Выбор оптимальной толщины воздушной прослойки в стеклопакете

Выбор оптимальной толщины воздушной прослойки однокамерных стеклопакетов

Под оптимальной толщиной воздушной прослойки понимают такую ее минимальную толщину, при которой сопротивление теплопередаче будет наибольшим. Суть возрастания сопротивления теплопередаче через воздушную прослойку заключается в том, чтобы выбрать необходимое расстояние между стеклами, исключающее конвекцию воздуха. Тогда толщина воздушной прослойки будет определяться толщинами двух сходящихся механических и тепловых пограничных слоев у стекол, проще говоря, двух воздушных слоев, которые прилипают к стеклу, т.е. имеют скорость равную нулю.

Таким образом, при оптимальной толщине воздушной прослойки воздух внутри прослойки неподвижен, отсутствует конвекция, и передача теплоты осуществляется только за счет теплопроводности, значит, будет минимальной.

Вопросы определения оптимальной толщины воздушной прослойки при двухслойном остеклении окон решались в МНИИТЭП (Россия), в КиевЗНИИЭП. Однако, окончательных результатов не удалось получить из-за негерметичности воздушных прослоек в окнах.

В передовых зарубежных странах вопрос определения оптимальной толщины воздушной прослойки решался очень тщательно математическим моделированием с использованием компьютерной техники.

В теплотехническом комплексе КиевЗНИИЭП были проведены экспериментальные исследования по определению оптимальной толщины воздушной прослойки однокамерных стеклопакетов при разной температуре наружного воздуха ( от (-5) °С до (-25) °С – температура наиболее холодной пятидневки, по которой рассчитывается сопротивление теплопередаче окон).

Стабильное максимальное значение сопротивления теплопередаче сразу определяет оптимальную толщину воздушной прослойки. Стабильное значение сопротивления теплопередаче говорит о независимости его от температуры. Действительно, оптимальная толщина воздушной прослойки равна сумме двух скоростных пограничных слоев около стекол, в которых молекулы неподвижны. Естественно, понижение температуры, которое ведет к понижению скорости движения молекул, никак не скажется на скорости неподвижных молекул, т.е. при оптимальной толщине воздушной прослойки сопротивление теплопередаче не зависит от температуры.

Таким образом, для воздушной прослойки существует оптимальная толщина равная 16 мм, при которой наблюдается максимальное значение сопротивления теплопередаче и, которая не зависит от температуры наружного воздуха.

При заполнении прослойки более вязкими газами – аргоном, углекислым газом и др. — толщина скоростных пограничных слоев увеличивается, что приводит к увеличению газовой прослойки и увеличению сопротивления теплопередаче.

Выбор минимальной толщины воздушных прослоек двухкамерных стеклопакетов.

Как отмечалось раньше, сопротивление теплопередаче остекленной части окон можно увеличить за счет увеличения количества воздушных прослоек между стеклами. Применительно к стеклопакетам это значит, что их можно делать одно-, двух- и трехкамерными. Для самой северной 1-ой температурной зоны Украины достаточно ограничиться двухкамерными стеклопакетами.

Значения сопротивления теплопередаче однокамерных стеклопакетов с оптимальной толщиной воздушной прослойки 16 мм составляют (0,34…0,37) (м² • ºC)/Вт.

Естественно, нет смысла увеличивать толщину воздушной прослойки свыше оптимального значения (16 мм), целесообразнее выполнять двухкамерные стеклопакеты.


Черных Л.Ф., к.т.н., с.н.с., руководитель отдела строительной теплофизики КиевЗНИИЭП; Бондарева О.С., инженер.