Селективные стеклопакеты. Селективное стекло для окон – обзор

В последнее время во всем мире наблюдается тенденция к максимальной открытости помещения солнечному свету. Западные ученые утверждают, что большие окна, установленные в больницах, благотворно влияют на выздоровление пациентов, а полностью стеклянные фасады торговых центров способствуют большей покупательской активности.

Единственная проблема при установке больших окон как в жилых, так и в помещениях общего пользования – проблема энергосбережения. Именно через окна происходит потеря около 40-50 процентов тепловой энергии. Для стран с холодными зимами этот вопрос является особенно актуальным. Вот почему многие производители окон осваивают технологии энергосберегающих стекол.

В чем принцип энергосберегающих стекол?

Энергосберегающие свойства стеклу придает нанесенное на его поверхность низкоэмиссионное оптическое покрытие. Данное покрытие позволяет проходить в помещение коротковолновому солнечному излучению, препятствуя выходу длинноволнового теплового. Стекло с таким покрытием получило название низкоэмиссионного или селективного . Оно имеет свойство отражать до 90 процентов теплового излучения. Только представьте, сколько это позволяет экономить на отоплении помещения!

Виды низкоэмиссионных стекол

В настоящее время при изготовлении современных пластиковых окон используются низкоэмиссионные стекла двух видов.

• Первый – это стекло с твердым селективным покрытием (k-стекло). Достоинством этого покрытия является его высокая стойкость и возможность использования таких стекол вне стеклопакетов , а недостатком – более высокий коэффициент излучения. В качестве твердого селективного покрытия чаще всего применяется оксид олова.
• Второй вид – низкоэмиссионное стекло с мягким селективным покрытием (i-стекло). Свойство отражения тепла стеклу придает пленка серебра толщиной в 10-15 нанометров, нанесенная на поверхность в вакууме. Достоинством является низкий коэффициент излучения, а недостатком – невысокая по сравнению с предыдущим видом стойкость покрытия. На потребительских качествах это почти не отражается, так как этот недостаток устраняется на стадии изготовления стеклопакетов.

Преимуществами низкоэмиссионных стекол, по сравнению с обычными, является то, что отпадает необходимость использования двухкамерных стеклопакетов, а значит, и вес окна становится значительно меньше. Кроме того, в настоящее время цена на пластиковое окно из стекла с мягким селективным напылением даже ниже, чем на двухкамерный пакет из обычного стекла.

Менеджеры компании "Пласток" помогут вам определиться в выборе и купить энергосберегающие окна, благодаря которым вы будете существенно экономить на обогреве помещения зимой и кондиционировании летом.

Видео: Что такое k-стекло и i-стекло?

В рамках семинара «Окна» специалист Светлана Борисова отвечает на вопрос: «Что такое k-стекло и i-стекло? Существенно ли снижение теплопотерь дома при использовании такого стекла?»

На сегодняшний день оформить селективное покрытие для стекол солнечных панелей вполне реально и своими силами. Для этого можно использовать самые разные материалы, которые созданы как своими руками, так и куплены в специальном магазине.

Разновидность покрытия

В настоящее время селективное покрытие бывает трех видов. Это может быть как обычная краска, так и химически обработанный металл. Третий вариант - это уже готовые для использования пленки, которые можно клеить на стекла. Эти три вида сырья отличаются между собой по следующим показателям:

• способность к поглощению;
• излучательная способность;
• общий уровень эффективности.

Если говорить о первом параметре, то в этом случае определяется количество тепла, которое селективное покрытие может преобразовать из солнечной энергии. Данный показатель играет очень важную роль, но не является главным при выборе.

При выборе покрытия, то есть абсорбера, нужно очень внимательно выбирать вещество по излучательной способности. Она характеризует то количество тепла, которое будет отдано в окружающую среду, в виде излучения. Другими словами, чем выше этот параметр, тем больше будут потери тепла, а следовательно, снизится эффективность приспособления.

Что касается общей эффективности, то она обычно представлена в виде общего коэффициента, который считается отношением первых двух показателей. Реальная тепловая производительность не будет отражена точно, а вот эффективность селективного покрытия определяется достаточно точно.

Применение краски

На сегодняшний день некоторые люди считают, что в качестве хорошего покрытия для стекла солнечного коллектора можно использовать черную краску, так как она хорошо прогревается и хорошо поглощает солнечные лучи. Однако это не так, и есть несколько причин, почему такая краска не является эффективной.

Во-первых, краска способна поглотить только ту часть излучения, которую видно, остальное же излучение не используется. Во-вторых, она способна излучать тепло в инфракрасном спектре в атмосферу. В-третьих, такое покрытие будет со временем выцветать из-за воздействия ультрафиолетовых лучей солнца, из-за чего способность к поглощению будет уменьшаться. Еще один недостаток - это сильное уменьшение эффективности абсорбера при высоких температурах. Последнее, о чем стоит сказать, это о том, что покрытие краской будет служить еще и теплоизоляцией, из-за чего тепло не будет проходить внутрь.

Данные недостатки полностью исключают возможность применения обычной краски в качестве селективного покрытия стекла. Для этой цели необходимо применять лишь специальные средства.

На что наносить краску?

После приобретения подходящей краски встает вопрос о том, как правильно нанести ее на стекло. Для начала стоит сказать, что она наносится на подложку, а не на саму панель. В качестве подложки используется алюминий или медь. Этот вид металла отлично подходит потому, что он способен эффективно отбирать тепло у абсорбера, то есть краски, и передавать его панели.

Как покрыть стекло панели краской?

Прежде чем приступить к нанесению селективного покрытия на солнечные панели, нужно отполировать лист меди или алюминия. Для этого используется механический способ шлифовки, а также дальнейшее покрытие пастой ГОИ. Здесь важно отметить, что провести работы нужно максимально качественно, так как любая шероховатость - это увеличение потерь тепла, так как будет расти излучательная способность.

Наиболее простой способ покрыть нужные листы - это использовать краскопульт. Наносится краска, как обычная, но есть минус, который заключается в том, что сложно контролировать толщину слоя. Если она будет слишком велика, то снизится качество поглощения тепла, если слой будет слишком тонкий, то увеличится потеря тепла.

Пленка для панелей

Есть другой вариант нанесения селективного поглощающего покрытия. Для этого была разработана специальная пленка, которая в настоящее время представлена в двух типах: однослойная и многослойная на металлизированной подложке.

Что касается эффективности пленок, то коэффициент достаточно высок и сравним с этим же показателем у красок, однако если говорить о стоимости, то она сильно отличается. Качественная пленка характеризуется тем, что ее излучательная способность составляет 5% и менее.

Что касается процесса нанесения, то процедура очень проста. Однослойная самоклеящаяся пленка крепится к листу металла, который может быть изготовлен из цинка, меди, алюминия. Каких-либо сложных манипуляций проводить не приходится, пленка клеится очень легко. Однако перед ее нанесением стоит обработать металлический лист так же, как это делалось в случае с краской, то есть нужно обработать его шлифовальной машинкой с

Селективные стекла для дома

Кроме применения в качестве покрытия солнечных панелей, селективное покрытие стеклопакета пользуется не меньшим спросом. Селективные стекла, или же мультифункциональные, как их еще называют, применяются для обычных домовых, для остекления коммерческих зданий, спортивных комплексов, муниципальных учреждений и т. д. Такие стекла способны обеспечить хорошую защиту от солнечных лучей и создать благоприятный микроклимат внутри помещения.

Селективное поглощающее покрытие, нанесенное на обычные стекла, создает хорошую защитную пленку. Основная задача таких элементов - это создание максимально благоприятных условий внутри помещения как в летнее время года, так и в зимнее. Суть их работы достаточно простая: летом стекла отсеивают некоторое количество солнечных лучей, чем не дает помещению сильно нагреваться, зимой же они будут служить отличным препятствием для тепловой энергии, не давая ей покидать комнату.

Важность селективных стекол в холодное время

На сегодняшний день все знают, что окна являются защитой определенной части стены, препятствуя выходу тепла из комнаты. Однако, если реально смотреть на вещи, то через некачественное стекло будет уходить большее количество тепла, чем через вентиляцию или даже приоткрытую дверь. Вся проблема заключается в том, что выбрать качественный материал для окна будет недостаточно. Примерно 90% окна занято стеклом, а это значит, что оно также должно быть максимально полезным, в плане сохранения тепла. Именно с этой задачей лучше всего справляются селективные стекла. Особенность напыления заключается еще и в том, что на поверхности имеется тончайший слой атомов серебра. Они прекрасно пропускают короткие волны, которые излучает Солнце, тем самым пропускают тепло внутрь. Но при этом серебро достаточно сильно блокирует прохождение длинных волн, которые обычно излучают нагревательные приспособления. Таким образом и получается, что тепло максимально хорошо сохраняется внутри помещения.

Мягкие и твердые покрытия

В настоящее время существует два разных вида покрытия стекла. Это может быть мягкое селективное покрытие, или же оно может быть твердым. Отличаются они между собой технологией нанесения. Из-за этого, естественно, будет отличаться и уровень их теплоизоляции. Для сравнения можно привести простой пример. Допустим, температура воздуха внутри комнаты составляет +20 градусов по Цельсию, а температура за окном составляет -26 градусов по Цельсию. Обычный стеклопакет в таком случае будет поддерживать температуру внутри около +5 градусов, твердое селективное покрытие обеспечит температуру в +11 градусов по Цельсию, мягкое покрытие будет поддерживать +14 градусов.

Здесь стоит добавить, что для такой поверхности существует специальная маркировка. Твердые или же пиролитические поверхности будут отмечаться буквой K. Мягкая поверхность, или, как ее еще называют, магнетронная, маркируется буквой I.

Если подводить итог всему выше сказанному, то можно сделать два небольших вывода. Во-первых, селективное покрытие можно наносить самостоятельно, если в наличии имеются солнечные панели. Это может повысить их эффективность. Во-вторых, селективные стекла отлично подойдут для утепления дома.

Если не затрагивать целый ряд специальных задач, для которых нужны селективные стекла, например, просветляющая оптика для фототехники, то можно привести несколько примеров бытовых применений селективного стекла.

Неослепляющие автомобильные зеркала – для них необходимы стекла с зеркальным слоем, обладающие максимальным коэффициентом отражения в голубой области видимого спектра и пониженным коэффициентом отражения в остальной части видимого спектра (т.е. там, где максимум излучения фар встречного автомобиля). В соответствии с действующими нормативными документами коэффициент отражения должен быть 40-50% в областях спектра l = 0,5-0,55 мкм. Такой эффект можно получить, нанося на поверхность стекло многослойное покрытие способом магнетронного распыления в вакууме, см. описание комплекса вакуумного распыления .

Теплосберегающие стекла - потери тепла через стекло складываются из теплопроводности, конвекции и теплового излучения. Относительная роль каждого из этих факторов сильно зависит от площади остекления. Для уменьшения потерь тепла от теплопроводности и конвекции применяют двойное остекление (стеклопакеты). Для уменьшения потерь и от теплового излучения можно дополнительно применить теплосберегающее стекло. Тепловое излучение из помещений наружу идет в так называемом дальнем ИК диапазоне. Соответственно, теплосберегающим является стекло, имеющее высокий коэффициент пропускания в видимой области оптического спектра и высокий коэффициент отражения в дальнем ИК диапазоне. Для получения таких стекол можно использовать установку напыления строительных стекол .

Солнцезащитные стекла – максимум солнечного излучения приходится на ближний ИК диапазон. Поэтому для защиты от слишком яркого солнечного света можно использовать стекла с высоким коэффициентом отражения в ближнем ИК диапазоне – и, конечно, с высоким коэффициентом пропускания в видимом диапазоне.

Отражение в ИК диапазоне обеспечивают тонкие пленки металлов, причем тем лучше, чем выше проводимость металла, наиболее часто для этого используют слой серебра, необходимы такжэе как минимум два оксидных слоя. Технология нанесения требует использования

Перед тем как заменить старое окно на пластиковое, наряду с габаритами нужно учитывать количество камер стеклопакетов, так как от этого зависит ожидаемый вами эффект сохранения тепла в помещении. Дадим краткое описание стеклопакетов для окон, которые наиболее популярны в строительстве домов и квартир, а также при их ремонте. Критерии, которые нужно учитывать при этом следующие: количество стеклопакетов, отражающие покрытия и заполнения газом пространства между стеклами.

Количество стеклопакетов для окон

Количество стеклопакетов

Чтобы определить количество стекол в мстеклопакете для окон нужно исходить из того, где будут применяться . Если это помещение, которое нет необходимости отапливать в зимний период, будет достаточным применение однокамерных конструкций. Это летние кухни, веранды, беседки и различные хозпомещения.

Для жилья, которое эксплуатируется круглый год лучше использовать двухкамерные стеклопакеты, которые вмонтированы в рамы с профилем толщиной до 70 мм, обеспечивающий достаточную защиту от холода. В том случае когда требуется более эффективная защита тепла, например, в детских учреждениях, очень часто применяют уже стеклопакет, состоящий из трех камер, для которых профиль в 70 мм будет недостаточным чтобы расположиться в нем трехкамерной конструкции. В этом случае ширина профиля увеличивается до 90 мм.

Однако даже трехкамерных пакетов бывает порой недостаточно для эффективного энергосбережения, так как стекло имеет теплопроводность, которая слабо препятствует уходу тепла с помещения. Чтобы улучшить сохранность тепла в подобных случаях, начали ставить стекла со специальным покрытием.

Отражающие покрытия стеклопакетов

Покрытия, которые улучшают энергоэффективность стеклопакетов бывают двух видов: низкоэмиссионные и селективные. В обоих случаях происходит напыление стекол, однако они различаются способностью пропускать тепловые волны различной длины.

Низкоэмисионное покрытие

Структура низкоэмиссионноного покрытия

Имеет свойства отражать только длинноволновое излучение, которое называется вторичным, создаваемое нагретыми предметами в помещении. Наносится только на внутреннюю сторону стекла, которое находится ближе всего к помещению. Слой отражает всю тепловую энергию, находящуюся в квартире или доме обратно внутрь, не выпуская его наружу. В то же время низкоэмиссионное покрытие пропускает извне теплые лучи солнца, которые имеют короткую длину волны.

Поэтому, чтобы увеличить энергоэффективность стеклопакета хотя бы одно стекло должно быть покрыто этим напылением. В современном строительстве существуют два типа низкоэмиссионного покрытия: мягкое и твердое, отличающиеся между собой технологией нанесения напыления. Твердое покрытие более прочнее мягкого, но менее эффективно и стоит дороже, однако, в тоже время его производство связано с меньшими технологическими процессами, чем тонкое покрытие. Кроме того, стекла с твердым покрытиями применяется в окнах с одинарным остеклением, тогда как стекла с мягким покрытием используются только в составе стеклопакета.

Селективное покрытие

Свойства селективного покрытия

Селективное покрытие относится к оптическим технологиям нанесения, которые преобразуют солнечное электромагнитное излучение в тепло. Самый распространенный тип подобного покрытия заключается в нанесения на поверхность стекла тонкой металлической пленки. В частности, для этого широко используется алюминий, благодаря его механическим и теплофизическим характеристикам при относительно невысокой цене.

Это покрытие наносят обычно на внутреннюю часть стекла, расположенного наружу. Уникальность его выражается в том, что оно реагирует на длинноволновое и коротковолновое излучение одновременно. То есть в зимний период оно работает как низкоэмиссионное, отражая тепло обратно в помещение, а летом селективное покрытие отражает солнечные лучи, которые пытаются проникнуть внутрь жилья. Хороший эффект наблюдается в комбинации селективного и низкоэмиссионного напыления, позволяющее выдерживать комфортную температуру в помещении круглый год.

Заполнение газом стеклопактов

Стеклопакеты, наполненные газом

Хотя этот метод требует дополнительных затрат на производство стеклопакетов, выгода от его использования ощутима, так как энергоэффективность окон повышается до 10%. Поэтому эксперты в области энергосбережения рекомендуют применение этих пакетов, где заполнение газом допустимо хотя бы в одной камере, где есть внутренне напыление. Так как наличие газа внутри стеклопакета не только обеспечивает его высокие теплосберегающие свойства, но способствует более долгому сроку эксплуатации отражающего покрытия и сроку службы окна в целом.

Наличие газа создает избыточное давление, которое препятствует попаданию влажного воздуха в стеклопакет, оказывающий на него разрушающее действие. Несмотря на все достоинства стеклопакетов с газовым наполнением, нужно учесть следующий факт, что эффект присущий только для паянных конструкций. В обычном же стеклопакете газообразное вещество постепенно покинет свое место через утечку по шнуру, недостаточную герметизацию, при механических повреждениях рамок в клееном стеклопакете.

Как известно, наиболее чувствительной частью окна является стеклопакет, поскольку более всего подвержен вредному тепловому и ультрафиолетовому воздействию. Поэтому производители флоат стекла сегодня предлагают многочисленные продукты, способные решить проблему чрезмерной инсоляции.

Солнцезащитное стекло

В условиях жаркого климата солнцезащитное стекло или стекло солнечного контроля, как его называют на Западе, уменьшает поступление солнечного тепла и защищает от слепящего света, а в условиях умеренного климата оно помогает поддерживать баланс солнцезащиты и высокий уровень естественного освещения.

Солнцезащитное стекло может применяться везде, где существует избыточное поступление солнечного света, которое может стать проблемой при эксплуатации здания, от остекления фасадов до атриумов, от обширных оранжерей до стеклянных переходов. Сегодня предлагаемая линейка солнцезащитных стёкол позволяет подобрать спектр характеристик, отвечающих почти любой потребности, причём каждый продукт можно применять в ламинированном или закаленном виде.

Солнцезащитное стекло – это окрашенное одним из возможных способов стекло, противостоящее проникновению солнечной энергии, бывает двух типов: отражающее и поглощающее. Поглощающие стёкла подразделяются: стекло с пиролитическим покрытием, наносимое во время изготовления продукта (on-line-процесс) и стекло с электромагнетическим покрытием материалами на основе металлов, оксидов металлов и драгоценных металлов, наносимое уже на готовый продукт (off-line-процесс).

Традиционно принято считать, что оптимального эффекта можно достичь при помощи солнцезащитного стекла, окрашенное в массе, поскольку его свойства сохраняются более длительное время. Данная технология изготовления предусматривает добавление красителей, которыми выступают оксиды металлов, в стекломассу в процессе производства флоат стекла.

Солнцезащитное стекло, окрашенное в массе , пропускает 65-75% света, при этом инфракрасного излучения всего 30-35%, причём толщина листа влияет на их способность пропускать и поглощать лучи. Такая технология, помимо простого изменения цвета стекла, придаёт ему свойства поглощать свет и часть солнечной энергии.

Установка солнцезащитного стекла способствует снижению перегрева и уровня освещенности в комнате. В очень ярких помещениях человек сразу почувствует снижение нагрузки на органы зрения, при этом все объекты за окном остаются видимыми, просто приобретают теплый оттенок. Данное стекло можно закалять или покрывать защитной пленкой. Применяется солнцезащитное стекло в стеклопакете, заменяя одно из обычных стекол.

Другая, более современная, технология заключается в нанесении на стекло нескольких слоев прозрачных покрытий, разнообразных по составу, которые условно подразделяются на селективные и неселективные:

Неселективное покрытие (его также называют «жестким») обладает свойством отражать весь спектр солнечного излучения, в том числе и видимый свет. В состав покрытия, толщина слоя 5-30 нм, в основном состоящего из элементов 8-й подгруппы периодической таблицы Менделеева, входят оксиды хрома, титана, железа и никеля. В основу солнцезащитного эффекта положена способность металла к отражению и абсорбции энергии солнца. Металлический слой можно покрыть одним или двумя низко абсорбирующими слоями диэлектрика с целью получения эффекта интерференции.

Селективное покрытие , которое также называют «мягким», частично отражает инфракрасное излучение и выполняется на основе серебристого слоя толщиной 10-20 нм, благодаря наличию в серебре свободных электронов и происходит отражение коротковолнового излучения. Для уменьшения поглощающей способности и предотвращения нагрева стекла на солнце, в покрытие могут добавляться дополнительные слои из материалов, обладающих низкой абсорбцией, такие как цинк, оксид титана, олова и другие. Также данные металлы определяют цвет стекла. «Мягкое покрытие» рекомендуется для производства пластиковых окон, но оно должно быть обращено внутрь стеклопакета.

Благодаря современным технологиям, постоянно совершенствующим солнцезащитные покрытия, обеспечивается и поясняется растущая в последнее время популярность стекол, окрашенных не в массе, а методом напыления. Данное покрытие наносится на одну из поверхностей стекла при температуре 600 С в процессе производства. Солнцезащитное покрытие проникает также в структуру стекла, что способствует надежности и долговечности последнего. Такой способ нанесения позволяет покрывать, оксидом металла как внутреннюю, так и наружную часть стекла, при этом придавая ему характерный цветовой оттенок.

По механизму действия солнцезащитные стекла подразделяются на три группы:

1 Преимущественно отражающие излучение поверхности

Изготовление стекла преимущественно отражающего излучение, отличает нанесение в процессе производства на поверхность тонкого металлического слоя, препятствующего впоследствии проникновению излучения сквозь стекло. Необходимо отметить, что отражающие слои параллельно поглощают какую-то долю излучения.

2 Преимущественно поглощающие излучение поверхности

При производстве поглощающего стекла на расплавленную стекольную массу наносятся либо кристаллы металлов, либо оксиды металлов, обладающие способностью поглощать солнечное излучение. Параллельно стекло нагревается и отдаёт большую часть полученного им тепла в наружное пространство. При этом, часть тепла, передающаяся внутрь помещения, является нежелательным явлением, поскольку увеличивает расход энергии на охлаждение помещения. «Темное» теплопоглощающее стекло с высоким коэффициентом поглощения света может сильно нагреваться, поэтому не пригодно для использования в наружном остеклении, а также его нежелательно подвергать неравномерному охлаждению или нагреву.

3 Полностью отражающие поверхности

Полностью отражающую поверхность прозрачного стекла получают путем нанесения последовательно покрытия его поверхность. Обычно количество покрывающих слоев достигает пяти, четыре из которых - окислы металлов, а 5-й работающий слой - серебро. В основу данной технологии положена способность серебра пропускать видимый свет, что присуще обычному стеклу. Если длина волны превышает 0,76 мкм, серебро практически полностью отражает все излучение. Помимо этого, такое стекло обладает и хорошей способностью к теплоизоляции, а также поглощает часть теплового солнечного излучения, при этом нагревается значительно меньше и на его светотехнические характеристики практически не влияет толщина листа.

Преимущество применения солнцезащитных стекол летом налицо - в помещении не так жарко, при этом уменьшается яркость и контрастность освещаемых предметов. Стоит заметить, что полированные стёкла, на которые нанесено покрытие, значительно позволяют увеличить цветовую гамму продукции.

Солнцезащитное стекло обладает следующими свойствами :ударопрочностью, безосколочностью, взрывобезопасностью, конфиденциальностью, эстетичностью и дизайном, а также обеспечивают защиту от ультрафиолетового излучения, слепящего солнечного света, прослушивания и экономию энергоресурсов.