Стеклопакеты деревянные и пластиковые

Стеклопакеты деревянные и пластиковые
1 Марта 2013

Стеклопакет, больше известный как двойное остекление (и все чаще тройное остекление) – это двойное или тройное оконное стекло, разделенное пространством, заполненным воздухом или другим газом для уменьшения теплоотдачи через часть обшивки здания.

Стеклопакеты изготавливаются из стекла толщиной от 3 до 10 мм или больше для специального назначения. Как часть конструкции может быть использовано ламинированное или закаленное стекло. Большая часть блоков производится из панелей с одинаковой толщиной стекла, но для специального применения, например, звукоизоляции или безопасности, может потребоваться широкий диапазон толщины стекол в пределах одного блока.

Содержание статьи:

  1. Спейсер в стеклопакете
  2. Производство стеклопакетов
  3. Энергосбережение
  4. Как выбрать стеклопакет - видео
  5. Теплопередача
  6. Звукоизоляция стеклопакетов
  7. Долговечность стеклопакета
  8. Оценка тепловых потерь от окон со стеклопакетом

Для уменьшения сдвигающего эффекта в герметизированном блоке (главная причина преждевременной неисправности) производители используют практическое правило, обеспечивающее разницу в 1 мм в толщине оконных стекол, используемых в блоке, и поддерживают гарантию на блок. Например, можно заказать блок, в котором наружное оконное стекло будет толщиной 4 мм, а внутреннее – 3 мм. Такие вариации допускаются из соображений архитектуры и стоимости. Можно определить и изготовить другие комбинации, но производитель может сохранить за собой право на ограничение срока гарантии или отказ от гарантии на блок полностью.

Стеклопакет

Схематический разрез фиксированного стеклопакета с указанием условного обозначения нумерации, использованного в этой статье. Поверхность №1 смотрит наружу; поверхность №2 - это внутренняя поверхность наружного стекла; поверхность №3 - наружная поверхность внутреннего стекла; поверхность №4 - внутренняя поверхность внутреннего стекла. Оконная рама указана под №5, спейсер - №6, красным цветом выделены уплотнения (№7), справа - внутренний откос (№8) и слева - наружный подоконник (№9).

Чтобы облегчить описание, поверхности блока стеклопакета называют, используя следующие условные обозначения: поверхность №1 (смотрящая наружу), поверхность №2 (внутренняя поверхность наружного стекла), поверхность №3 (наружная поверхность стекла, смотрящего внутрь), поверхность №4 (внутренняя поверхность стекла, смотрящего внутрь). В соответствующей номенклатуре для блоков тройного остекления используются обозначения поверхностей от 1-й до 6-й.

Эксплуатационные характеристики стеклопакета можно изменить посредством использования следующего.

К содержанию

Спейсер в стеклопакете

Стекла в стеклопакете разделены «спейсером». Спейсер – это деталь, разделяющая два стекла в системе стеклопакета и герметизирующая газовое пространство между ними. Исторически спейсеры изготавливали главным образом из металла и волокна, что, как считали производители, обеспечивало большую долговечность.

Однако металлические спейсеры проводят тепло (если только металл не подвергнут термообработке), подрывая способность стеклопакета уменьшать тепловой поток. Это также может привести к образованию воды или льда на дне герметизированного блока из-за резкого перепада температур между окном и окружающим воздухом. Для уменьшения переноса тепла через спейсер и повышения общей тепловой эффективности производители могут изготовить спейсер из материалов с меньшей проводимостью, например, из конструкционного пеноматериала. Спейсер из алюминия, который также содержит конструкционный тепловой барьер, уменьшает конденсацию на поверхности стекла и улучшает изоляцию, что оценивается общим U-фактором.

  • Спейсер, который уменьшает тепловой поток в конфигурациях остекления, может также обладать характеристиками звукопоглощения в городской среде с вызывающими раздражение уровнями звука, например, возле линий метро, автотрасс и аэропортов.
  • Как правило, спейсеры заполняются высушивающим веществом или содержат его для удаления влаги, попавшей в газовое пространство в процессе производства, понижая тем самым точку росы газа в этом пространстве и предотвращая формирование конденсата на поверхности №2, когда за оконным стеклом падает температура.
  • Для борьбы с потерей тепла от традиционных планок спейсеров внедряются новые технологии, включая совершенствование эксплуатационных характеристик и долгий срок службы улучшенного металла (алюминий с тепловым барьером) и спейсеров из пеноматериала.

К содержанию

Производство стеклопакетов

Стеклопакеты часто производятся на основе «сделано на заказ» на заводских производственных линиях, также доступны стандартные блоки. Производитель должен получить параметры ширины и высоты, толщины оконного стекла и вида стекла для каждой области окна, а также общей толщины блока. На сборочной линии спейсеры заданной толщины разрезаются, собираются до требуемой общей толщины и высоты и заполняются высушивающим веществом. На параллельной линии оконные стекла нарезаются по размерам и моются для оптической прозрачности.

На поверхность спейсера с каждой стороны наносится клеевой герметик (полиизобутилен – ПИБ), и стекла прижимаются к спейсеру. Если блок заполняется газом, в спейсере собранного блока просверливаются два отверстия, куда присоединяются трубки, по которым откачивается воздух из пространства и его заменяют желаемым газом. Затем трубки отсоединяются и отверстия запечатываются для вмещения газа. Более современная техника заключается в использовании линейного устройства для наполнения газом, в результате устраняется необходимость сверления отверстий в спейсере. После этого блоки герметизируются по краям, используя полисульфидный или силиконовый герметик или аналогичный материал для предотвращения попадания влажного воздуха снаружи внутрь блока. Благодаря высушивающему веществу будут удалены остатки влаги из воздушного пространства, чтобы не было воды (конденсата) на внутренних поверхностях оконных стекол во время холодной погоды. Некоторые производители разработали специальные процессы, которые объединяют спейсер и высушивающее вещество в одноэтапной прикладной системе.

Стеклопакет с ПВХ рамой

Типовая установка стеклопакета с оконными рамами из НПВХ

Окно со стеклопакетом было изобретено в 1930-х гг., и распространилось в США в 1950-х гг. под фирменным названием «Thermopane», зарегистрированным в 1941 г. компанией «Libbey-Owens-Ford Glass Company». После стольких десятилетий процесс производства уже хорошо налажен, хотя продолжается внедрение инноваций для улучшения R-фактора и других характеристик окна. Фирменное название «Thermopane» вошло в словарь промышленности остекления в качестве обобщенной торговой марки для любого стеклопакета.

Материалы, которые можно использовать для стеклопакета, включают алюминий, ПВХ и дерево (древесина).

К содержанию

Энергосбережение

Максимальная эффективность изоляции стандартного стеклопакета определяется толщиной пространства, содержащего газ. Слишком маленькое пространство между оконными стеклами приводит к потере тепла посредством рассеивания между стеклами (тепло от одного стекла, проходящее через заполняющий газ к другому стеклу), в то время как если используется слишком большой зазор, конвективные потоки не заглушаются вязкостью газа и переносят тепло между стеклами. Как правило, в наиболее герметизированных блоках максимальные величины изоляции достигаются, используя газовое пространство в 16-19 мм при измерении в центре стеклопакета. При объединении с толщиной используемых оконных стекол это может привести к общей толщине стеклопакета от 22-25 мм для 3 мм стекла до 28-31 мм для 6,35 мм листового стекла.

Толщина стеклопакета – это компромисс между максимизацией величины изоляции и способности рамы нести блок. Системы остекления, используемые в некоторых жилых строениях и в большинстве торговых помещений, могут обеспечивать идеальную толщину стеклопакета. Вопросы возникают при использовании тройного остекления для дальнейшего снижения потери тепла в стеклопакете. Комбинация толщины и веса приводит к созданию блоков слишком громоздких для большинства жилых или торговых систем остекления, особенно, если эти стекла содержатся в подвижных рамах или переплетах.

Профили для стеклопакета

Примеры современных профилей из пластика и дерева со стеклопакетом

Этот компромисс не применяется к вакуумным стеклопакетам или вакуумному остеклению, так как устраняется потеря тепла из-за конвекции, оставляя потери на излучение и проводимость через уплотнение края. В этих вакуумных стеклопакетах большая часть воздуха удаляется из пространства между стеклами, оставив почти полный вакуум. Вакуумные стеклопакеты, имеющиеся сейчас на рынке, герметично изолированы по периметру стеклоприпоем, то есть стеклянным припоем с пониженной точкой плавления. Такое жесткое уплотнение стеклоприпоем будет испытывать увеличивающуюся нагрузку с увеличением перепада температур поперек блока. Эта нагрузка может помешать использованию вакуумного остекления при слишком большом перепаде температур. Один производитель дает рекомендацию 35°C.

Вакуумная технология также используется в некоторых непрозрачных изоляционных продуктах, называемых вакуумными изоляционными панелями.

Более старым принятым способом улучшения изоляционных характеристик является замена воздуха в пространстве газом с более низкой теплопроводимостью. Газовый конвективный теплообмен – это функция вязкости и удельной теплоемкости. Часто используются одноатомные газы, такие как аргон, криптон и ксенон, так как они (при нормальной температуре) не переносят тепло вращательным образом, что приводит к более низкой теплоемкости, чем у многоатомных газов. Удельная теплопроводность аргона составляет 67% теплопроводности воздуха, а криптона – около половины теплопроводности аргона. Криптон и ксенон очень дороги. Эти газы используются, потому что они не токсичны, прозрачны, не имеют запаха, химически инертны и доступны в продаже благодаря широкому применению в промышленности. Некоторые производители также предлагают гексафторид серы в качестве изолирующего газа, особенно для звукоизоляции. Он обладает только 2/3 теплопроводности аргона, но он стабильный, недорогой и плотный. Однако гексафторид серы – это чрезвычайно мощный парниковый газ, способствующий глобальному потеплению. В Европе SF6 попадает под действие директивы ЕС по Ф-газам, которая запрещает или контролирует его использование для нескольких сфер применения. С 1 января 2006 г. SF6 запрещен в качестве индикаторного газа и для любого применения, за исключением высоковольтных распределительных устройств.

В целом, чем более эффективен заполняющий газ при своей оптимальной толщине, тем меньше оптимальная толщина. Например, оптимальная толщина для криптона ниже, чем для аргона, а для аргона ниже, чем для воздуха. Однако так как трудно определить, смешался ли газ с воздухом в стеклопакете в процессе изготовления (или смешался с воздухом во время установки), многие конструкторы предпочитают использовать более толстые зазоры, чем было бы оптимально в случае чистого заполняющего газа. В стеклопакетах обычно используется аргон, так как он самый доступный по цене. Значительно более дорогой криптон в целом не используется, за исключением производства очень тонких стеклопакетов или относительно тонких, но высокоэффективных блоков тройного остекления. Ксенон очень мало используется в стеклопакетах из-за своей стоимости.

К содержанию

Как выбрать стеклопакет - видео


Теплопередача

Эффективность стеклопакета можно выразить посредством R-величины. Чем выше R-величина, тем выше сопротивление теплопередаче. Стандартный стеклопакет, состоящий из прозрачных оконных стекол без покрытия, с воздухом в полости между стеклами обычно имеет R-величину 0,35 К·м2/Вт.

Используя привычные единицы США, практическое правило в конструкции стандартного стеклопакета заключается в том, что каждое изменение компонента стеклопакета приводит к увеличению 1 R-величины эффективности блока. Добавление газа аргона повышает эффективность приблизительно до R-3. Использование газа с низкой излучательной способностью на поверхности №2 добавит еще одну R-величину. Правильная конструкция стеклопакета с тройным остеклением с покрытием с низкой излучательной способностью на поверхностях №2 и №4, заполненной аргоном в полостях, приведет к R-величине, равной R-5. Определенные вакуумные стеклопакеты или многокамерные блоки, использующие пластиковую пленку с покрытием, приведут к R-величине, равной R-12,5.

Дополнительные слои остекления обеспечивают возможность улучшенной изоляции. Наиболее широко используется двойное остекление, тройное остекление не так распространено, а четверное остекление производится для очень холодных условий, таких как на Аляске. Доступно даже пятикратное остекление (четыре полости, пять оконных стекол), в котором факторы изоляции средних стекол эквивалентны стенам.

К содержанию

Звукоизоляция стеклопакетов

В некоторых ситуациях изоляция относится к подавлению шума. В этих обстоятельствах большое воздушное пространство улучшает качество шумоизоляции или класс звукопроницаемости. Асимметричное двойное остекление с использованием стекол разной толщины вместо традиционных симметричных систем (одинаковая толщина стекол для обеих частей) улучшит свойства звукоизоляции стеклопакета. При использовании стандартных воздушных пространств применяется гексафторид серы для замены или усиления инертного газа и улучшения эффективности звукоизоляции.

На акустику влияют и другие вариации материала остекления. Наиболее широко используемые конфигурации остекления для звукоизоляции включают ламинированное стекло с разной толщиной прослойки и толщиной стекла. Включение спейсера из улучшенного алюминия с конструкционным тепловым барьером в стеклопакет может улучшить акустические характеристики, уменьшая передачу наружных источников шума в системе остекления. Анализ компонентов системы остекления, включая материал воздушного пространства, используемого в стеклопакете, может гарантировать общее улучшение звукопроницаемости.

К содержанию

Долговечность стеклопакета

Срок службы стеклопакета варьируется в зависимости от качества используемых материалов, размера зазора между внутренним и наружным оконным стеклом, перепадов температур, качества работы и местоположения установки на основе направления и географического расположения, а также обработки блока. Как правило, стеклопакет служит от 10 до 25 лет, при этом, если окно смотрит на юг (северное полушарие) или на север (южное полушарие), то срок службы часто составляет менее 12 лет. В зависимости от производителя на стеклопакеты обычно дается гарантия на 10-20 лет. Если стеклопакет переделывается (например, наносится солнцезащитная пленка), производитель может аннулировать гарантию.

Ассоциация IGMA (Ассоциация производителей стеклопакетов) провела расширенное исследование для характеристики неполадок имеющихся в продаже стеклопакетов за 25-летний период.

В случае с блоком стеклопакета стандартной конструкции конденсат скапливается между слоями стекла при неисправности изоляции по периметру и при промокании высушивающего вещества. В целом это можно устранить только посредством замены стеклопакета. В результате неисправность изоляции и последующая замена становятся значительным фактором в общих затратах на стеклопакет.

Долговечность стеклопакетов

Большие перепады температур между внутренним и наружным стеклами подвергают нагрузке клеящий материал спейсера, который в итоге может разрушиться. Блоки с маленьким зазором между стеклами более склонны к неисправности из-за повышенной нагрузки.

Перемены атмосферного давления вместе с влажной погодой в редких случаях могут со временем привести к заполнению зазора водой.

В Канаде с начала 1980-х гг. появились компании, предлагающие восстановление неисправных блоков стеклопакетов. Они обеспечивают открытую вентиляцию в атмосферу, просверливая отверстие(я) в стекле и/или спейсере. Этот метод часто устраняет видимый конденсат, но не может очистить внутреннюю поверхность стекла и прокрашивание, которое может возникнуть от длительного воздействия влаги. Они могут предложить гарантию от 5 до 20 лет. Это решение снижает изоляционную способность окна, но может стать «зеленым» методом, когда окна все еще находятся в хорошем состоянии. Если стеклопакет имеет газовый наполнитель (например, аргон или криптон, или смесь), газ естественным образом рассеивается, и тогда страдает R-величина.

С 2004 г. в Соединенном Королевстве также некоторые компании предлагают тот же процесс восстановления неисправных стеклопакетов, а с 2010 г. компания, предлагающая восстановить неисправные стеклопакеты, действует и в Ирландии.

К содержанию

Оценка тепловых потерь от окон со стеклопакетом

Учитывая тепловые свойства оконного переплета, рамы и подоконника, а также размеры остекления и тепловые свойства стекла, можно рассчитать тепловой поток для данного окна и набора условий. Это может быть рассчитано в кВт (киловатты), но для расчетов стоимости и эффективности полезнее устанавливать эту величину в кВтч/г (киловатт-час в год) на основе типовых условий на протяжении года для данного места.

Стеклянные панели в окнах со стеклопакетом передают тепло в обоих направлениях посредством излучения, поперек оконных стекол – посредством конвекции и вокруг изоляции по периметру – посредством проводимости. Фактическая скорость будет варьироваться с условиями на протяжении года, и в то время как солнечный нагрев приветствуется зимой, он может привести к увеличению расходов на кондиционирование воздуха летом. Нежелательную передачу тепла можно уменьшить, например, используя шторы зимой и навесы летом. В попытке обеспечить полезное сравнение между альтернативными оконными конструкциями Британский совет по классификации систем остекления определил «Систему оценки теплоизоляции окон» (WER), где лучшему окну присуждается класс «А», далее следуют оценки «B», «C» и т.д. Здесь учитывается комбинация потери тепла через окна (величина U), солнечный фактор (величина g) и потеря через утечку воздуха вокруг рамы (величина L). Например, окно класса «А» за обычный год получит столько же тепла от солнечного нагрева, сколько оно теряет другими способами. Так обеспечивается теплопроизводительность лучше, чем у обычной стены.

К содержанию