоящее время промышленные ваккумные стеклопакеты находятся еще в процессе разработки и дальнейшего совершенствования. С выходом на массовое производство они способны значительно повысить тепловую эффективность светопрозрачных конструкций, а также сделать их более легкими и удобными. 

Источники:

1. VIG – Vacuum Insulating Glass – 7th International Vacuum Insulation Symposium, Zurich-Dübendorf, 2005.

2. Vacuum Glazing – BINE projectinfo, 01/08

Ссылка для источника 2:

http://www.bine.info/fileadmin/content/Publikationen/Englische_Infos/projekt_0108_engl_internetx.pdf

Узнать подробнее о вентилируемых фасадах вы сможете тут.

Тепловой коэффициент окна является важным моментом, которым нельзя пренебрегать

Основным преимуществом выбора качественных окон ПВХ при ремонте или новом строительстве является повышенный комфорт и экономия энергии. Это отражается в хорошем тепловом коэффициенте столярных изделий и остекления.

Использование двойного остекления является минимально допустимым сегодня. Переход к тройному остеклению позволит нам соответствовать стандартам завтрашнего дня. Профиль IDEAL 6000 с тройным остеклением указан в каталоге стандартной продукции, соответствующей знаку PASSIV HAUS.

Что означают три цифры на остеклении?

Предлагаемое остекление от всемирно известного бренда Pilkington. Используемое стекло 4/16/4. Это означает две панели из стекла толщиной 4 мм, расположенные на расстоянии 16 мм друг от друга. Все предлагаемые остекления содержат аргон, а не воздух между стеклами. Это помещает остекление в категорию «двойное остекление с низким коэффициентом излучения, армированное аргоном». Это лучший вариант с точки зрения теплоизоляции.

Другие виды остекления доступны для особых нужд. Пожалуйста свяжитесь с нами.

Коэффициент теплопроводности U ?

Показатель теплоизоляции (коэффициент теплопроводности в Вт/м2. °C) складывается из Ug для остекления и Uw для окна в целом. Низкий коэффициент означает, что окно работоспособно.

В правилах проводится различие между новыми и реновируемыми существующими зданиями. Чтобы получить налоговый кредит, значения 2009 года для столярных изделий из ПВХ составляют Uw < 1,40 Вт/м?.°C. Для сравнения, столярные изделия из дерева составляют 1,60, а столярные изделия из алюминия — 1,80. Поэтому правила более требовательны к ПВХ.

FE-formula-UW

Вот коэффициенты Uw окон ПВХ, предложенные партнером-производителем Lacentrale-eco.com:

IDEAL 2000: Uf = 1,5 Вт/м².°C в сочетании с двойным остекление, имеющее Ug = 1,0 Вт/м²·°C, обычно дает Uw ниже 1,4 для большинства форматов, типов и размеров. (Стандарт 2009)

IDEAL 4000: Uf = 1,3 Вт/м².°C с двойным остеклением с Ug = 1,0 Вт/м².°C (Соответствует RT2012)

IDEAL 6000: Uf = 1,1 Вт/м? .°C с тройным остеклением с Ug = 0,7 Вт/м².°C (Passiv Haus)

Расчет сделан для окна 1480×1280

Профиль IDEAL 2000 является самым продаваемым профилем ПВХ в Европе за последние 10 лет. Его надежность образцовая. Профили IDEAL 4000 и 6000 разрабатывались с одинаковой тщательностью, чтобы соответствовать тепловым требованиям сегодняшнего и завтрашнего дня…

Что такое краевой эффект?

Краевой эффект представляет собой тепловое взаимодействие между стеклопакетом, оконной рамой и дистанционной рамкой на стыке многослойного стеклопакета. Когда потери энергии между внешней и внутренней частью окна невелики, в северных широтах используется термин «краевой эффект» из-за обычно более низкой наружной температуры.

До 1990-х годов в стеклопакетах использовались алюминиевые дистанционные рамки. Поскольку алюминий обладает хорошей теплопроводностью, край стекла значительно остывает при низких температурах наружного воздуха.

Когда используется дистанционная рамка TGI® WARMEDGE с низкой теплопроводностью, это охлаждение является умеренным. Таким образом, общий оконный коэффициент (Uw) может быть улучшен на 0,1–0,2 Вт/м2·°C в зависимости от типа используемого материала рамы и размеров.

Какова цель краевого эффекта?

Благодаря «краевому эффекту» циркуляция воздуха вблизи окна значительно снижается. Сразу заметным преимуществом «краевого эффекта» является уменьшение образования конденсата по краям окна.

Улучшенные изоляционные свойства дистанционной рамки означают, что на внутренней кромке оконной рамы оседает меньше конденсата, что предотвращает рост плесени, выцветание и появление водяных пятен на оконной раме.

Эти преимущества также отражаются на долговечности окна. Кроме того, используется потенциал энергосбережения, что приводит к снижению затрат на отопление. (Источник Пиллкингтон)

Почему дистанционная рамка TGI® (WARMEDGE) — лучший выбор

Дистанционная рамка TGI® («краевой эффект») представляет собой продукт с чрезвычайно низким коэффициентом Psi на краю остекления для различных материалов рамы, благодаря чему достигается выдающиеся коэффициенты Uw.

Распорки TGI® изготовлены из нержавеющей стали. Кроме того, синтетический материал полипропилен, известный своей низкой теплопроводностью, используется как в качестве армирующего материала, так и для обеспечения лучшего теплового разделения. Идеальный симбиоз нержавеющей стали и полипропилена обеспечивает очень низкую теплопередачу на краю остекления с высокой плотностью диффузии.

FE-Wamedge с эффектом кромки

Все модели доступны с проставкой TGI di WARMEDGE. Мы настоятельно рекомендуем его установку для улучшения тепловых характеристик, но особенно во избежание образования конденсата в углах ваших окон.

По любым другим вопросам, пожалуйста, свяжитесь с нами напрямую.

Вакуумное изоляционное остекление, часть I

Введение в дизайн и эксплуатационные характеристики доктора Ценка Кочера – Сиднейский университет, Школа физики, Сидней, 2006 г.

Большинство из нас предпочитает комфортный микроклимат в помещении. Дома и на рабочем месте мы ожидаем, что температура в помещении будет регулироваться либо отоплением, либо кондиционированием воздуха. К сожалению, это может привести к большим нежелательным потерям тепла изнутри жилища наружу.

В развитых странах, в частности, потребление энергии в зданиях неуклонно растет, достигая уровня 20 – 40% от общего конечного потребления энергии в стране [1-3], где большая часть этой энергии тратится впустую из-за неконтролируемого теплового потока наружу. Помимо очевидных больших потерь из-за неконтролируемой инфильтрации воздуха, большая часть потерь тепла происходит через окна. Большинство национальных стандартов сегодня требуют гораздо более низких уровней теплопроводности для стен, полов и крыш, чем для окон. Например, в Европе строительные нормы и правила требуют в среднем теплопроводности около 0,1 Вт м-2·K-1 для стен, полов и крыш, когда окно (одинарное стекло) обычно имеет теплопроводность порядка 6 Вт м·м. -2 K-1 для центра стекла, теплопроводность воздух-воздух (более известная как коэффициент U) [1].

В большинстве зданий эстетическая тенденция покрывать все большие и большие площади стеклом увеличивает потери энергии через окна. Традиционно в экстремально холодном климате эти потери тепла уменьшаются с помощью окон с двойным остеклением: две панели стекла, разделенные воздушным зазором, использующие низкую теплопроводность воздуха для обеспечения изолирующего барьера снаружи. Значение U окна можно еще больше снизить за счет использования газов с более низкой теплопроводностью (аргон, криптон или ксенон), за счет увеличения количества воздушных зазоров за счет использования большего количества оконных стекол или за счет использования покрытий с низким коэффициентом излучения. Как правило, окно с двойным остеклением, изготовленное с использованием покрытий с низким коэффициентом излучения на обеих внутренних поверхностях и газообразного аргона, имеет значение U около 1,3 Вт м-2·К-1 [4,5]. Кроме того, тройное остекление окна создает дополнительный воздушный зазор, что дополнительно снижает коэффициент теплопередачи примерно до 0,6 Вт·м-2·K-1.

Существует альтернатива обычному газонаполненному окну с двойным остеклением (IGU — стеклопакет), который вызывает большой интерес со стороны стекольной промышленности и политиков. Окно с вакуумным изоляционным остеклением (VIG) представляет собой систему с двойным остеклением, в которой между стеклами создается вакуум, а не газ. Например, если зазор между двумя стеклами вакуумирован до давления 0,001 торр (около 0,00001 фунт/кв. дюйм) или меньше, вклад газопроводности и конвекции в общую теплопроводность незначителен. За последние два десятилетия две университетские исследовательские группы глубоко исследовали VIG: группа Коллинза из Сиднейского университета [4-7] и группа Имса и Гриффитса из Ольстерского университета [8-11]. Эта статья является первой в серии, в которой рассматриваются основные результаты этого исследования и кратко излагаются основные вопросы.

Конструкция вакуумного изоляционного остекления

Цель проектирования вакуумного изоляционного остекления такая же, как и у любой другой технологии изоляционного остекления: иметь как можно более низкое общее значение коэффициента теплопередачи. Как уже упоминалось, два стекла VIG разделены изолирующим вакуумным зазором шириной около одной десятой миллиметра. В отличие от заполненного газом зазора, поскольку изолирующие свойства вакуумного зазора не зависят от размера, в результате остекление VIG имеет меньшую общую ширину. Однако важно отметить, что особенно узкий зазор может привести к визуальным эффектам (кольца Ньютона) и даже связи затухающих волн, что приведет к увеличению радиационных теплопотерь между поверхностями.

При вакуумировании зазора на поверхности стекла устанавливается равномерное атмосферное давление около 10 000 кг на квадратный метр (около 14,5 фунтов на кв. дюйм). Даже на относительно коротких расстояниях результирующие силы приведут стекла в соприкосновение, что крайне нежелательно. Чтобы сохранить разделение между стеклами, между ними размещается регулярный ряд прокладок. Эти прокладки должны быть небольшого размера и в количестве, чтобы минимизировать визуальный эффект и минимизировать их теплопроводность. Как правило, распорки имеют цилиндрическую форму, около полмиллиметра в диаметре и расположены в виде квадратного массива на расстоянии около двадцати миллиметров друг от друга. Помимо влияния на теплопроводность остекления, дистанционная решетка также вызывает деформации стекла, которые могут создавать вредные напряжения. Ясно, что при проектировании массива разделителей требуется особая осторожность.

Важным аспектом VIG является стабильность внутреннего вакуума. Стеклянные панели и отверстие, через которое откачивается зазор, должны быть герметично закрыты для «запирания» вакуума. Крайне желательно поддерживать вакуум при давлении 0,001 Торр (около 0,00001 фунт/кв. дюйм) или меньше в течение срока службы в двадцать лет или дольше. Физическая «утечка», допускающая попадание воздуха в зазор или выделение газа с поверхности стекла, приведет к нежелательному увеличению теплопроводности. Возможна также диффузия газа снаружи в зазор, через стекла и, возможно, через материал, используемый для соединения окон по краям. Гелий при парциальном давлении в атмосфере около 0,5 Па легко диффундирует во многие стеклянные структуры; тем не менее, при использовании флоат-стекла или известково-натриевого стекла скорость диффузии незначительна в течение +20 лет.

Как упоминалось ранее, в течение последних двадцати лет две академические группы работали независимо, но параллельно, над двумя проектами VIG, основное отличие которых заключалось в герметичном краевом уплотнении. Collins group VIG использует стеклянную фритту, известную как припойное стекло, которое подходит для теплового расширения стеклянных панелей и обычно требует стадии нагревания до 450°C для плавления и сплавления с стеклянными панелями. Группа Eames & Griffiths использует металлическую кромку, изготовленную из индия, которая смачивается и приклеивается к стеклу при температуре около 250°C. В обоих случаях между стеклами образуется относительно жесткое герметичное уплотнение. Аналогичная связь образуется в отверстии, через которое создавался вакуум. Остальные конструктивные параметры одинаковы для обеих групп: материал прокладок, диаметр прокладок, высота прокладок (и, следовательно, размер вакуумного зазора), расстояние между решетками прокладок, толщина стекла и использование низкоэмиссионных покрытий. Тем не менее, группы использовали несколько разные методы эвакуации пробела.

Совсем недавно другие исследователи также сообщили о различных подходах к проектированию, изготовлению и анализу технологии VIG [12-14]. Например, в альтернативной конструкции краевого уплотнения используется тонкая металлическая полоса/фольга, прикрепленная к стеклу на внешней поверхности с помощью оловянного припоя или анодного соединения. После соединения оконных стекол металлические полосы обжимаются или свариваются, образуя краевое уплотнение типа «сильфон». Существуют и другие конструкции, в которых металлическая связь между стеклянными панелями находится по краю. В других опубликованных работах подробно описаны лежащие в основе тепловые процессы и механические свойства, при этом многие варианты конструкции описаны только в патентной литературе и не обсуждаются здесь для краткости.

Рис. 1: Схематическое изображение вакуумного стеклопакета

Рис. 1 представляет собой иллюстрацию конструкции VIG, разработанной в Сиднейском университете. Эта конструкция по сравнению с другими отличается только краевым уплотнением и способом вакуумирования зазора. После сопряжения панели запаиваются по четырем краям припоем. Перед соединением в одном из окон просверливается небольшое отверстие (близко к углу), и стеклянная трубка припаивается к стеклу с помощью припоя. Внутренний зазор вакуумируется через эту «откачиваемую» трубку, которая затем герметизируется с помощью целенаправленного локального нагрева, чтобы расплавить конец трубки. Есть небольшая разница в размерах стекол, что упрощает процесс нанесения припоя. Как только стекло припоя нагревается до нужной температуры, оно затекает в зазор между стеклами благодаря капиллярному действию.

Теплопроводность вакуумного изолирующего остекления

Вклад в общую теплопроводность вакуумного изолирующего остекления составляет:

1. проводимость через остаточный газ в зазоре,
2. проводимость через распорную решетку,
3. излучение между внутренними поверхностями оконных стекол в вакуумном зазоре,
4. проводимость через краевое уплотнение.
5.  

Имеются опубликованные решения для теплопроводности этих путей теплопередачи [4-7]. Они описаны ниже, за исключением вклада через краевое уплотнение, которое не будет включено в окончательную общую теплопроводность VIG. Решение теплового потока через кромку требует дополнительной сложности, поскольку необходимо учитывать влияние рамы, в которой установлен VIG. Однако, как правило, для VIG с припаянным краем стекла и стеклянными панелями толщиной 3 мм краевая проводимость составляет около 0,3 Вт м-2·K-1. Для тех же условий и стекла толщиной 4 мм вклад составляет около 0,4 Вт м-2·К-1. Это было бы аналогичным вкладом, даже если VIG имеет металлическое краевое уплотнение.

Теплопроводность остаточного газа

Теплопроводность остаточного газа зависит от взаимосвязи между давлением газа и длиной свободного пробега молекул-молекулярных столкновений (расстоянием, пройденным молекула между столкновениями). Проще говоря, это означает, что теплопроводность газа не зависит от давления до тех пор, пока давление не станет достаточно низким, чтобы расстояние между столкновениями было примерно таким же, как расстояние, на котором находится газ (которое также является расстоянием, на котором тепло перевозится). Упрощенное соотношение (справедливое при низких давлениях) для теплопроводности из-за остаточного газа в зазоре по отношению к давлению газа задается как, где Cgas — теплопроводность в Вт·м-2·K-1, а P — давление газа в Па. спейсерная решетка представляет собой тепловой мост между стеклянные панели. Сопротивление тепловому потоку через каждую прокладку обусловлено прокладкой (которой является теплопроводность нижележащего материала и размером прокладки) и площадью теплового контакта прокладки. Для распорки цилиндрической формы это представлено как, где Rspacer — тепловое сопротивление в КВт-1, kspacer — теплопроводность материала прокладки, kglass — теплопроводность стекла, r — радиус прокладки, h — высота распорки. Если дистанционные рамки расположены в квадратный ряд на расстоянии l между дистанционными рамками и имеется целое число ячеек l 2 по площади стеклопакета, то общая теплопроводность дистанционной рамки массив задается как,  где Cспейсеры – теплопроводность в Вт·м-2·K-1.

Излучение между поверхностями в вакуумном зазоре

Лучистый тепловой поток от поверхности хорошо определен и зависит от эмиттанса и температуры поверхности.

При рассмотрении теплопередачи между двумя поверхностями соотношение определяется как, где Csurf   – теплопроводность в Вт·м-2·K-1, 90 102 с  – постоянная Стефана-Больцмана 5,67×10-8 Вт·м-2. К-4, e гребенка представляет собой совокупный коэффициент излучения стеклянных поверхностей внутри вакуумного зазора, а Tav представляет собой среднее значение поверхностных температур стеклянных поверхностей. Суммарный коэффициент излучения лучше всего определять с помощью аппроксимации, где e Surf1 и e Surf2 — коэффициенты излучения стеклянных поверхностей в вакуумном зазоре. Это приближение основано на предположении, что коэффициент излучения каждой поверхности не зависит от длины волны и угла падения лучистого теплового потока [7,15].

Коэффициент излучения каждой из внутренних поверхностей и результирующий суммарный коэффициент излучения двух поверхностей приведены в таблице 1; эмиттанс e = 0,84 для известково-натриевого стекла в состоянии поставки без поверхностного покрытия, e = 0,2 для пиролитического покрытия с низким коэффициентом излучения и e = 0,03 для высокоэффективного покрытия с низким коэффициентом излучения .

Таблица 1: Суммарный коэффициент излучения различных комбинаций низкоэмиссионных покрытий.

Разумно предположить, что в процессе обращения, хранения и обработки коэффициент излучения покрытий может изменяться. Это особенно верно для покрытий напылением, которые по своей сути являются «более мягкими» покрытиями. В общем, это можно объяснить, предположив, что «реальная» излучательная способность поверхности по сравнению со значениями, приведенными в таблице 1 (на поверхность, а не на совокупный эффект), примерно на 10–15 % выше.

Определение общей теплопроводности вакуумного изоляционного остекления

Общее значение VIG U в центре остекления, воздух-воздух определяется как, где внутри, и снаружи, — коэффициенты теплопередачи (внутри) и холода (снаружи) соответственно. Важно отметить, что определение общей теплопроводности воздуха по центру остекления во всех случаях не сильно зависит от толщины стекла.

Общая теплопроводность VIG рассчитывается как значение U центра остекления, воздух-воздух. Для определения коэффициента теплопередачи необходимо четко определить коэффициент теплопередачи к/от поверхностей VIG во внутреннюю/внешнюю среду. Здесь используется стандарт ASTM для зимних условий, который применялся группой Коллинза в предыдущей работе [4]. Это для стандартных зимних условий, когда коэффициенты теплопередачи (внутри) и холода (снаружи) принимаются равными 8,3 Вт м-2 К-1 и 30 Вт м-2 К-1 соответственно. Это для стандартных зимних условий при +21,1°C и -17,8°C на горячей (внутри) и холодной (снаружи) сторонах соответственно.

Каждый из коэффициентов переноса состоит из радиационного и конвективного вклада. Поскольку сумма каждого взноса несколько субъективна, коэффициенты различаются в зависимости от стандарта. По этой причине полезно исследовать изменение теплопроводности при изменении коэффициентов. На рис. 2 представлены графики теплопроводности центра остекления воздух-воздух для конструкции VIG (для радиуса прокладки 0,25 мм и расстояния между рядами 40 мм) для диапазона внутренних и внешних коэффициентов передачи. Каждый график относится к комбинированному коэффициенту излучения внутренних поверхностей. Результаты ясно подчеркивают незначительное влияние коэффициентов переноса при низкой проводимости остекления.

Нажмите, чтобы увеличить.
 

Рис. 2: График зависимости теплопроводности воздух-воздух в центре остекления от внутреннего коэффициента теплопередачи. Планки погрешностей представляют собой изменение коэффициента внешней теплопередачи, как указано на графике.

Тепловые характеристики обычного и вакуумного изоляционного остекления

Теплопроводность воздух-воздух, центр остекления, теплопроводность VIG определяется с использованием решений, описанных в предыдущих разделах. Для обычных стеклопакетов, если предположить, что вклад конвекции незначителен, значение U зависит только от теплопроводности газа и внутреннего переноса излучения от поверхности к поверхности. Здесь сравнивается теплопроводность ВИГ и обычных стеклопакетов. Общим конструктивным параметром обеих изоляционных систем является низкоэмиссионное покрытие на стеклянных поверхностях. Покрытие наносится на одну или обе внутренние поверхности в газовом или вакуумном зазоре, поэтому все показанные здесь результаты представлены в зависимости от комбинированной излучательной способности внутренних поверхностей.

Рисунок 3 представляет собой график зависимости теплопроводности VIG от центра остекления, воздух-воздух, от комбинированного коэффициента излучения поверхности, (а) для различных комбинаций радиуса дистанционной рамки и расстояния между массивами дистанционной рамки, и (b) по сравнению с обычным стеклопакетом с 12-миллиметровыми зазорами, заполненными аргоном. В обычных стеклопакетах существует несколько комбинаций допустимой ширины зазора и типа газа. Однако для краткости рассматривается только аргоновый зазор 12 мм.

Нажмите, чтобы увеличить.

Нажмите, чтобы увеличить.

Рис. 3: График зависимости теплопроводности VIG центра остекления, воздух-воздух от комбинированного поверхностного коэффициента излучения, (a) для различных комбинаций радиуса дистанционной рамки и дистанционной рамки разделение массивов (эквивалентно общему количеству прокладок в зазоре) и (b) сравнение VIG с обычными стеклопакетами.

Очевидно, что технология VIG может обеспечить более низкое значение коэффициента теплопередачи по сравнению с двойным или тройным остеклением с аргоновым газовым зазором 12 мм и обеими системами с использованием высокоэффективных низкоэмиссионных покрытий (рис. 3b). Характеристики обычных стеклопакетов значительно улучшаются, если используется газ криптон или, что еще лучше, ксенон; однако эти газы дороже. Для двойного остекления (во всем диапазоне комбинированного коэффициента излучения) замена аргона на криптон снижает коэффициент теплопередачи примерно на 25 %, а при использовании ксенона — еще на 25 %. Для тройного остекления изменение характеристик при использовании криптона и ксенона аналогично. Также есть возможность увеличить ширину зазора; однако конкурирующие конвекционные потери ограничивают преимущество, которое можно получить от увеличения.

Характеристики VIG (рис. 3а) предполагают нижний предел потенциального значения U. Это напрямую связано с массивом прокладок, размером прокладки и расстоянием между массивами с четким порогом. Однако изменения в наборе прокладок вызовут повышенные напряжения в прокладках и стеклянных панелях. Крайне важно, чтобы эти напряжения не вызывали катастрофического отказа ВИГ. Атмосферное давление приводит к сжимающим напряжениям в прокладках, растягивающим напряжениям на внешней поверхности стекла над проставками, растягивающим напряжениям на внутренней поверхности стекла между проставками и на краю остекления из-за жесткого краевого уплотнения. Эти распределения напряжений широко изучались в прошлом [7].

VIG — оконное стекло с высокими изоляционными свойствами. Для установки не требуется специальный каркас, а долговечность утеплителя обеспечивается за счет герметичного краевого шва. Показанные выше результаты производительности не обязательно являются пределом конструкции VIG. Блок VIG также можно использовать в качестве одного из окон в обычном двойном или тройном остеклении; гибрид ВИГ. Гибридная конструкция потенциально обеспечивает дальнейшее снижение теплопроводности на 70%.

Каталожные номера

[1] Y. Xing, N. Hewitt, and P. Griffiths, Реконструкция зданий с нулевым выбросом углерода – иерархический путь, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 15, 3229-3236, 2011.

[2] L. Pérez — Ломбард, Дж. Ортис и К. Поут, Обзор информации об энергопотреблении зданий, Энергия и здания, 40, 394-398, 2008.

[3] Д. Арастех, С. Селковиц и Дж. Вулф, Проектирование и испытания системы остекления с высокой изоляцией для использования с обычными оконными системами, Journal of Solar Energy Engineering, 111, 44-53, 19. 89.

[4] Р.Э. Коллинз, Г.М. Тернер, А.С. Фишер-Криппс, Дж.-З. Танг, Т.М. Симко, С.Дж. Дей, Д.А. Клагстон, К.-К. Zhang, and J.D. Garrison, Вакуумное остекление – новый компонент для изоляционных окон, Building and Environment, 30[4], 459-492, 1995.

[5] T.M. Simko, A.C. Fischer-Cripps, and R.E. Collins, Temperature- индуцированные напряжения в вакуумном остеклении: моделирование и экспериментальная проверка, Solar Energy, 63[1], 1-21, 1998.

[6] R.E. Collins, A.C. Fischer-Cripps, and J.-Z. Tang, Прозрачная вакуумная изоляция, Солнечная энергия, 495. С. 333-350. ] П. К. Имс, Вакуумное остекление: текущие показатели и перспективы на будущее, Вакуум, 82[7], 717-722, 2008.

[9] П. В. Гриффитс, М. ди Лео, П. Картрайт, П. С. Имс, П. Г. Лефтериотис, Б. Нортон, Изготовление вакуумного остекления при низкой температуре, Солнечная энергия, 63[4], 243-249, 1998.

[10] С. Папефтимиу, Г. Лефтериотис, П. Яноулис, Т.Дж. П. К. Имс, Ю. Фанг, П.-Ю. Пеннарун, П. Яннаш, Разработка улучшенного электрохромного эвакуированного остекления, Энергетика и здания, 38[12], 1455-1467, 2006 г.

[11] JF Zhao, PC Eames, TJ Hyde, Y. Fang, J. Wang, Модифицированный метод откачки, используемый для изготовления низкотемпературного металлического герметичного вакуумного остекления, Solar Energy, 8[9], 1072-1077 , 2007.

[12] Х. Манц, С. Бруннер и Л. Вульшлегер, Тройное вакуумное остекление: теплопередача и основные механические ограничения конструкции, Солнечная энергия, 80 [12], 1632-1642, 2006.

[ 13] Л. Вульшлегер, Х. Манц, К. Гази Вакили, Анализ методом конечных элементов температурного отклонения вакуумного остекления, Строительство и строительные материалы, 23[3], 1378-1388, 2009.

[14] М. М. Кебель, Х. Манц, К. Э. Майерхофер, Б. Келлер, Ограничения срока службы в вакуумном остеклении: модель баланса переходного давления, Материалы солнечной энергии и солнечные элементы, 94 [6], 1015-1024, 2010

[15] Q-C. Чжан, Т. М. Симко, С. Дж. Дей, Р. Э. Коллинз, Г. М. Тернер, М. Брюнотт, А. Гомберт, Измерение и расчет лучистого теплопереноса между стеклянными поверхностями без покрытия и с покрытием из легированного оксида олова, Международный журнал тепло- и массообмена, 40 [ 1], 61-71, 1996.