В Вашем браузере запрещено выполнение сценариев JavaScript. Рекомендуем их разрешить - более 70% информации на этом сайте без JavaScript будет недоступно
Заказать CallBack

Мультифункциональное стекло

Мультифункциональное стекло


Преамбула

В предыдущей публикации мы рассматривали подробно вопросы применения стекла с энергосберегающим покрытием [1]. К нашему большому удовольствию следует констатировать тот факт, что большинство людей, хоть и плохо понимают принципы работы стекла с таким покрытием, но с охотой его используют при проектировании остекления. Пусть так. Однако прогресс идет вперед и предлагает новое поколение покрытий, позволяющих снизить затраты не только на отопление, но и на кондиционирование, т.е. охлаждение помещение. Стекла с таким покрытием получили название мультифункциональные, благодаря своим способностям выполнять несколько функций одновременно. В этой статье рассматриваем перспективы их применения.

Используемые термины выделены в тексте жирным шрифтом в месте первого вхождения.

Мультифункциональное стекло  — это стекло, имеющее на всей площади поверхности специальное напыление из полупроводниковых окислов металлов или цветных металлов, содержащее свободные электроны и препятствующее передаче тепловой энергии через стекло в обе стороны. Мультифункциональное стекло не имеет специального стандартного обозначения кроме торговых марок, присваиваемых ему самим производителем. Например, ClimaGuardSolar, SunergyClear и т.д.

Для исчерпывающего понимания этого материала рекомендуется сначала ознакомится с публикацией об энергосберегающем стекле [1]. Здесь мы лишь продолжим.

Итак, как уже стало понятно всякий свет — это тепло (за некоторыми исключениями), но не всякое тепло — свет. Тепловая энергия — это свет с определенной длинной волны, при этом мы помним, что свет, с точки зрения физики, располагается в трех спектрах, а именно:

  • инфракрасном
  • ультрафиолетовом
  • оптическом

Рассмотрим подробнее какое  именно тепло (не свет!!!) излучает солнце и рядовые отопительные приборы. И вот, что обнаружится: солнечному теплу, если его рассматривать как волновое излучение, характерна длинна волны от 0,74 до 2,5 мкм, а тепло от отопительных приборов это излучение в диапазоне от 50 до 2000 мкм. Иными словами тепло от солнца это коротковолновое излучение в инфракрасном спектре света, а тепло от отопительных приборов это уже длинноволновая часть спектра. Чем это объяснить? Тем, что солнечное тепло — это прямое излучение, а тепло, например, от обогревателя — это отраженное излучение, т.е. излучение от материала, который был нагрет теплоносителем.

Как мы уже писали ранее, ряд металлов и их окислов имеют свойство отражать излучение с определенной длинной волны. При этом соблюдается принцип селективности — если например серебро отражает длинноволновую часть инфракрасного спектра, то никель-хром ее пропускает, блокируя при этом ее коротковолновую часть. Это и есть концепция мультифункционального стекла: нанесение многослойного покрытия из различных соединений на поверхность обыкновенного стекла в заданном порядке.

Как можно догадаться — одни покрытия этого пирога будут работать как энергосберегающие, а другие — как энергоблокирующие. Т.о. такое стекло будет отражать тепловую энергию от отопительных приборов обратно внутрь помещения, а тепловую энергию солнца — обратно на улицу. Стекло с таким сложным покрытием и есть мультифункциональное стекло.

Осталось малое — как эти слои нанести?! Действительно, ведь пиролитический способ распыления покрытия на стекло допускает нанесение только одного слоя в момент выплавления стекла.

Задачу многослойного нанесения покрытий на стекло решает технология глубоковакуумного магнетронного нанесения покрытий. Вот как она работает: в специальной печи в условиях глубокого вакуума располагают исходное листовое стекло. Внутри печь оснащена тремя элементами — анодом, катодом и якорем, наиболее важным из которых является якорь. В данном случае якорь это слиток того металла или сплава металлов слоем которых необходимо покрыть стекло.

На катод с анодом подается высокое напряжение, в результате чего между ними возникает поток ионов движущийся с огромной скоростью (как Вы понимаете, эта скорость — скорость света). Якорь в печи расположен так, чтобы препятствовать движению потока. Как результат — ионы бомбардируют якорь и фактически выбивают из него атомы материала, которые тут же оседают на стекле и образуют прочную пленку. Вот так и получается тончайшее покрытие из, например, серебра.

Минусы и плюсы. По сравнению с пиролитическим методом нанесения покрытий магнетронный имеет более высокую себестоимость. И это, пожалуй, его единственный минус. А вот какими преимуществами, он обладает:

  • количество слоев неограничено, можно создать стекло, обладающее целым комплексом свойств. Например, оно может одновременно быть энергосберегающим, блокировать невидимую часть теплового потока от солнца и быть при этом практически прозрачным. Или синим, или зеленым. Как больше нравится архитектору! Все зависит от материала якоря.
  • стекло с магнетронным напылением может содержать защитные слои, которые позволяют его закаливать или будут просто защищать от механических повреждений, например, царапин. (вот Вам и стекла для iPhone)

В сути технологии лежит, конечно, не сама печь, а рецепт якоря. Именно это и есть ее сердце. Конкуренция между производителями такого стекла происходит именно в поиске и как можно более продолжительном сохранении в секрете состава якоря. Мировые производители стекла, например, AGC и Guardian имеют не просто лаборатории, а имеют полноценный институт, в штате которого работают ученые, занятые поиском соединений, способных еще более эффективно выполнять селекцию теплового потока. Ведь вся дилемма заключается в том, как найти состав, который УЖЕ отражает короткие волны инфракрасного спектра, но ЕЩЕ не отражает волны видимого!!! Ведь именно эта часть волн граничит с оптическим спектром. А значит, если материал не обеспечит ступенчатой фильтрации спектра (на графике — пилообразной формы) — готовое стекло будет не только препятствовать нагреву помещения энергией солнца снаружи, но и затемнит его. Значит мы получим экономию на отоплении, и одновременно рост затрат на освещении.

Очевидно, что эти поиски бесконечны, и время от времени производителя будут анонсировать новые и новые прорывы в своей работе на наш суд.

Рассмотрим стоимостную составляющую применения мультифункционального стекла. На сегодняшний день доплата за самое дешевое мультифункциональное стекло Guardian ClimaGuardSolar 4мм (CGSolar сокрашенно) составит около 300 руб/м2. Или примерно 60% от стоимости самого стекла до напыления. Дорого это или нет? Сравним значения расчетных значений солнечного фактора для стеклопакетов с мультифункциональным, энергосберегающим стеклами и без них, а потом сделаем выводы. (материалы и документы, соотносящиеся с темой данной публикации можно скачать в секции «Скачать по теме» ниже)

Марка Формула Значение Ug, (Вт/м2*К) Значение g, (%) Значение tv, (%)
Guardian 4_CGSolar-16Ar-4 1.0 42.4 66.9
Guardian 4_CGSolar-16Ar-4И 1.0 41.9 64.5
Guardian 4-16Ar-4 2.6 79.7 82.8
Guardian 4-16Ar-4И 1.1 65.9 80.1
4_CGSolar — мультифункциональное стекло 4 мм
4И — энергосберегающее стекло 4 мм
Ug — коэффициент теплопроводности — чем ниже, тем теплее
g — солнечный фактор — чем ниже, тем прохладнее (меньше тепла солнца)
tv — светопропускание — 0% означает полную непрозрачность

Смотрим: базовый стеклопакет 4-16Ar-4 — согласно значений Ug и g он «холодный» в обе стороны, обратите внимание на значение tv — 82,8% это величина светопропускания для пакета без напылений. Теперь стеклопакет с энергосберегающим стеклом 4-16Ar-4И — по Ug он значительно теплее (1.1 Вт/м2*К), значение g практически не изменилось (т.е. нагрев помещения солнцем останется на прежнем уровне), но и характеристики светопропускания не ухудшились. И, наконец, стеклопакет только с мультифункциональным стеклом 4_CGSolar-16Ar-4: по Ug такой стеклопакет теплее, чем стеклопакет с энергосберегающим стеклом (незначительно, но теплее — 1.1 Вт/м2*К против 1.0Вт/м2*К), а вот по значению g он более, чем в полтора раза его превосходит (65.9% против 42.4%), хотя светопропускание его ухудшилось чуть более, чем на 10%. Ради интереса я привожу еще один вид стеклопакета — 4_CGSolar-16Ar-4И — т.е. одновременно и с мультифункциональным, и с энергосберегающим стеклами. Бытует заблуждение, что в такой ситуации готовый стеклопакет станет еще лучше, еще теплее. Расчеты показывают, что это не так. Сравните самостоятельно.

Резюмируем информацию, изложенную в секции «Факты». Стекло с мультифункциональным покрытием однозначно выигрывает у энергосберегающего по ВСЕМ параметрам, кроме светопропускания (однако здесь проигрыш очень незначителен 10-13%). При этом необходимо отметить, что мультифункциональное стекло ClimaGuardSolar это дешевое мультифункциональное стекло для массового рынка (я бы сказал, что это самое дешевое стекло в сегменте подобных продуктов компании Guardian). Что это значит? А то, что более дорогие продукты линейки мультифункциональных стекол выигрывают у энергосберегающих вообще по всем параметрам, в т.ч. и по светопропусканию.

В публикации об энергосберегающих стеклах [1]  мы показали расчетную экономию на отоплении при использовании их в остеклении помещений. А что в этом смысле даст нам применение мультифункционального стекла? Вспомним статистический факт: охладить помещение стоит в 3!!! раза дороже, чем нагреть. Вспомните мощность вашего домашнего кондиционера, если не получается, возьмите для примера самый простой передвижной мобильный кондиционер. Его мощность около 11кВт, если не понятно, много это или мало, помогаю — 11кВт это примерно 6 одновременно включенных электрических чайников. Т.о. передвижной кондиционер по текущим тарифам в СПб в месяц будет потреблять электроэнергии на  6500 рублей при работе 8 часов в день. Как видно из расчетов параметров стеклопакета 4_CGSolar-16Ar-4, согласно значению g, данный вид стеклопакета с мультифункциональным стеклом отразит около 50% энергии солнца практически не затемняя помещение, а значит сэкономит 3250 рублей в месяц на оплате электроэнергии. При этом единовременные дополнительные затраты на покупку такого стеклопакета (относительно обычного, без мультифункционального стекла) составят в абсолютном измерении лишь 500 — 1000 рублей. И это дополнительная экономия к экономии на обогреве помещения, т.к. мультифункциональное стекло обладает такими же характеристиками по сохранению тепла, как и энергосберегающее стекло.

В этой секции можно скачать материалы, относящиеся к данной статье.

Тема следующей статьи — замена холодного остекления на теплое — процесс, в результате которого лоджия с холодным остеклением превращается в полноценную часть квартиры. Оставайтесь с нами!

 

ГК ЛенСпецФасад | инженер-конструктор
Евдощенко Давид
оценок:261 | средняя: 4,44 из 5
Загрузка...
  • 239856

    ничего себе… открытие для меня, не думал, что прям вот так все сложно с обычным стеклом может быть

Сотрудничество

Приглашаем к сотрудничеству архитекторов и дизайнеров интерьеров

Работа в ГК ЛенСпецФасад