Энергосбережение

Давайте рассмотрим источники основных потерь тепла в зданиях, помимо нерационального воздухообмена:

 

стены,

 

фундамент,

 

перекрытия,

 

основные потери — окна и другие светопрозрачные конструкции

 

В зависимости от качества самого окна и качества его монтажа, эти потери могут составлять от 11% до 80% тепла. В современных зданиях площадь остекления составляет ~15%, а в офисных и общественных зданиях может быть 50 и более процентов от общей поверхности.

 

Для уменьшения потерь в светопрозрачных конструкциях применяются стеклопакеты, промышленный способ производства которых был разработан в 50-е годы и до сих пор находится стадии улучшения.

 

Первый СП был создан в 1864 г. вместо ал. Дист. Рамки использовалась веревка похожая на канат.

 

Факторами, влияющими на потери тепла в стеклопакете, являются:

 

теплопроводность стекол

 

конвекция воздуха между стеклами

 

тепловое излучение.

 

Теплопроводность стекла в 50 раз выше теплопроводности воздуха и, поэтому, в тепловом сопротивлении не играют большой роли.

 

Теплопроводность стекол снижается при увеличении воздушного пространства внутри стеклопакета, но здесь возрастают потери тепла из-за увеличения циркуляции воздуха, а так же потери возрастают при уменьшении расстояния между стеклами (< 12 мм), т.к. в данном случае СП работает больше по принципу 1 стекла. Минимизировать здесь суммарные потери можно, реализовав воздушные прослойки в пределах 12-18 мм.

 

Тогда на долю конвекции и теплопроводности приходится по 15% общих потерь тепла. Остальные 70% связаны с потерями за счет теплового излучения.

 

Большим прогрессом в вопросе повышения тепловых характеристик оконных систем стало введение в их конструкцию низкоэмиссионых покрытий, способных эмитировать или абсорбировать лучистое тепло. Стекла с такими покрытиями абсолютно прозрачны в видимом спектре и отражают они в помещение до 90% и более тепла, до сих пор уходящей из него за счет теплового излучения стекла.

 

Сегодня на рынке представлены два вида низкоэмиссионного стекла: К — стекло и i — стекло. Первое получают пиролитическим осаждением окиси олова, сильно легированным оловом. Оно относится к «твердым» покрытиям и позволяет снизить коэффициент эмиссии до 0,2 т.е. снизить тепловое излучение в 4-4,5 раза. Второе (i — стекло) получают вакуумным напылением системы слоев, в которых слои прозрачных диэлектриков играют роль просветляющих слоев, а низкую эмиссию теплового излучения обеспечивает очень тонкий слой серебра. Коэффициент эмиссии i — стекла не превышает величины 0,1 и может достигать значения 0,04, т.е. снижает теплопотери в 6-8 раз. Толщина покрытия примерно 0,01 мкм (25-30 атомарных слоев).

 

Наиболее эффективно использовать эти покрытия на внутренней поверхности теплого стекла в стеклопакете.

 

Стекло площадью 1 м2, нагретое на 1 К выше температуры окружающей среды, излучает энергию ~5,8 Вт. В сильные морозы, когда разница температур особенно велика, потери тепла за счет излучения могут достигать 100 и > Вт/м2. Сегодня потери энергии за счет теплового излучения всех окон в России эквивалентны сжиганию 20% всей добываемой в стране нефти.

 

Коэффициент теплопередачи однокамерного стеклопакета с чистым флоат — стеклом равен 2,8 Вт/м2 К, с i — стеклом = 1,6 Вт/м2 К (1,1 Вт/м2 К при заполнении аргоном). Заполнение стеклопакета инертным газом, обладающим меньшей теплопроводностью по сравнению с осушенным воздухом, тем эффективнее, чем ниже эмиссионная способность стекла.

 

Применение стеклопакета с К-стеклом в течении отопительного сезона по сравнению с обычным стеклопакетом, обеспечивает экономию энергии 140 кВт/час с 1 м2 или 0,12 Гкал тепла, а с i — стеклом = 230 кВт/час или 0,2 Гкал, т.е. в 1,6 раза больше.

 

Стеклопакеты с i — стеклом имеют значительный выигрыш и в отношении температурной комфортности помещений. В сильный мороз, например при наружной температуре −260°С и температуре в помещении +200°С, температура поверхности внутреннего стекла в помещении с обычным стеклопакетом будет +50°С, у стеклопакета с К-стеклом = +100°С, а у стеклопакета с i — стеклом = +140°С, при более умеренном морозе в −90°С, внутренняя температура стекла с i — стеклом будет +170°С, что незначительно отличается от температуры предметов в помещении.

 

Т.о., эффективность применения низкоэмиссионного, в первую очередь i — стекла, для снижения теплопотерь зданий очевидна. Учитывая, что стоимость стекла с низкоэмиссионным покрытием всего в 2-2,5 раза превосходит стоимость обычного флоат-стекла, срок окупаемости всего остекления составляет 1,5–2 года за счет постоянной экономии затрат на отопление. Кроме того, при использовании стеклопакетов с i — стеклом отпадает необходимость в использовании дорогой фурнитуры, рассчитанной на больший вес СП.

 

Необходимость широкого использования теплозащитных стекол в строительстве очевидна. В большинстве стран с умеренным и холодным климатом все строительство ведется только с использованием низкоэмиссионного стекла. При этом доля i — стекла быстро возрастает, и в передовых странах достигает 90%.

 

Грамотное решение, воплощенное в жизнь в виде энергоэффективного остекления, позволит:

 

архитекторам — наиболее полно реализовать творческие замыслы транспарентности и существенно снизить затраты на профильные конструкции,

 

жителям — получить максимально комфортные условия на работе и дома, повысить безопасность при применение безопасного остекления (триплекс, закаленное стекло)

 

энергетическим службам города — существенно снизить расход энергии.

 

 

Почему промерзают окна?

 

Выпадение конденсата на внутреннем стекле

 

Промерзание

 

 

Несколько определений:

 

Точка росы — температура, до которой должен охладиться воздух при данном давлении, для того чтобы содержащийся в нем водяной пар достиг насыщения и начал конденсироваться, т. е. появилась роса (Российский энциклопедический словарь).

 

Конденсат (от лат. condensatus — уплотненный, сгущенный) — жидкость, образующаяся при конденсации газа или пара. (Российский энциклопедический словарь).

 

Конденсация (от позднелат. condensatio — уплотнение, сгущение) — переход вещества из газообразного состояния в жидкое или твердое. Конденсация возможна только при температурах ниже критической температуры (Российский энциклопедический словарь).

 

Конденсация водяного пара в атмосфере — переход водяного пара, содержащегося в атмосферном воздухе, в жидкое или твердое состояние с образованием капелек и кристаллов облаков и туманов, а также с выделением воды или льда на наземных предметах. Происходит на ядрах конденсации при охлаждении воздуха до точки росы, в результате его адиабатического подъема или теплообмена с земной поверхностью (Российский энциклопедический словарь).

 

Теплопередача — совокупность самопроизвольных (необратимых) процессов переноса тепла (теплообмена), происходящих в неравномерно нагретых телах (средах) или между телами, разделенными промежуточной средой. Теплопередача происходит 3 способами: теплопроводностью конвекцией и тепловым излучением.

 

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 (Российский энциклопедический словарь).

 

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 Кирхгофа закон излучения.

 

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 (градиентами температуры и плотности), и вынужденную конвекцию, вызванную внешним механическим воздействием на среду.

 

 

Выпадение конденсата в краевых зонах на внутренней поверхности стеклопакетов в зимний период эксплуатации, как правило, связан с наличием в их конструкции алюминиевой дистанционной рамки и условиями конвекции газовоздушного заполнения.

 

Цитата из официального документа — Письмо Госстроя РФ №−28/200 от 21.03.2002:

 

«Стандарты на оконные блоки не нормируют образование конденсата на поверхности стекла, т.к. это явление зависит от целого комплекса сторонних факторов: влажности воздуха в помещении (как правило выше 35-40%), конструктивных особенностей узлов примыкания оконных блоков, недостаточной конвекции воздуха по внутреннему стеклу (широкий подоконник) и др.»

 

 

Появление конденсата на окнах или оконных откосах после замены старых окон новыми может быть вызвано:

 

Понизилась температура на поверхности ограждающей конструкции

 

И (или) повысилась влажность воздуха в помещениях

 

 

Основные причины появления холодных поверхностей:

 

Установка «холодного» стеклопакета с низким сопротивлением теплопередаче;

 

недостаточный воздухообмен в связи со слишком плотными окнами и, как следствие, плохой вытяжной вентиляции;

 

Повышенная влажность строительных конструкций по причине недавно завершенных строительных или ремонтных работ;

 

Бытовое поведение жильцов — основной источник влагообразования в квартире. Готовка пищи, стирка, полив цветов и т.д.

 

Ошибки монтажа конструкций: при выполнении монтажного шва неполное запенивание, плохая защита от климатических воздействий, отсутствие или плохая пароизоляция;

 

Ошибки при установке окна, попадающего в холодную зону или даже в зону отрицательных температур — оконный блок охлаждается от стены и на нем выпадает влага;

 

Широкий подоконник препятствует конвекции теплого воздуха от радиатора в оконном проеме;

 

В том случае, если воздушно-влажностный режим квартиры балансирует близко к границе выпадения конденсата, то решающим элементом может быть ориентация здания по сторонам света. На «северных» окнах выпадение конденсата больше, чем на «южных»

 

В подавляющем большинстве случаев при температуре в помещении выше +18°C и правильном изготовлении и установке окна обильный конденсат выпадать не будет.

 

Как видите, вариантов достаточно много и при большом желании (и наличии свободного времени) можно придумать еще с десяток различных причин образования конденсата применительно к конкретному случаю.

 

В любом случае стоит подчеркнуть (и перед клиентом тоже), что вероятность образования конденсата на оконной конструкции будет уменьшаться пропорционально уменьшению влажности воздуха в помещении, при соблюдении элементарных условий по вентиляции. Ведь не секрет, что конденсат не образуется там, где помещение хорошо проветривается и воздух достаточно сух.

 

 

Выводы

 

Наличие конденсата на внутреннем стекле является следствием целого комплекса причин, не нормируется в государственных стандартах и принимается как результат ошибочного проектирования, установки или эксплуатации;

 

ГОСТ 24866-99 не допускает выпадение конденсата внутри стеклопакета, которое следует считать значительным дефектом, приводящим к снижению нормируемых эксплуатационных характеристик оконного блока

 

 

Но что же делать в создавшихся обстоятельствах и как можно избежать промерзания?

 

Варианты решения:

 

Избежать образования конденсата (вентиляция, пониженная влажность);

 

Применение низкоэмиссионных стекол в составе 2К стеклопакета (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 края стеклопакета, следует взять 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 λ, нежели обычная алюминиевая рамка.

 

 

Почему возникли проблемы запотевания и промерзания?

 

Промерзание однокамерного стеклопакета с низкоэмиссионным стеклом, равно как и выпадение конденсата, происходят в нижней части окна по краю. Причина скрыта в дистанционной рамке. (ситуация справедлива и для двухкамерных стеклопакетов)

 

 

На сколько различаются по теплофизическим характеристикам 2К стеклопакеты и 1К стеклопакеты с Low E стеклом?

 

Результаты измерений температуры на поверхности стеклопакетов при температуре наружного воздуха -29°С и температуры воздуха внутри здания +20°С

 

Лабораторные испытания энергосберегающего стеклопакета без аргона

 

Результаты сертификационных испытаний по сопротивлению теплопередаче

 

R0:

СПД 4-10-4-10-4 0,49 м2 С / Вт

СПД 4-10-4-10Ar-4 0,52 м2 С / Вт

СПО 4 −12Ar- 4 Top N 0,62 м2 С / Вт

СПО 4 −14Ar- 4 Top N 0,68 м2 С / Вт

 

Данные по применимости стеклопакетов различного типа для регионов РФ (при строгом соблюдении СНиП II-3-79 Строительная теплотехника).

 

 

Основные преимущества использования однокамерных энергосберегающих стеклопакетов

 

однокамерный стеклопакет с Planibel Top N легче двухкамерного стеклопакета с обычными стеклами Planibel Clear, что немаловажно для долговечности фасадной конструкции (особенно если дело касается поворотно-откидных элементов);

 

однокамерный стеклопакет с Planebel Top N обладает немного худшими характеристиками по звукоизоляции (в среднем хуже на 1дБ), что может уловить только профессиональный музыкант, звукорежиссер да измерительная аппаратура. Ухо обывателя не уловит этих незначительных изменений;

 

стоимость однокамерного стеклопакета с Planibel Top N ниже) стоимости двухкамерного стеклопакета с обычными стеклами;

 

и наконец по своим энергосберегающим характеристикам однокамерный стеклопакет с Planibel Top N значительно превышает показатели двухкамерного стеклопакета

 

Rо двухкам. СП = 0,49 м2 С/Вт и Rо однокам. энергосб. СП = 0,62 м2 С/Вт

 

И, несмотря на возможные явления по образованию конденсата и промерзания в краевой зоне однокамерный энергосберегающий стеклопакет остается энергоэффективным, сохраняя больше тепла внутри помещения. Конструкция в целом продолжает работать намного эффективнее 2К стеклопакета!

 

 

2. Для архитектурного фасада и остекления

Коэффициент теплопередачи U-value (или коэффициент сопротивления теплопередачи Ro), светопропускание (LT) и солярный фактор (SF) являются основными параметрами, принимаемыми во внимание в ходе проектирования систем вентиляции, кондиционирования и освещения.

 

Существуют также и другие не менее важные требования, на которые хотим обратить Ваше внимание при остеклении зданий/сооружений различного назначения в зависимости от их местонахождения:

 

безопасность (по крайней мере наружное стекло должно быть безопасным (закаленным или многослойным), необходимо оценивать также необходимость применения стеклоизделий, соответствующих различным классам ударо- и взломостойкости, взрыво- и огнестойкости);

 

правильный подбор толщин стекол в составе стеклопакета в зависимости от размеров светопрозрачных фрагментов фасада, ветровых, снеговых и специфических нагрузок (грамотно подобранная композиция стеклопакета должна не только соответствовать местным стандартам, но также учитывать опыт возведения фасадных конструкций зданий по всему миру);

 

звукоизоляционные характеристики (необходима тщательная оценка индекса звукоизоляции в зависимости от назначения здания/сооружения, его местонахождения);

 

эстетический аспект (архитектура района застройки, отсутствие оптических искажений стеклоизделий фасада и пр.);

 

степень внешнего и внутреннего отражения света стеклом (определяет внешний вид здания, комфорт людей, находящихся в здании в вечернее время суток, прочие специфические требования);

 

индекс репродукции цвета;

 

необходимость защиты помещений от ультрафиолетового излучения;

 

сертифицированное качество используемых компонентов стеклоизделий и технологического процесса производства;

 

гарантии качества, при наличии сертификата, подтвержденные протоколами сертификационных испытаний производителя стеклоизделий.

 

Специалисты компании ООО «Казанское Строительное Стекло» готовы рекомендовать тот или иной тип остекления из широчайшего ассортимента продукции ведущих мировых производителей стекла AGC/Glaverbel, Guardian, Pilkington, что позволит в полной мере реализовать идеи Авторов проекта и максимально удовлетворить пожелания Заказчика. Цвет эмали для производства обратнокрашенного (эмалированного) стекла, применяемого для остекления глухих частей фасада и зоны межэтажных перекрытий, подбирается по каталогу RAL в соответствии с пожеланиями архитекторов.

 

 

Качество стеклоизделий

 

Компания ООО «Казанское Строительное Стекло» производит сборку стеклопакетов только на высокотехнологичном автоматизированном оборудовании австрийской компании «P.LISEC», закалку стекла на единственной в России газовой печи американской компании «Glasstech», в полном соответствии с требованиями нормативных документов, регламентирующих производство стеклоизделий на территории РФ и стран СНГ.

 

 

Информационная поддержка партнеров

 

Помимо производства стеклопакетов ООО «Гласмаркет» предоставляет комплексную поддержку архитектурным и проектным организациям в виде консультаций специалистов отдела архитектурных бизнес проектов, начиная с этапа проектирования до момента сдачи объектов в эксплуатацию. Объединяя возможности профиля, функциональность стекла и максимальную площадь стеклопакета 8,75 м2, появляется возможность предложить наиболее эффективные нестандартные решения, как с технической, так и с экономической точки зрения с присвоением категории «безопасность».

 

 

Рекомендации

 

Для обеспечения условий безопасности, эстетики, функциональности и экономии затрат на этапе строительства (на системы автономного отопления и системы вентеляции и кондиционирования) и, в дальнейшем, постоянных эксплуатационных затрат (отопление, освещение, вентиляцию и кондицинирование) рекомендуется использовать специальные виды стекол в закаленном виде или в составе триплекса, с высокими коэффициентами светопропускания (LT) и сопротивления теплопередачи (Ro), и, с низким коэффициентом солярного фактора (SF).

 

К безопасному остеклению относится стеклопакет с комбинацией закаленного и многослойного стекла (триплекс), при чем для стеклянных крыш и зенитных фонарей многослойное стекло (триплекс) устанавливается со стороны помещения, для вертикальных фасадов положение триплекса в составе стеклопакета не принципиально.

 

Многослойное стекло (триплекс) — чаще всего это комбинация из двух стекол, соединенных между собой ламинирующей поливинилбутиральной пленкой (один слой пленки (маркируется 33.1, 44.1, 55.1) отвечает требованиям по защите людей от осколков стекла, два слоя пленки (маркируется 44.2, 55.2, 66.2) — отвечают требованиям по исключению сквозного выпадения человека или предмета через световой проем).

 

Помимо безопасности триплекс обладает высокой звукопоглощающей способностью и защитой от УФ-излучения.

 

В случае использования в составе стеклопакета или в составе триплекса стекол с высоким коэффициентом поглощения солнечной энергии (EA>50%) рекомендуется обязательное закаливание стекла, для предотвращения его самопроизвольного разрушения или так, называемого, явления — «термошок».

 

При использовании стекол с зеркальными покрытиями, вне зависимости от размера стеклопакета, для обеспечения плоскостности и максимального снижения эффекта «линзы» (прогиба наружного стекла, вследствие чего на фасаде появляются существенные оптические искажения), рекомендуется использовать в составе стеклопакета наружное стекло закаленное толщиной не менее 8 мм, внутреннее стекло закаленное толщиной 6 мм или триплекс 44.1, и заполнение межстекольного пространства 90% осушенным воздухом или инертным газом аргон. В одинарном остеклении рекомендуется использовать зеркальные типы стекол в составе триплекса (если стекло обладает высоким коэффициентом поглощения солнечной энергии EA>50%, то дополнительно стекла необходимо закаливать).

 

Для соблюдения условий безопасности, согасно Технического Регламента «О безопасности стекла и изделий из него, применяемых в зданиях и сооружениях», на основе Федерального закона от 27 декабря 2002 г. № 184-ФЗ «О техническом регулировании», предлагаем Вам рассмотреть данный документ в справочной информации.

 

Для подбора оптимального решения для Вашего проекта Вы можете проконсультироваться со специалистами нашей компании по телефону или электронной почте.

 

 

Возможные последствия при использовании стеклопакета с тонированной пленкой

 

Хотим предостеречь от мнимого удешевления или якобы существенной экономии сметы по остеклению за счет использования стеклопакетов с тонированными пленками.

 

Во-первых — термошок: наружное стекло на которое наклеивается тонированная пленка должно быть закаленным, для исключения эффекта термошока о котором было написано ранее, т.к. после наклеивания пленки прозрачное стекло приобретает характеристики (особенно это касается коэффициента поглощения солнечной энергии EA) тонированного в массе стекла.

 

Во-вторых — безопасность: даже в случае саморазрушения в процессе эксплуатации, данный тип остекления не относится к категории «безопасный» и никак не препятствует выпадению стекла из конструкции, т.к. тонированная пленка не относится ни к одному классу защиты, для этого используется специальная прозрачная пленка сертифицированная на класс защиты А1, А2 и А3.

 

В-третьих — экономия: учитывая необходимость закалки наружного стекла и наклеивания пленки, к более экономичному, с точки зрения первоначальных затрат, данный вариант не относится.

 

В-четвертых — эстетика и качество: идеально наклеить пленку и рассчитывать на долговечность не стоит (учитывая исключительно ручной труд и особенно, если само стекло не закаленное) возможные проблемы — частичное отслоение, что проявляется в виде пятен, в дальнейшем это выражается в виде разрыва самой пленки. В последствии это приводит к переостеклению всего фасада, а это уже врят-ли можно назвать экономией. С точки зрения эстетики, стекла окрашенные в массе или с мягкими многофункциональными покрытиями более эффектно подчеркивают архитектурные замыслы.

 

 

3. Для внутренних перегородок

Для того чтобы создать индивидуальный и неповторимый интерьер внутри Вашего офиса или торгового центра компания ООО «Казанское строительное стекло» предлагает закаленное стекло для мобильных и стационарных перегородок различных систем с использованием различных типов стекол.

 

 

Рекомендации

 

Для обеспечения условий безопасности все используемые ограждающие стеклянные конструкции должны быть в обязательном порядке либо закаленные, либо в составе триплекса, согласно Технического Регламента «О безопасности стекла и изделий из него применяемых в зданиях и сооружениях»