Энергоэффективное стекло

Задача

1.  Государственный уровень
100 миллионный объем ветхого жилья, 11 миллионный объем ава­рийного, а также изношенные системы коммуникаций приводят к нерациональному использованию наших природных национальных богатств.
В ближайшие 20-25 лет, по прогнозам аналитиков, будет сохранять­ся централизованная система электро- и теплоснабжения. Около 60-65% в системе теплоснабжения составит доля ТЭЦ. Остальная доля распределится на котельные и автономные системы отопления. С учетом предполагаемого роста цен на энергоносители, вопрос мак­симально эффективной работы теплосетей и значительного умень­шения теплопотерь перейдет в разряд стратегических.

2.  Частный уровень
Некомфортные условия проживания во многих жилых домах, а так­же осуществление деятельности в торговом и производственном секторах экономики, приводят к необходимости дополнительных инвестиционных вливаний на обеспечение комфорта в течение дли­тельного периода времени.
С учетом прогнозируемого роста тарифов на энергоносители вопрос становится особенно актуальным.

Теория

Теплопроводность — перенос энергии от более нагретых участков тела к менее нагретым в резуль­тате теплового движения и взаимодействия составляющих его частиц. При­водит к выравниванию температуры тела Обычно количество переносимой энергии, определяемое как плотность теплового потока, пропорционально градиенту температуры (закон Фурье). Коэффициент пропорциональности называют коэффициентом теплопроводности.

Конвекция — (от лат. convectio — принесение, доставка) — перемещение макроскопических частей среды (газа, жидкости), приводя­щее к переносу массы, теплоты и др. физических величин. Различают естес­твенную (свободную) конвекцию, вызванную неоднородностью среды (гра диентами температуры и плотности), и вынужденную конвекцию, вызванную внешним механическим воздействием на среду.

Тепловое излучение — электромагнитное излучение, которое испускает вещество, имеющее опре­деленную температуру, за счет своей внутренней энергии. Если тепловое из­лучение находится в термодинамическом равновесии с веществом, оно на­зывается равновесным, распределение энергии в его спектре определяется законом излучения Планка (устанавливает распределение энергии в спектре абсолютно черного тела (равновесного теплового излучения). Для теплово­го излучения тел выполняется закон излучения Кирхгофа. Кирхгофа Закон Излучения, один из основных законов теплового излучения. Отношение испускательных и поглощательных способностей любого тела равно испускательной способности абсолютно черного тела при той же температуре. Открыт Г. Р. Кирхгофом в 1859.

Решение

Низкоэмиссионное стекло: Специальное мягкое покрытие. Высокая степень светопропускания, нейтральный (без оттенка) внешний вид. Высокие показатели по сопротивлению теплопередаче.

Пиролитическии процесс («твердые» покрытия)
1 этап эволюции покрытий
K — стекло 

Магнетронныи процесс («мягкие» покрытия)
2 этап эволюции
И — стекло

Рекомендации по размещению

Low E стекло не подогревает воздух! Стекло работает по принципу термоса, сохраняя тепло внутри помещения.

Низкоэмиссионное стекло TOP N+

	Прозрачное стекло 4 мм Planibel Clear R0=0.17	Двухкамерный стеклопакет 4-10-4-10-4 мм R0=0.49	Однокамерный стеклопакет 4-15АГ-4 К-стекло R0=0.54	Однокамерный стеклопакет 4-15Ar-4 Top N + R0=0.70

Однокамерный стеклопакет со стеклом Planibel Top N+ при прочих равных условиях намного эффективнее сохраняет тепло в помеще­нии.
Звукоизоляционные характеристики 1К и 2К стеклопакетов не имеют разительных отличий (1-2дБ) - человеческое ухо способно различать шумы от 5 дБ.

	Двухкамерный стеклопакет 4-10-4-10-4 мм R0=0.49	Однокамерный стеклопакет 4-16Ar-4TopN + R0=0.69

В регионах, где невозможно применение 1К стеклопакета, двухкамер­ный стеклопакет с Planibel Top N+ фактически вне конкуренции по сбе­режению тепла.

Польза

Экология:

• При производстве 1 кв.м. стеклопакета с Low E стеклом в ат­мосферу выделяется - 25 кг СО? в год;
• При замене 1 кв.м. обычного остекления на 1 кв.м. стеклопаке­та с Low E выбросы углекислого газа в атмосферу сокращаются на 91 кгСО в год.;
• Таким образом, выделившийся при производстве стеклопаке­та СО; возмещается через 3,5 месяца использования стекло-пакета. В случае, если стеклопакет с Low E заменяет обычный стеклопакет, возмещение начинается через 10,5 месяцев.

При использовании традиционного остекления на отопление по­мещения расходуется энергия, приводящая к выбросу в атмосфе­ру до 84 кг СО, с 1 кв.м. ежегодно.

При использовании в оконных конструкциях стеклопакетов эта цифра снижается до 22 кг СО, в год.
Использование стеклопакетов с Low E стеклом сокращает выбросы парниковых газов до 13 кг в год с 1 кв.м. остекления.

В 2004 году Россия ратифицировала Киотский протокол.

Вопросы

Что будет, если разместить Planibel Top N+ первым в стеклопакете?

Однокамерный стеклопакет	При установке Low E стекла наружным в стеклопакете (покрытие в позиции 2) ха­рактеристики коэффициента теплопро­водности (U-Value) изменяются очень незначительно (в пределах сотых долей). Незначительно улучшаются показатели солярного фактора.
Двухкамерный стеклопакет	При установке Low E стекла наружным в стеклопакете (покрытие в позиции 2) ха­рактеристики коэффициента теплопро­водности (U-Value) изменяются очень незначительно (в пределах сотых долей). Незначительно улучшаются показатели солярного фактора.

Что будет, если разместить два Low E стекла в стеклопакете?

Среднее стекло двухкамерного стеклопакета с 2 Low E стеклами необходимо закаливать во избежание его разрушения (если Low E установлены во 2-й и 5-й позициях)!!!

Почему промерзают стеклопакеты и как с этим бороться?

Первым шагом к промерзанию светопрозрачного фрагмента фаса­да является появление на внутренней поверхности стекла (оконного блока, откоса) капелек влаги - конденсата. Чем вызвано такое явле­ние и когда оно может возникнуть? В принципе определение дает нам полную картину происходящего: при существующей влажности воздуха в помещении происходит по­нижение температуры. Достигается «точка росы», и в зоне с наимень­шей температурой выпадает конденсат.

Либо наоборот - в помещении резко повышается влажность, дости­гается критическая для данной температуры концентрация водяного пара и происходит переход влаги из газообразного в жидкое состоя­ние на самых охлажденных для условий помещения предметах (пото­му мы постоянно наблюдаем конденсат на трубах с холодной водой в ванных комнатах, а также запотевание зеркал после принятия душа). Таким образом, причиной образования конденсата на поверхности оконных констуркций являются сложные условия эксплуатации внут­ренних помещений зданий: повышенная влажность, отсутствие вен­тиляции и т. д.

t возд. C	t точки росы в С при относительной влажности воздуха в %
	45%	50%	55%	60%	65%	70%	75%	80%	85%	90%	95%
25	12,2	13,9	15,3	16,7	18	19,1	20,3	21,3	22,3	23,2	24,1
24	11,3	12,9	14,4	15,8	17	18,2	19,3	20,3	21,3	22,3	23,1
23	10,4	12	13,5	14,8	16,1	17,2	18,3	19,4	20,3	21,3	22,2
22	9,5	11,1	12,5	13,9	15,1	16,3	17,4	18,4	19,4	20,3	21,1
21	8,6	10,2	11,6	12,9	14,2	15,3	16,4	17,4	18,4	19,3	20,2
20	7,7	9,3	10,7	12	13,2	14,4	15,4	16,4	17,4	18,3	19,2
19	6,8	8,3	9,8	11,1	12,3	13,4	14,5	15,3	16,4	17,3	18,2
18	5,9	7,4	8,8	10,1	11,3	12,5	13,5	14,5	15,4	16,3	17,2
17	5	6,5	7,9	9,2	10,4	11,5	12,5	13,5	14,5	15,3	16,2
16	4,1	5,6	7	8,2	9,4	10,5	11,6	12,6	13,5	14,4	15,2
15	3,2	4,7	6,1	7,3	8,5	9,6	10,6	11,6	12,5	13,4	14,2
14	2,3	3,7	5,1	6,4	7,5	8,6	9,6	10,6	11,5	12,4	13,2
13	1,3	2,8	4,2	5,5	6,6	7,7	8,7	9,6	10,5	11,4	12,2
12	0,4	1,9	3,2	4,5	5,7	6,7	7,?	8,7	9,6	10,4	11,2
11	-0,4	1	2,3	3,5	4,7	5,8	6,7	7,7	8,6	9,4	10,2
10	-1,2	0,1	1,4	2,6	3,7	4,8	5,8	6,7	7,6	8,4	9,2

При дальнейшем понижении температуры конденсат, причины образо­вания которого мы рассмотрели ранее, превращается в наледь.
Если соблюдать все рекомендации по недопущению выпадения кон­денсата - промерзания (в том виде, в котором мы привыкли его видеть) не будет.
Но что же делать в том случае, если требуется максимальная уменьшить риски образования конденсата и дальнейшего промерзания оконной кон-струкции?

Варианты решения:

• избежать образования конденсата (проветривание, пониженная влажность воздуха в помещении);
• применение низкоэмиссионных стекол в составе 2К стеклопаке-та (потери тепла за счет теплопроводности будут снижаться из-за наличия дополнительного листа стекла - теплового разрыва - и дополнительной дистанционной рамки);
• использование в 1К стеклопакете дистанционной рамки, отличной от алюминиевой (стальная рамка либо warm edge (теплый край)).

Чтобы уменьшить вероятность охлаждения краевой зоны стекяопакета, следуетвыбирать материал с наименьшим (в разумных пределах) коэффициентом теплопроводности.

В данном случае, таковым является полипропилен. Одна­ко такое соединение обладает не лучшими адгезионными способностями к герметикам. Чтобы улучшить ситуацию -придумали обернуть композицию в нержавеющую сталь. Подобный «сэндвич» обладает лучшим показателем коэф­фициента X, нежели обычная алюминиевая рамка.

Состав рамки полипропилен (0.7 мм); в 800 раз выше защитные характеристики по сравнению с алюминием. Металл нержавеющая сталь (0.1 мм); в 10 раз выше защитные характеристики по сравнению с алюминием; отличная адгезия к герметикам; отличная проницаемость водяного пара.

Теплопроводность материалов
Алюминий	160 Вт/(м0К)
Сталь	50
Нержавеющая сталь	17
Стекло	1
ПВХ	0,17
Дерево	0,17-0,18
EPDM	0,25
Силикагель	0,13
Полисульфид	0,40
Силикон	0,35
Полиуретан	0,25
Бутил	0,24
Полипропилен + фибра	0,25
Полипропилен	0,22

Можно ли не опасаться за состояние домашних растений?

1. Никаких исследований по влиянию стекла на выживаемость ком­натных растений никто никогда не делал. Если сделают - мож­но будет претендовать на шнобелевскую премию (англ. Ig Nobel Prize).
2. Пропускание ультрафиолета стеклопакетом с Top N+ не сильно отличается от обычного стеклопакета. При этом триплекс погло­щает ультрафиолет практически полностью: 44.1 и 66.1 пропуска­ют порядка 0,3%; 44.2 и 66.2 полностью отсекают ультрафиолет.
3. Процессы фотосинтеза проходят в результате поглощения види­мого света - это выработалось в ходе эволюции, поскольку мак­симум излучения Солнца приходится на 560 нм, то есть на длину волны зеленого цвета. Собственно, поэтому хлорофилл - что­бы максимально поглощать солнечную энергию имеет зеленый цвет.

Под воздействием света в растении идут другие важные процессы, та­кие как фотоморфогенез (влияние света на рост развитие растения, рост стебля), фотопериодизм (влияние долготы и частоты смены ин­тервалов света и темноты на жизнь растения) и другие. При этом в веге­тативной стадии для растения более важен свет в синей области спект­ра, а в стадии цветения и плодоношения - в красной. В природе долгота светового дня является естественным «календарем» для многих живых организмов. Так, деревья сбрасывают листья осенью, реагируя на со­кращения светового дня. Таким образом, управляя спектром, интенсив­ностью и периодичностью света, можно не только поддерживать жизнь растений, но и радикально влиять на развитие, придавая рааениям те или иные свойства.
Энергия света используется растениями для фотосинтеза и регуляции своего развития (прорастание, цветение, плодоношение). При этом на регуляцию требуется в 100-1000 раз меньше энергии, чем на фото­синтез.меньше энергии, чем на фото­синтез.

Спектральные диапазоны света имеют следующие физиологические значения:
280-320 нм	оказывает вредное воздействие!!!
320-400 нм	регуляторная роль, необходимо всего несколько процентов;
400-500 нм («синий»)	необходим для фотосинтеза и регуляции;
500-600 («зеленый»)	полезен для фотосинтеза оптически плотных листьев, листьев нижних ярусов, густых посевов растений благодаря высоко проникающей способности;
600-700 нм («зеленый»)	ярко выраженное действие на фотосинтез, развитие и регуляцию процессов;
700-750 нм («дальний красный»)	ярко выраженное регуляторное действие, достаточно несколько процентов в общем спектре;
1200-1600 нм	поглощается внутри- и межклеточной водой, увеличивает скорость тепловых биохимических реакции;
На скорость фотосинтеза значительное влияние имеет интенсивность света.

Версия для печати