Правильное стекло для энергоэффективных окон

Для обеспечения энергетической эффективности окон, балконных дверей, витрин, витражей и других прозрачных конструкций из стекла, применяемых в зданиях и сооружениях, необходимо обеспечить минимальные суммарные затраты энергии не только на отопление, но и кондиционирование, вентиляцию, освещение помещений.

Создание теплозащитных и солнцезащитных стекол с твердым и мягким покрытиями, цветных стекол (окрашенных в массе) и использование самоочищающегося стекла со специальным покрытием, технологии производства которых за последние годы значительно усовершенствованы, сделало возможным применение стеклодеталей, регулирующих приток солнечного излучения, одновременно обеспечивая высокое светопропускание, теплоизолирующие свойства, защиту от шума.



Новые типы стекол позволяют придать остеклению солнцезащитные и теплоизоляционные свойства, предотвращающие потери тепла из помещения в холодную погоду и избыточное поступление солнечного тепла летом.

Учитывая то, что при производстве окон применяемые профильные системы в большинстве своем обеспечивают довольно хорошие результаты по сопротивлению теплопередаче по сравнению с остеклением, поэтому мы остановимся подробнее на светопрозрачных конструкциях.

По разным данным, через светопрозрачные ограждающие конструкции зданий теряется от 40 до 50% тепловой энергии.

Существует несколько путей потери тепла. Во-первых, теплопроводность самого стекла. Сократить потери тепла в этом случае можно увеличением количества стекол в оконной системе. Например, в некоторых многоэтажных домах, построенных в конце прошлого века, устанавливались деревянные рамы с тройным остеклением. Во-вторых, потери тепла, обусловленные конвекцией воздуха. Эта проблема была решена в результате создания герметичного стеклопакета. Наконец, в-третьих, инфракрасное излучение, на долю которого приходится до 70% потерь тепла. По этому вопросу отметим следующее.

Придание энергосберегающих свойств стеклу связано с нанесением на его поверхность низкоэмиссионных оптических покрытий, а само стекло с таким покрытием получило название низкоэмиссионного. Эти покрытия обеспечивают прохождение в помещение коротковолнового солнечного излучения, но препятствуют выходу из помещения длинноволнового теплового излучения, например, от отопительного прибора. Такая избирательность получила название эмиссионной способности (поэтому стекла с такими покрытиями еще называют «селективными стеклами»). Чем ниже эмиссионная способность стекла, тем выше его энергосберегающие свойства.

Солнцеотражающие покрытия делятся на две основные категории - неселективные (отражают солнечную радиацию во всем спектре солнечного излучения) и селективные (пропускают видимый свет и отражают инфракрасное излучение с длиной волны около 0,78 мкм, куда относится и тепловое излучение). Все селективные покрытия относятся к категории так называемых «мягких покрытий».

Характеристикой энергосбережения является излучательная способность стекла. Как известно, любое тело, в зависимости от своей температуры, излучает в пространство определенное количество энергии. Температура поверхности Солнца составляет около 6000 градусов Кельвина, и Солнце излучает не только в ультрафиолетовом и видимом, но и в инфракрасном (ИК) диапазоне спектра.



Теплозащитные качества стекол определяются относительной долей отражаемых ими инфракрасных лучей. Теплоотражающие покрытия характеризуются высокой отражательной способностью (до 95% в инфракрасном диапазоне). Это значит, что пропускательная и поглощательная способности таких покрытий низки. Согласно закону Кирхгофа, тела с низкой поглощательной способностью имеют низкую излучательную способность. Излучательная способность (эмиссия) любого серого тела оценивается в сравнении с максимальной излучательной способностью абсолютно черного тела при той же температуре с учетом степени черноты : Е = ε - Е₀ ,
где Е - плотность потока собственного излучения серого тела;
Е₀ - плотность потока собственного излучения абсолютно черного тела.

Значение для различных материалов изменяется в пределах от 0 до 1 и зависит от длины волны падающего света. В инфракрасном (ИК) диапазоне степень черноты теплоотражающего покрытия должна быть минимальной. Покрытия, для которых степень черноты составляет = 0,03...0,15, получили название «Lоw–Е» (низкая излучательная способность).

Эмиссионная способность поверхности (Е) определяет излучательную способность стекла (у обычного стекла Е>0,83, а излучательная способность селективных стекол меньше 0,04), а следовательно, и способность «отражать» обратно в помещение тепловое излучение.

Следовательно, чем ниже эмиссионная способность, тем меньше потери тепла. При этом, стекло с оптическим покрытием, имеющим значение эмиссионной способности Е= 0,004, отражает обратно в помещение свыше 90% тепловой энергии уходящей через окно.

Существует два вида низкоэмиссионных покрытий - «мягкое» и «твердое», отличающиеся и технологией нанесения, и эксплуатационными характеристиками, к числу которых относятся теплофизические, механические и экономические параметры.


Черных Л.Ф., руководитель отдела строительной теплофизики КиевЗНИИЭП, к.т.н., ст.н.с.; Одринская В.А., председатель подкомитета ТКС «Строительное стекло»; Бондарева О.С., мл.н.с.