Какое из свойств воздуха определяет конструкцию оконного стеклопакета

  Понятие «стеклопакет» уже стало привычным для обывателя и когда речь заходит об окнах, она касается в первую очередь качеств и свойств стеклопакета.

  Промышленное производство первых стеклопакетов началось в 1934 г. в Германии и применялось для остекления железнодорожных вагонов. Сейчас по технологии производства стеклопакетов, имеющих двойную герметизацию, изготовляются около 90% современных стеклопакетов.

  Стеклопакет — изделие из двух или более стекол, герметично соединенных друг с другом при помощи дистанционной рамки, а также внутреннего и внешнего герметиков, образующих замкнутую полость, заполненную осушенным воздухом или инертными газами.

   Различают низкоэмиссионное k-стекло с «твердым» теплоотражающим покрытием и i-стекло с «мягким» покрытием. «Мягкое» покрытие более эффективное, однако весьма дорогостоящее. К тому же оно не очень прочное, поэтому для защиты его от повреждений i-стекла размещают покрытием внутрь стеклопакета. «Твердое» покрытие не только устойчиво к механическим воздействиям, но и значительно дешевле «мягкого». Однокамерный пакет с k-стеклом удерживает тепло практически так же, как двухкамерный, выполненный из обычного стекла. Если в стеклопакете заменить одно простое стекло на k-стекло, то теплопотери окна уменьшатся примерно в 5-6 раз. Если же вместо него поставить i-стекло, то оно более чем в 20 раз превысит теплосберегающие показатели обычных стекол. Кстати, если поднести горящую спичку или зажигалку к такому окну, оно отразит несколько ореолов пламени, один из которых будет отличаться по цвету. Этим способом можно проверить наличие энергосберегающего стекла.

  Однокамерный стеклопакет имеет формулу 4-16-4 (два стекла по 4 мм толщиной и дистанционная рамка 16 мм между ними — общая толщина стеклопакета 24 мм). Этот стеклопакет обладает коэффициентом сопротивления теплопередаче 0,32                        м² °С/Вт, и снижает уровень наружного шума примерно на 34 Дб. Однокамерное окно с обычными стеклами запотевает при температуре на улице -7, а то и -5°С. Чтобы этого избежать, его надо держать все время чуть приоткрытым.

  В двухкамерном стеклопакете расстояния между стеклами различны (например, 4-12-4-8-4), он снижает уровень наружного шума на 38-40 Дб. В таком стеклопакете конденсат возникает при температуре -18 -22°С.

Как повысить энергосберегающие и шумопонижающие свойства окон:

• Можно варьировать толщину стекла: чем оно толще, тем ниже у него еплопроводность и лучше шумоизоляция
• Использовать в стеклопакетах «энергосберегающие» i-стекло и k-стекло
• Комбинировать варианты утепления. Двухкамерный стеклопакет с k-стеклом и с аргоновым заполнением выдерживает морозы в районах Крайнего севера. Температура воздуха должна спуститься ниже -100°С, чтобы такие окна все-таки начали запотевать.

Герметик и осушитель:

  Производство стеклопакетов, происходит в два этапа.

На первом этапе на дистанционную рамку наносят бутиловый герметик и заполняют рамку осушителем (молекулярным ситом), поглощающим влагу из воздушной прослойки. Далее рамки с герметиком помещаются между стекол, и конструкция склеивается.

На втором этапе наносится внешний герметик. Это — или эластичные двухкомпонентные полисульфидные герметики или специальный силикон, или однокомпонентные герметики на основе синтетического каучука. Безусловно, на солидных производствах все операции по нанесению герметиков делаются автоматически, а не вручную.

  Герметики, применяемые для заделки швов в стеклопакете, во-первых, должны обеспечивать прочность стеклопакетов, а, во-вторых, препятствовать проникновению водяного пара в межстекольное пространство, что прямым образом влияет на долговечность стеклопакетов, которая зависит, в основном, от уплотнения краев. Важнейшими свойствами герметиков, с точки зрения прочности, являются: сила сцепления со стеклом и материалом дистанционной рамки, эластичность, прочность и время старения, ширина и толщина уплотняющей массы, скорость диффузии молекул через герметик. Качественные стеклопакеты изготовляются по принципу двойной герметизации. В качестве первичного герметика чаще всего применяется бутил, который обладает наилучшей относительной способностью сопротивляться проникновению водяного пара. Бутиловая масса наносится при температуре чуть больше 100 °С в виде тонкой ленты на обе стороны дистанционной рамки. Когда стекла сдавливают, между стеклами и рамкой остается разделяющий их бутиловый шов толщиной в несколько десятых долей миллиметра. Хорошая диффузионная плотность достигается благодаря тонкости шва и плохой газопроницаемости массы. Первичный герметик не может обеспечить требуемую прочность кромочного соединения: эту задачу должны решать продукты, применяющиеся для вторичной герметизации с наружной стороны стеклопакета. Чаще всего — это полисульфид, но также могут применяться силиконовые и полиуретановые массы.

  Так называемое «узкое место» стеклопакета — это краевая зона (контур примыкания стекол к дистанционной рамке). Из-за дешевого оборудования или несоблюдения технологии, что сплошь и рядом бывает на небольших или «молодых» предприятиях, в краевой зоне сначала могут образовываться микротрещины или сколы, которые в готовом стеклопакете скрыты герметиком, но они как клинья будут разрушать стекло, разрывая его. Второй причиной разрушения стеклопакета, которое начинается с края, является локальное температурное растягивающее напряжение и перепады давления. Для компенсации напряжений в краевой зоне необходим герметик с высоким модулем упругости, который хорошо воспринимает растягивающие усилия. Следовательно, применение герметика на основе двухкомпонентной мастики предпочтительнее, так как существенным недостатком однокомпонентных герметиков следует считать их размягчение при нагревании под воздействием солнечной радиации.

  Принцип действия осушителей заключается в следующем: частицы осушителя имеют множество пор. Так как диаметр пор больше, чем диаметр атомов или молекул газов, то газы проникают в эти поры и поглощаются. В качестве осушителей хорошо зарекомендовали себя молекулярные сита, силикагель и смеси обоих продуктов. Различные по химическому строению осушители имеют также различную абсорбционную способность. Эти различия проявляются в зависимости от температуры, давления и содержания влаги в осушаемых газах.

  Диффузионные отверстия не должны быть слишком большими, иначе при механических нагрузках (при перевозке стеклопакетов или эксплуатации окон) частички осушителя могут попасть в видимую зону межстекольного пространства. Особое внимание уделяется свойствам тех поверхностей рамок, которые образуют соединение с герметиками. Необходимо также отметить, что металлическая дистанционная рамка является хорошим проводником тепла, то есть в конструкции стеклопакета возникает «мостик холода». Сейчас для решения этой проблемы ведутся разработки дистанционных рамок из пластика.

  Стеклопакет ни в коем случае не должен запотевать между стеклами — это знак того, что он бракованный. В этом случае до окончания срока гарантии изготовитель обязан поменять стеклопакет бесплатно. Если стекло запотевает со стороны помещения — это означает, что в помещении повышенная влажность и (или) понижена температура поверхности внутреннего стекла стеклопакета, что является следствием плохой вентиляции помещения. Самый простой способ борьбы с повышенной влажностью — регулярное проветривание помещения, хотя это не всегда может быть эффективно. Далее, если возможно, нужно устранить источники повышенной влажности и наладить систему вентиляции. Для повышения температуры поверхности внутреннего стекла стеклопакета при условии, что окна не имеют брака, можно обеспечить беспрепятственный приток теплого воздуха от радиаторов отопления к окну. Если составом герметиков и осушителей интересуется не каждый потенциальный покупатель, то уж о том, какое стекло использует компания, спрашивают все.

Советы специалистов:

• Не покупайте стеклопакеты, у которых расстояние между стеклами более 16 мм
• Не заполняйте стеклопакеты аргоном (или другим инертным газом), если в стеклопакете нет стекол (или пленок) с Low-E-покрытием (k-стекло). Если стеклопакет с обычными стеклами заполнить аргоном, то, как показывает практика, его теплосберегающие свойства не изменятся. А при наличии k-стекла, эффект от применения аргона добавляет еще 70% к эффекту применения k-стекла, и в сумме стеклопакет становится вдвое теплее.
• Не используйте в окнах, выходящих на улицу, стеклопакеты с коэффициентом сопротивления теплопередаче R менее чем 0.5                     м² °С/Вт, а стремитесь к R=0.9                     м² °С/Вт. Первому требованию соответствуют двухкамерные 32-мм стеклопакеты с обычным стеклом типа 4-10-4-10-4 или однокамерные 18-мм стеклопакеты с одним k-стеклом типа 4-10-4.

Стекло:

   В соответствии со свойствами и областью применения, стекло разделено на группы — марки. Стекло различных марок выходит с одной линии. На выходе осуществляется контроль, и если стекло соответствует по качеству марке М1, его кладут в ящик с надписью М1, если — М2, то в ящик с надписью М2 и т.д. Всего восемь марок.

  Чем ниже цифра в марке стекла, тем выше его качество, меньше дефектов (пороков) на единице поверхности, тем более качественные и ответственные конструкции им можно остеклять, лучше его физические и оптические свойства. Самое высококачественное остекление светопрозрачных конструкций производится как правило из оконного стекла 2-6 мм марки М1.

  Кроме того, в стеклопакет могут устанавливаться различные стекла, как по толщине, так и по свойствам. Бывают энергосберегающие, антирезонансные, солнцезащитные, антивандальные и другие виды стеклопакетов.

  Очень важно при изготовлении стеклопакета правильно определить местоположение и ориентацию стекол со специальными свойствами. Например, низкоэмиссионные (энергосберегающие) стекла устанавливаются как внутренние, при этом поверхность с покрытием обязательно должна находиться внутри стеклопакета.

  Солнцезащитные стекла рекомендуется устанавливать в качестве внешних стекол. Из-за возникновения термических напряжений в каждом отдельном случае важно выяснить необходимость закалки солнцезащитных стекол. На толщину солнцезащитных стекол с отражающей поверхностью важно обращать пристальное внимание также по причинам эстетического характера. В настоящее время возможен аналитический расчет той или иной конструкции, и поэтому вопрос о типе устанавливаемого стеклопакета желательно решать совместно с фирмами, специализирующимися на изготовлении стеклопакетов.

  Кроме того, существует еще масса вариантов стеклопакетов, несущих разные функциональные нагрузки. Можно сделать окно противовзломным, пуленепробиваемым, пожарозащитным, комбинированным, в котором одно стекло защищает от солнца, а второе от холода, а можно украсить его витражом или декоративным стеклом. Все зависит от особенностей помещения и от требования заказчика к функциям, которые стеклопакет должен выполнять.

  Когда для улучшения теплоизолирующих характеристик стеклопакетов их камеры заполняют инертным газом (аргоном или криптоном), температура образования конденсата, например, у двухкамерного стеклопакета снижается до -30°С. Но необходимо помнить, что воздух, так же как и газовые смеси, которыми заполнены стеклопакеты, может сохранять свои функции лишь до тех пор, пока в межстекольное пространство не попадет такое количество влаги, которое могло бы существенно повлиять на теплопроводность. И лет через 10 процедуру закачки газа придется повторить.

Защитные пленки:

  Защитная пленка представляет собой многослойную систему, сочетающую прочный, чувствительный к давлению клей и упругий слой полиэстера. Она наклеивается непосредственно на поверхность стекла. Выпускаются как прозрачные, так и тонированные защитные пленки. Последние получаются путем спаттерного напыления микрочастиц бронзы, меди, титана или нержавеющей стали.

  Спаттеринг — это научно-технический термин, используемый для описания процесса бомбардировки какой-либо основы атомами металлов, диэлектриков или полупроводниковых материалов. При такой бомбардировке на поверхности основы образуется тончайшая пленка (толщина слоя определяется заранее). Процесс спаттеринга позволяет получить кристально прозрачную пленку, дающую естественный, без видимых искажений, обзор. Высококачественные материалы и сплавы, используемые в данном процессе, делают пленку более прочной, малоизнашиваемой, и исключают потенциальную деметаллизацию, которой подвержены пленки предыдущих поколений.

Основные функциии защитных пленок:

• Ударостойкость
• Безосколочность
• Огнестойкость
• Защита информации
• Теплосбережение
• Солнцезащита

  Как правило, защитные пленки устанавливаются там, где нет необходимости использовать механические защитные средства.

В зависимости от типа устанавливаемой пленки, стекло приобретает противоударные свойства, соответствующие следующим стандартам:

• Устойчивое к удару остекление, выдерживающее удар брошенного в него предмета (камень, палка и т.п.) без образования сквозного отверстия, определяется как класс защиты А.
• Устойчивое к пробиванию остекление, выдерживающее удар предмета и временно препятствующее умышленному пробиванию в нем отверстия, через которое может пролезть человек, класс защиты Б.
• Пулестойкое защитное остекление, задерживающее пулю, выпущенную из ручного огнестрельного оружия — без сквозного пробивания стекла, класс защиты В.

  Приоритетное свойство защитного остекления — при сохранении прозрачности оказывать сопротивление силовому воздействию. Защитные пленки обычно устанавливают там, где нет необходимости использовать дорогостоящее безосколочное бронестекло или иные механические защитные средства. Такие пленки незаменимы там, где существует прямая угроза поражения стекла — случайного или умышленного — камнями, бутылками, прочими подобными предметами. Испытания показали, что брошенный с расстояния двух метров килограммовый кирпич просто отскакивает от стекла, покрытого пленкой. Более того, при определенных условиях (если выстрел произведен со значительного расстояния) она способна остановить даже пулю… Правда, следует заметить, что возможности противоударного покрытия напрямую зависят от его толщины. Например, покрытие в 300-350 микрон отечественные правоохранители рекомендуют использовать для обеспечения безопасности банков и важнейших государственных учреждений.

  Одним из главных достоинств пленок, которое учитывается при проектировании и строительстве, является низкая теплопроводность. По некоторым данным, использование пленок уменьшает теплопотери на 35-40%. В холодное время года пленки, в зависимости от типа напыления, могут уменьшить потери тепла на 16-35%. Пленки как бы «выравнивают» холодные и теплые зоны в доме, унифицируя температуру внутри здания. Солнцезащитная пленка отфильтровывает до 99% ультрафиолетового излучения, причем ультрафиолетовые лучи успешно поглощаются не только тонированными, но и прозрачными пленками. Металлизированные защитные пленки обладают способностью создавать эффект односторонней видимости, они исключают утечку информации по электромагнитному и виброакустическому каналам. Защитные пленки с металлическим напылением обладают способностью снижать интенсивность или вовсе отфильтровывать микроволновое излучение (энергию в радиочастотном диапазоне).

  И напоследок, чтобы определить качественность продукции, необходимо обратить внимание на наличие клейма или логотипа фирмы, которые можно встретить по всему периметру рамы. На окнах немецких производителей обязательно должен присутствовать еще и специальный знак качества. Самые ответственные компании помимо клейма ставят персональный номер на каждое стеклопакетное изделие и сохраняют в своей базе данных все параметры именно этого стеклопакета. И если с изделием что-то    случается, покупателю достаточно позвонить и назвать производителю этот номер, чтобы получить точную копию для замены.