Специальное строительное стекло

В современной практике строительства значительно возросла роль стекла в решении вопросов объемной планировки и архитектурной композиции зданий. В большинстве зданий площадь светопрозрачных конструкций составляет 20-25% от площади стен. Вместе с тем известны многие архитектурные решения зданий, в которых этот показатель достигает 70-80%. Большие площади остекления позволяют создавать здания с высокой архитектурной выразительностью и способствуют обеспечению комфортных условий в помещениях. Однако устройство зданий с большим процентом остекления требует выполнения определенных правил и контроля параметров микроклимата в помещениях. В частности, проникновение в помещения излишнего количества солнечного тепла в летнее время или большие потери тепла через остекление в зимний период года могут создавать дискомфортные условия в помещениях и требуют дополнительных расходов на эксплуатацию зданий. Оптимальное решение указанных проблем может быть достигнуто путем применения специальных строительных стекол с селективным спектральным пропусканием. Селективные свойства могут быть приданы стеклу путем его окрашивания в массе или нанесения на его поверхность оксидно-металлического пленочного покрытия. Массовое производство листового стекла окрашенного в массе ограничивается экономическими соображениями - высокая энергоемкость производства, кроме того, стекло окрашенное в массе работает только на поглощение тепла и в процессе эксплуатации испытывает перегрев, в результате использование такого стекла в строительстве требует дополнительного его упрочнения - закаливания. Более рациональным и экономически целесообразным является производство селективных стекол путем нанесения на поверхность металлизированного покрытия. Большие возможности в этом направлении открывает применение эффективных видов стекол, покрытых оксидами или нитридами различного вида металлов (алюминий, титан, нержавеющая сталь, медь и др.). Различное количество и сочетание соединений металлов, наносимых на поверхность стекла, позволяет получать стекло с высокими оптическими и энерготехническими характеристиками.

Применение в зданиях светопрозрачных конструкций со стеклами, имеющими селективное покрытие, позволяет решать различные технико-экономические задачи с учетом функционального назначения здания, расположения остекления относительно сторон света, климатических условий района строительства, интенсивности солнечного облучения и другие особенностей эксплуатации. Строительная промышленность освоила производство стекол с покрытиями, которые придают стеклу декоративные, солнцезащитные, зеркальные, теплоотражающие и ряд других свойств.

В качестве исходного материала для изготовления стекол с селективным покрытием используют следующие виды стекла:

Стекло листовое марок М0, М1 по ГОСТу 111-2001;

Стекло узорчатое по ГОСТу 5533-86;

Стекло закаленное строительное по ГОСТу 30 698-2000.

Покрытие на поверхность стекла наносят методом вакуумного магнетронного напыления с помощью специального промышленного оборудования, обеспечивающего равномерность нанесенного покрытия, повторяемость цвета от партии к партии и высокую адгезию покрытия со стеклом.

Стекла с покрытием изготавливают по спецификации заказчика. Максимальные размеры стекла прямоугольной формы составляют 2 250 х 1 600 мм, толщиной от 3 до 10 мм. Стекла с покрытием могут иметь круглую, овальную или другую сложную конфигурацию, установленную в чертежах (шаблонах) на изделия.

В строительной промышленности выпускаются нижеследующие виды стекол, имеющих характерные особенности.

Стекло с декоративным покрытием

Стекло с декоративным покрытием является многофункциональным и применяется для остекления светопрозрачных конструкций, внутренней отделки помещений, устройства перегородок, изготовления элементов мебели. Такое стекло выпускается с различными цветовыми оттенками, зеркальностью и коэффициентами направленного пропускания света в диапазоне от 10 до 80%. Стекло с декоративным покрытием на просвет имеет мягко-серый цвет. Со стороны расположения покрытия стекло может иметь серо-стальной, золотистый, бронзовый, фиолетовый, синий или голубой цвет. Высокий декоративный эффект обеспечивает узорчатое стекло с покрытием. Среди стекол с декоративным покрытием особое место занимает стекло, известное под названием Серебристый тон. Это покрытие с превосходными особо прочными и химически стойкими свойствами, мало отличающееся от пиролитического покрытия. По оптическим характеристикам Серебристый тон практически совпадает с популярным солнцезащитным пиролизным стеклом марки STOPSOL SUPERSILVER бесцветное (концерн GLAVERBEL) и ANTELIO (Silver) (корпорация SAINT-GOBAIN). Поверхность стекла имеющего покрытие типа Серебристый тон может располагаться с наружной стороны конструкций или со стороны помещения. Стекла с таким покрытием могут подвергаться закалке, моллированию и другим видам термической обработки, что позволяет использовать его для изготовления панорамных стекол и художественных изделий.

Стекло с солнцезащитным покрытием

Солнцезащитное стекло имеет покрытие, выполняемое на основе нитридов титана или циркония. Такие стекла могут иметь золотисто-бронзовый или серебристо-голубой оттенок различной интенсивности. Стекло имеет следующие оптические характеристики: коэффициент направленного пропускания солнечной энергии от 15 до 75% и коэффициент пропускания видимого света от 20 до 80%. Некоторые виды солнцезащитного стекла обеспечивают повышенное отражение света с внешней стороны здания, что позволяет сделать невидимым интерьер помещений снаружи. Стекло с солнцезащитным покрытием обладает селективными свойствами и с большей интенсивностью пропускает видимые лучи спектра по сравнению с тепловыми лучами.

Стекло с зеркальным покрытием

Стекло с зеркальным покрытием предназначено для применения в светопрозрачных конструкциях с односторонней видимостью. При наблюдении через стекло с зеркальным покрытием со стороны помещения хорошо просматривается пространство и предметы, находящиеся за стеклом с наружной стороны, и трудно или почти невозможно рассмотреть то, что находится за стеклом в помещении. В зависимости от материала, используемого для нанесения покрытия, стекло может иметь различный цвет и степень отражения. Стекло с зеркальным покрытием имеет низкое значение коэффициента направленного пропускания света ( 25%). Такие стекла используют для облицовки фасадов, внутренней отделки помещений, изготовления конструктивных и декоративных элементов мебели, а так же бытовых зеркал.

Стекло с теплоотражающим покрытием

Теплоотражающие стекла имеют многослойное покрытие, что кроме теплоотражающих свойств позволяет получить широкую цветовую гамму стекол. Стекло с теплоотражающим покрытием отличается высоким значением коэффициента отражения света и низким значением коэффициента тепловой эмиссии ( <0,18), что позволяет обеспечить значительное снижение теплопотерь через светопрозрачные конструкции с таким стеклом. При устройстве светопрозрачных конструкций поверхность стекла, имеющего покрытие, как правило, устанавливают со стороны помещения, а в стеклопакетах - внутрь межстекольного пространства.

Теплотехнические исследования светопрозрачных ограждающих конструкций зданий показывают, что через них теряется до 50% тепловой энергии. Поэтому применение энергосберегающих (низкоэмиссионных) стекол, имеющих теплоотражающее покрытие, обеспечивающее значительное снижение теплопотерь, является особенно актуальным.

Существует два вида низкоэмиссионных покрытий - мягкое и твердое, отличающихся эксплуатационными характеристиками и технологическими способами их изготовления. ООО Стеклотон освоило промышленное производство стекла с мягким низкоэмиссионным покрытием. Стекло с мягким низкоэмиссионным покрытием является более эффективным по сравнению со стеклом с твердым покрытием, по теплотехническим показателям, равномерности толщины покрытия, широкой цветовой гамме, высокой экологичности процесса и требует меньших затрат на их изготовление.

Практика устройства светопрозрачных конструкций в зданиях показывает, что конструкции, изготовленные с применением однокамерных стеклопакетов имеют сопротивление теплопередаче R0 = 0,3м2 °С/Вт, В то время как аналогичные конструкции, изготовленные с применением однокамерных стеклопакетов один слой в которых выполнен из стекла, имеющего мягкое низкоэмиссионное покрытие имеют сопротивление теплопередаче R0 = 0,59м2 °С/Вт. Это позволяет обеспечить значительное снижение теплопотерь через светопрозрачные конструкции с таким стеклом.

Основные оптические характеристики различных видов стекол с покрытием даны в таблице 1. 

Остановимся на главных особенностях низкоэмиссионного стекла, и почему оно так идеально подходит для остекления.
Низкоэмиссионное стекло выпускается двух видов:

• К-стекло - стекло с жестким покрытием.
• И-стекло - стекло с мягким покрытием.

К-стекло:

Высококачественное стекло с низкоэмиссионным покрытием, нанесенным на одну поверхность стекла флоат методом в процессе его производства. Многоступенчатое металлизированное покрытие методом пиролиза наносится на поверхность стекла в момент, когда стекло имеет очень высокую температуру (более 600°С). Так как стекло представляет собой вещество, молекулы кристаллической решетки которого при такой температуре сильно удалены друг от друга, то происходит проникновение молекул металлизированного покрытия вглубь кристаллической решетки стекла. Покрытие как бы ламинируется слоем стекла, что делает его очень устойчивым, чрезвычайно механически прочным и постоянным. Данная технология носит название жесткое покрытие.

И-стекло:

Высококачественное стекло с низкоэмиссионным покрытием, нанесенным на одну поверхность стекла в вакуумной камере, методом катодного распыления в магнитном поле металлосодержащих соединений, обладающих заданными избирательными свойствами. На флоат стекло наносится слой серебра, а в качестве вторичного покрытия - оксид титана. Образующиеся пленки, нанесенные на стекло, носят название мягких покрытий.

Не может быть сомнений в том, что применение низкоэмиссионного стекла сделает любые окна более привлекательными для потребителя. И, как следствие, с использованием в оконных проемах стеклопакетов с таким типом стекла разумно ожидать значительного увеличения их продаж.

В жизни, даже для предполагаемого консервативного домовладельца, применение в окнах низкоэмиссионного стекла является сильным аргументом.

Наиболее важным аргументом успешного продвижения на Российском рынке низкоэмиссионного стекла являются убежденность и вера в его свойства. Только демонстрация этих двух сил позволит в дальнейшем оценить преимущества низкоэмиссионного стекла.

Необходимо и достаточно только этих расчетов, чтобы понять эффективность использования низкоэмиссионного стекла: применение стеклопакетов с К-стеклом (U=1,9 Вт/м2К) дает экономию на площади остекления 30 м2 жилого дома 437 литров условного топлива в год, то есть в 1,6 раза меньше чем при остеклении обычным стеклом.

А применение стеклопакетов с И-стеклом (U=1,2 Вт/м2К) на этой же площади дает экономию 700 литров условного топлива в год.

Обычное остекление позволяет значительной части этого тепла выйти наружу и, как следствие, не нагретое помещение часто является прохладным и неуютным местом в холодное время.

Низкоэмиссионное стекло будет дольше удерживать тепло не отапливаемого помещения, продлевая, таким образом, на гораздо большее время комфортабельные условия по сравнению с помещением, остекленным обычным стеклом.

По сравнению с обычным остеклением низкоэмиссионное стекло, за счет которого нагревается помещение, обеспечивает более эффективную и действенную изоляцию, сокращает потери тепла, создавая более удобную и более теплую среду, и что наиболее важно, уменьшает дорогостоящую плату за отопление в холодное время года, и плату за кондиционирование в теплое время года.

При наружной температуре -26°С и температуре в помещении +20°С, температура на поверхности стекла внутри помещения будет +5,1°С у обычного стеклопакета, а +11°С у стеклопакета с К-стеклом и +14°С с И-стеклом.

Это означает, что режим нагрева помещения может быть изменен, так как для нагревательной системы нет необходимости компенсировать значительную холодную зону вблизи окна. Эта зона вблизи обычного остекления приводит и к так называемым сквознякам, связанным с конвективными потоками холодного воздуха.

Применение стеклопакетов с низкоэмиссионным стеклом позволяет устранить эффект сквозняка и существенно повысить комфорт помещения.