Что такое стеклопакет?
Стеклопакет представляет собой сложное техническое изделие. Он входит в состав конструкции современных окон и дверей, называемых в руководящих документах по строительству легкими ограждающими конструкциями.
Стеклопакет был изобретен еще в XIX веке, но в современном виде изготавливается с 50-х г.г. прошлого века.
Стеклопакеты могут иметь различную геометрическую форму, площадь, толщину (в зависимости от количества стекол) и, конечно же, разный коэффициент теплопередачи и звукоизоляции.
Состоит из 2-х и более стекол, установленных на небольшом расстоянии друг от друга с помощью дистанционных рамок (спейсеров) и нескольких (обычно двух) слоев специального герметика - двухкомпонентной тиоколовой мастикой, обладающей высокой адгезией к стеклу.
Таким образом, межстекольное пространство (т.н. камера) надежно герметизируется, что является совершенно необходимым условием стеклопакета, как конструкции, для исключения попадания вовнутрь не только влаги, но и пыли с грязью.
ОСНОВНЫЕ СОСТАВЛЯЮЩИЕ СТЕКЛОПАКЕТА:
Стекло – отвечает за тепло и шумоизоляцию. Основной (прозрачный) аморфный материал.
Дистанционная рамка – нужна для разделения стекол и создания воздушной камеры, толщина камеры зависит от ширины рамки (бывает 2х видов: алюминиевая и пластиковая)
Абсорбент (Молекулярное сито) – отвечает за поглощение избытка влаги, защищая этим стёкла от запотевания.
Бутил – ”нетвердеющий герметик”. Первоначальное звено герметизации при создании пакета. Скрепляет дистанционную рамку и стекло (обеспечивает барьер для влаги и внешних факторов среды).
Полисульфид – это двухкомпонентный полисульфидный герметик, который наносят по периметру для придания прочности и обеспечения герметичности. (обеспечивает жесткость и целостность конструкции, а так же дополнительный барьер для влаги).
ТЕХНИЧЕСКАЯ ИНФОРМАЦИЯ:
Площадь обычного стеклопакета не должна превышать 2 м².
Соотношение сторон стеклопакетов должно составлять не более 5:1.
Не рекомендуется изготовление стеклопакетов с размером менее 300х300 мм.
Температура внутри остекленного помещения не должна быть ниже +5oС, а так же превышать температуру выше +30oС.
Относительная влажность – не более 60%.
1. Дистанционная рамка.
Важный элемент конструкции стеклопакета – дистанционная рамка. Традиционно рамка изготавливается из алюминия.
Внутри рамка полая, заполняется силикагелем, имеет перфорацию для контакта силикагеля с газом камеры и связывания
содержащейся в нем воды. Алюминиевая рамка имеет низкую стоимость, проста в обработке, долговечна.
Недостатком является очень высокая теплопроводность алюминия, что приводит к т.н. «проблеме краевых зон».
Смысл в том, что теплопроводность стеклопакета по краям значительно выше, чем в центре, именно за счет прилегания алюминиевых дистанционных рамок вплотную к стеклу. Это приводит к образованию конденсата со стороны помещения по периметру стеклопакета даже при температурах, далеких от критической для данной конфигурации. Проще говоря, получается «теплый» стеклопакет с «холодным» краем.
Приведенный коэффициент сопротивления теплопередаче всего стеклопакета снижается незначительно ввиду небольшой площади краевой зоны, но сама по себе проблема образования конденсата имеет большое значение,
т.к. следствием может стать образование плесени и другие негативные последствия воздействия воды на конструкцию окна.
Для уменьшения теплопроводности окна в краевой зоне стеклопакета, конструкция изготавливается таким образом,
чтобы края стеклопакета были «утоплены» в профильной системе, внутри и снаружи располагаясь за барьерами из материала профиля, имеющим низкую теплопроводность. Это не решает проблему полностью, т.к. холодный воздух (или другой газ) всегда располагается в нижней части камеры стеклопакета, и чем ниже температура, тем ниже скорость его перемешивания внутри камеры.
Охлаждаясь еще больше от контакта с холодной алюминиевой рамкой, газ отбирает тепло и от стекла.
Таким образом, общая способность стеклопакета препятствовать теплопередаче страдает от этого процесса и при определенной температуре поверхность стекла, обращенная внутрь помещения все-таки охлаждается по нижнему краю настолько, что на ней образуется конденсат.
Таким образом, алюминиевая дистанционная рамка является тем самым пресловутым «мостиком холода», деструктивные свойства которого так, или иначе ухудшают теплотехнические характеристики стеклопакета и всего окна.
Из этой ситуации существует кардинальный выход: изготавливать дистанционную рамку из другого материала,
имеющего более низкую теплопроводность.
На сегодняшний день существует пара вариантов:
- первый заключается в изготовлении стальной рамки с полимерным покрытием. Теплопроводность стали примерно в 3 раза ниже, чем у алюминия, полимерное покрытие обладает очень высокими теплоизоляционными свойствами, при этом сохраняются технологические возможности обработки такой рамки на существующем оборудовании для производства стеклопакетов;
- второй вариант – изготовление рамки полностью из полимера, например, из ПВХ, у которого, как известно, очень низкая теплопроводность, решение кажется на первый взгляд великолепным, но после детального рассмотрения становится понятно, что все-таки, это не выход.
Во-первых, оборудование для обработки алюминиевой рамки совершенно непригодно для обработки рамки из ПВХ,
т.к. пластиковую рамку невозможно гнуть, углы должны соединяться с помощью специальных вставок;
Во-вторых, обработка при сборке стеклопакета производится по большей части вручную, а стеклопакеты формы,
отличной от прямоугольника вообще собираются непонятно как, соответственно, с потерей качества и большими временными затратами.
Проще говоря, этот вариант – не вариант для массового производства, которое только и может дать минимальную стоимость готового изделия. Даже если и решить все перечисленные выше задачи и добиться успеха в балансе цены, качества и конкурентоспособности, производителя подстерегает еще более серьезный провал, таящийся в таком свойстве ПВХ, как высокий коэффициент термического расширения.
Для примера, если алюминиевая рамка при изменении температуры на 50˚С изменяется на 1 мм на каждый метр линейного размера, то рамка из ПВХ – на 3-5 мм. Совершенно очевидно, что такое "замечательное свойство ПВХ" несовместимо с характеристикой стеклопакета, которая именуется долговечностью.
Ввиду такого "провального" свойства, дистанционной рамке из ПВХ не было найдено применения в этой области,
а компания «БФК-Экструзия», запустившая эту рамку в массовое производство, не изучив предварительно возможности ее применения, получила большой камень себе в огород.
По первому пути пошла немецкая компания «Technoform Glass Insulation», производящая дистанционную рамку с одноименным названием (сокр. «TGI»), именуемую еще «терморамка». Из-за более высокой стоимости в настоящее время по сравнению с традиционной алюминиевой рамкой использование TGI в конструкции стеклопакета является опциональным у всех производителей, которые вообще могут предложить ее применение.
2. Содержимое камер стеклопакета.
Камеры стеклопакета заполняются воздухом, инертными газами (аргоном, или криптоном), или их смесями. Необходимым условием правильной работы стеклопакета является также максимально низкая влажность газа, которым заполнены камеры. Для достижения этой цели в камере стеклопакета присутствует силикагель – вещество, обладающее очень высокой абсорбционной способностью, осушающее воздух и другие газы, заполняющие камеру.
Понятно, что у любого абсорбента есть предел насыщения, именно поэтому камеры стеклопакета должны в течение длительного времени сохранять высокую герметичность, для исключения попадания внутрь влажного воздуха извне.
Сухой воздух является очень хорошим теплоизолятором, кроме того, ввиду отсутствия паров воды в воздухе камер исключается образование конденсата на внутренних поверхностях стекол даже при очень низких температурах.
Для достижения еще лучших показателей теплотехники применяются инертные газы аргон и криптон.
В качестве значительного бонуса можно также отметить практическое отсутствие разрушающего влияния инертного газа на «мягкое» низкоэмиссионное покрытие на стекле, что продлевает срок его службы.
3. Количество камер в стеклопакете.
Основной параметр, по которому классифицируются стеклопакеты – количество камер.
В настоящее время такая классификация уже не слишком актуальна, но традиции сложно изменить.
Дело в том, что до начала промышленного производства стекол с низкоэмиссионными энергосберегающими напылениями,
теплотехнические свойства стеклопакетов определялись, в основном, именно количеством камер.
Не углубляясь слишком далеко в историю, можно сказать следующее: чем больше расстояние между стеклами, т.е. чем шире камера,
тем интенсивнее происходит перемешивание газа внутри в результате конвекции, тем быстрее происходит теплопередача
от более теплого стекла к более холодному.
Кроме того, теплопередача происходит тем быстрее, чем больше разница между температурами стекол.
А еще конвекция (перемешивание) газа в камере ускоряется с увеличением разницы температур разных слоев.
И самое главное: за счет теплопроводности материала передается только 40% энергии (тепла), 60% энергии передается излучением. Стекло прозрачно не только для видимого излучения, но также и для излучения в тепловом (инфракрасном) диапазоне.
Так вот. Теплопроводность стекла довольно высокая, поэтому в однокамерном стеклопакете при низких температурах
снаружи внешнее стекло будет охлаждаться почти до внешней температуры, а внутреннее стекло будет иметь комнатную температуру. Барьером для теплопередачи между ними будет являться только прослойка газа.
Если прослойка слишком узкая, теплоизоляция ухудшается из-за тонкого слоя, как и для любого материала, не только газа.
Если прослойка слишком широкая, теплоизоляция снижается из-за конвекции.
Чем больше разница температур, тем выше скорость теплопередачи. И не стоит забывать, что борьба идет за максимальное сохранение всего лишь около 40-45% энергии, т.к. остановить «утечку» за счет излучения в простом стеклопакете не представляется возможным.
Понятно, что энергия теплового излучения частично поглощается стеклами и газом камеры с их нагреванием,
но эти поглощения незначительны и тем меньше, чем прозрачнее стеклопакет.
С учетом того, что энергия переносится только на 60% с излучением, логично заключить, что из всего энергетического потока,
стремящегося покинуть зону высокой комнатной температуры в сторону зоны внешней низкой температуры (теплового потока)
стеклами 1-камерного стеклопакета задерживается всего около 8-9%.
Стеклопакет можно представить в качестве композиционного материала, состоящего из нескольких слоев различных материалов, имеющих разные свойства, чередование материалов с различными свойствами как раз и обеспечивает новые свойства композиционного материала. Чем больше слоев разных материалов в композите, тем лучше будут выражены его «новые» свойства.
Сопротивление теплопередаче стеклопакета из 3-х стекол, с двумя камерами будет уже на совершенно ином уровне, в данном случае, за счет того, что среднее стекло будет иметь некую «среднюю» температуру между более низкой с одной стороны и более высокой – с другой. Соответственно, скорость теплового потока будет значительно ниже ввиду меньшей разницы температур нагретых тел. Еще лучше дела обстоят с 3-камерными стеклопакетами и так далее.
Срок службы такого стеклопакета, гарантированный производителями, в большинстве случаев составляет не менее 20 лет.
Толщина стеклопакетов может быть разной: 24мм, 28мм, 30мм, 32мм, 42мм.
Выражение «формула однокамерного стеклопакета в 24мм: 4-16-4» означает, соединение двух стекол толщиной 4мм с расстоянием между ними в 16мм.
Стеклопакет выполняет две важные функции:
звукоизоляция и сохранение тепла
В зависимости от формулы стеклопакета достигаются различные результаты в энергосбережении, что позволяет экономить, например, электроэнергию в зимнее время года, исключив из пользования дополнительные обогревательные приборы. Соответственно, не нужно находиться зимой в помещении в более теплой одежде, чем обычно, что создает еще большее чувство уюта и комфорта.
Часто для Москвы, Санкт-Петербурга и других шумных городов используют стеклопакеты из разнотолщинного стекла, т.к. подобная конструкция улучшает звукоизоляцию (волны, отражаются от стекол разной толщины, имеют различные длины и гасят друг друга при взаимодействии).
4. Заключение
Все бы хорошо, да, как всегда бывает, у медали 2 стороны.
Стекло обладает немаленьким весом, а стеклопакет – немалой стоимостью. К этим бедам добавляется тот факт, чтообычное стекло не очень-то прозрачно. Получается, что однокамерный стеклопакет пропускает 80% света и весит 20 кг/м2, но совсем «холодный». Двухкамерный пропускает 70% света и весит уже 30 кг/м2 и все равно недостаточно «теплый», чтобы обеспечить приемлемое энергосбережение во многих климатических регионах планеты.
Идем дальше, 3-камерный пакет пропускает 60% света и весит 40 кг/м2, т.е. створка окна 1х2м будет весить около 80 кг.
Оконная фурнитура большинства производителей рассчитана на вес створки до 80 кг. Это значит, что надо делать створки с весом 40-50 кг для нормальной эксплуатации. У некоторых производителей есть фурнитура для створки весом до 130 кг. Но оно и стоит соответственно + 50% орг. + 30% брэнд + 100% за то, что в регионе только один поставщик.
В итоге, благодаря научным исследованиям в области стеклокомпозитных технологий, мы с вами, получили на сегодняшний день недорогие, прозрачные, легкие однокамерные стеклопакеты с коэффициентом сопротивления теплопередаче на уровне 0,58-0,60 м2К/Вт и коэффициентом светопропускания на уровне 0,78-0,82.
За небольшую дополнительную плату мы получаем стекло OptiWhite® и дистанционную рамку TGI (светло-серого, коричневого,
или черного цвета на выбор, в качестве бесплатной опции) устраняющую «проблему краевых зон», и самое главное,
к этим инновационным продуктам для комфортной жизни в XXI веке мы получаем в подарок инертный газ аргон в камеру
вместо воздуха в объеме 90%/10% (аргон/воздух).
Покупая за незначительную дополнительную плату опцию «OptiWhite® + TGI Now!» и получая в подарок совершенно бесплатно инертный газ аргон,
мы получаем коэффициент сопротивления теплопередаче стеклопакета гарантированно не ниже 0,65 м2К/Вт и коэффициент светопропускания стеклопакета 0,88.
Окно не является стеклопакетом, как можно логически заключить из названия.
Окно является окном!
Пластиковые окна общественность часто называет пластиковыми стеклопакетами по вине некомпетентных производителей окон из ПВХ-профиля со стеклопакетами. Поэтому не стоит путать эти два разных понятия.
Про стеклопакеты Теплопакеты Солнцезащитные Огнестойкие Шумоизоляционные
Безопасные Самоочищаюшиеся Стеклопакеты с электроподогревом