Вакуумный стеклопакет своими руками - OknaForLife.ru
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд (пока оценок нет)
Загрузка...

Вакуумный стеклопакет своими руками

Вакуумный стеклопакет. Описание технологии и предназначения

С каждым годом, как в промышленности, так и в частном секторе, требования, предъявляемые к энергосбережению, становятся жестче. Доподлинно известно, что значительный процент потери тепла в помещении, помимо кровли, происходит через оконный проем, слабым местом которого является стекло, имеющее высокую теплопроводность. Занимая значительную площадь окна, стекло и является «слабым местом», через которое тепло выходит наружу помещения.

Получается, для того, чтобы сохранить тепло в помещении, необходимо тепловые потери окна свести к минимуму. Что нужно для этого сделать? Какими имеющимися технологиями это можно обеспечить? Рассмотрим одно эффективное решение, притворив которое в жизнь, можно рассчитывать на существенное сокращение тепловых потерь через окно. Речь пойдет о стеклопакете. Да не о простом, а о вакуумном. Рассмотрим подробнее, что из себя он представляет.

Что такое вакуумный стеклопакет?

Предназначение вакуумных стеклопакетов – создание теплосберегающих прозрачных экранов в конструкциях зданий и теплиц в виде различных стеклянных покрытий (оконные проемы, лоджии, зимние сады, оранжереи и др.).

Наукой доказано, что идеальным термоизолятором является вакуум. Из школьного курса физики известно, что вакуум – это, по сути, пустота. Учитывая данную особенность безвоздушного пространства, разработчики оконных систем внедрили вакуум в конструкцию стеклопакета, в котором он служит в качестве утеплителя. Рассмотрим особенности применяемой технологии для получения вакуумного стеклопакета.

В конструкции такого решения задействуется стекло, толщина которого составляет 4 мм. Два стекла с распоркой между ними толщиной в полсантиметра образуют камеру.

[tip]Важно! Как уже отмечалось ранее, существуют несколько видов стеклопакетов, в том числе: однокамерные, двухкамерные, трехкамерные. [/tip]

При помощи специального заводского оборудования воздух из межкамерного пространства удаляется. В конце процесса создается разряжение – так называемый технический вакуум.

Чтобы получить конструкцию, с успехом противостоящую существующему атмосферному давлению, инженеры освоили технологию изготовления вакуумного стеклопакета, которая включает в себя наличие в нем нескольких распорок (соответственно и камер).

Достоинства вакуумной технологии.

Чтобы получить качественный стеклопакет, свойства которого позволяют его эксплуатировать на протяжении всего срока службы пластикового окна, одной откачки воздуха до состояния вакуума явно недостаточно. Необходимо обеспечить сохранность безвоздушного пространства камер максимально возможное время.

[tip]Внимание! Цена на вакуумный стеклопакет не просто большая, а огромная. Поэтому его установка в обычные квартиры нецелесообразна.[/tip]

В статье, озаглавленной «история пластиковых окон» уже упоминался тот факт, что срок эксплуатации отдельных оконных ПВХ конструкций превышает сорок, а то и пятьдесят лет. Безусловно, такое количество времени вакуум между камерами стеклопакета не сохранится – срок в пять-семь лет для него считается пределом. Если требуется восстановление вакуумной среды, то необходимо демонтировать стеклопакет и в заводских условиях откачать воздух из камер. Альтернатива этому – его замена на новый. Конечно, можно обойтись и без вакуума в межстекольном пространстве, однако хорошего сохранения тепла от окон с таким дефектом ожидать не следует.

Если проводить сравнение по эффективности, то удерживаемое тепло вакуумного стеклопакета (с двумя стеклами) соответствует возможностям по теплопроводности обычного двухкамерного стеклопакета (с тремя стеклами), без откаченного из камер воздуха до безвоздушного состояния.

Соответственно, при одинаковой теплопроводности однокамерная конструкция обладает меньшим весом, что благоприятно сказывается на требованиях к прочности применяемых в ней материалов.

Перспективы применения вакуумной среды в оконных конструкциях.

Для улучшения теплоизоляционных характеристик стеклопакета, помимо вакуумирования, применяются и ряд других технологий. Например, закачка в межстекольное пространство инертного газа (аргон, криптон), сухого воздуха или шестифтористой серы. Однако именно технология вакуумирования считается наиболее перспективным направлением в деле придания современному окну, будь оно пластиковое, алюминиевое, либо деревянное со стеклопакетом, максимальных теплоизоляционных свойств.

В конце 2011 года в Японии уже была открыта промышленная линия по производству вакуумных стеклопакетов. Сегодня выпуск таких изделий налажен и в ряде европейских стран, но не в России.

Вакуумные стеклопакеты

Введение

В современных хорошо утепленных зданиях коэффициент теплопередачи стен U достигает 0,3 Вт/(м 2 ·К) и даже ниже [1]. Однокамерные стеклопакеты с инертным газом аргоном и низкоэмиссиоными покрытиями является в настоящее время нормальной практикой при строительстве новых зданий. Коэффициент теплопередачи центральной части этих стеклопакетов Ug (то есть без учета влияния кромок) составляет от 1,3 до 1,1 Вт/(м 2 ·К). Однако на хорошо утепленном фасаде здания эти стеклопакеты представляют собой «теплые пятна», через которые происходят значительные потери тепла. Хорошие двухкамерные стеклопакеты могут иметь коэффициент теплопередачи от 0,7 до 0,5 Вт/(м 2 ·К). Однако это достигается за счет усложнения конструкции стеклопакетов, увеличения их толщины до нескольких сантиметров и применения дорогого инертного газа криптона.

Концепция вакуумного стеклопакета

Альтернативным подходом к совершенствованию стеклопакетов является концепция вакуумных стеклопакетов (vacuum insulated glazing, VIG). Иногда их называют также «стеклопакетами с откачанным воздухом» (evacuated glazing unit, EGU). Японские и китайские компании уже предлагают такие стеклопакеты, однако их коэффициент теплопередачи составляет всего лишь от 1,3 до 1,1 Вт/(м 2 ·К) [2].

Расчеты специалистов показывают, что однокамерный стеклопакет с откаченным из него воздухом может достигать коэффициентов теплопередачи до 0,5 Вт/(м 2 ·К) [1, 2]. При этом общая толщина стеклопакета может быть не более 10 мм и толщиной стекол 4 мм. При этом нет необходимости применения инертных газов.

Атмосферное давление и традиционные стеклопакеты

Каждый стеклопакет имеет хотя бы одну герметически изолированную полость – пространство между стеклами. Обычно эта полость наполнена воздухом при том давлении, которые было в цехе в момент герметизации стеклопакетов. Допустим, что это атмосферное давление было нормальным. При изменении атмосферного давления по отношению к давлению внутри полости стекла стеклопакета становятся выпуклыми или вогнутыми (рисунок 1). Эти прогибы вызывают искажения отражения от стекол, которые более или менее заметны в зависимости от размеров стеклопакетов, толщины стекол, ширины полости и т. п. (см. подробнее здесь).

Рисунок 1 – Прогибы стекол однокамерного стеклопакета:

а – при пониженном атмосферном давлении;

б – при повышенном атмосферном давлении

Атмосферное давление и вакуумные стеклопакеты

Аналогичное явление происходит и с вакуумными стеклопакетами, но совершенно в других масштабах. Атмосферное давление оказывает на плоскую конструкцию из двух стекол с «вакуумной» полостью между ними очень большую нагрузку – 10 тонн на каждый квадратный метр (1 кг/см 2 х 10000 см 2 = 10000 кг = 10 тонн). Поэтому для предотвращения схлопывания стекол конструкция вакуумного стеклопакета требует применения серии столбчатых спейсеров, которые равномерно распределяют внутри его плоскости.

Читайте также:  Замена стеклопакета в алюминиевом профиле

Конструкция вакуумного стеклопакета

Типичный вакуумный стеклопакет состоит из двух стекол толщиной 3-4 мм, которые изолируются по периметру газонепроницаемым герметиком. Одно стекло имеет низкоэмиссионное покрытие. Расстояние между стеклами составляет около 0,7 мм. Поэтому этот стеклопакет является значительно более тонким, чем типичный однокамерный стеклопакет (рисунок 2).

Ключевым элементом вакуумного стеклопакета является полость между стеклами. Наименование «вакуумный» подразумевает, что в полости нет никакой материальной среды, которая могла бы передавать тепло и звук от внутреннего стекла к наружному стеклу и наоборот.

Рисунок 2 – Конструкция вакуумного стеклопакета [2]

Чтобы достичь этого давление в этой полости должно составлять 10 -3 гПa. Эта величина составляет одну миллионную долю атмосферного давления. Только тогда становится возможным снизить теплопередачу оставшегося разреженного газа до величин менее, чем 0,1 Вт/(м 2 ·К), что обеспечит достижение высокого общего коэффициента теплопередачи в целом для стеклопакета [1, 2].

Сопротивление атмосферному давлению обеспечивают столбчатые спейсеры. Основные требования к спейсерам: они должны иметь низкую теплопроводность и быть почти невидимыми.

Передача тепла в стеклопакете

Существует три пути снижения передачи тепла через стеклопакет:

  • Теплопроводность
  • Тепловая конвекция
  • Тепловое излучение

Теплопроводность

Теплопроводность является основной формой передачи тепла в твердых материалах, таких как оконные рамы и герметичные кромки стеклопакетов. Количество потерь тепла может быть снижено путем применения соответствующих теплоизоляционных материалов, а также путем снижения количества сплошных материалов, например, за счет применения полых профилей.

Тепловая конвекция

Тепловая конвекция – это передача тепла через движение частиц материальной среды. Чем легче молекулы газа, тем больше они передают тепла. По этой причине межстекольные полости стеклопакетов заполняют тяжелыми инертными газами, такими как аргон. В самых лучших окнах применяют стеклопакеты, заполненные криптоном, молекулы которого еще тяжелее, чем у аргона. Однако криптон намного дороже аргона.

В полном вакууме, конечно, не существует ни конвекции, ни теплопроводности. Однако даже частичный вакуум резко снижает передачу тепла. Когда давление в полости снижается до такого уровня, что молекулы могут двигаться, почти не сталкиваясь одна с другой, то передача тепла снижается линейно со снижением величины давления.

Тепловое излучение

Все вещества излучают электромагнитные волны, спектр которых зависит от их температуры, и поэтому обмениваются энергией со своим окружением. В отличие от теплопроводности и конвекции тепловое излучение происходит также и в вакууме. Так называемые низкоэмиссионные покрытия на стеклах снижают эти тепловые потери. Эти ультратонкие пленки пропускают коротковолновое излучение (свет), но не пропускают длинноволновое инфракрасное излучение (тепловое излучение).

Система герметизации вакуумных стеклопакетов

Материалы, которые применяют для герметизации кромок, должны быть способными поддерживать вакуум внутри стеклопакета. Кроме того, они должны обладать высокими термоизоляционными характеристиками. Эти свойства должны сохраняться в условиях всех воздействий и нагрузок в течение полного срока службы стеклопакета. Это означает, что остаточное давление газа менее, чем 0,001 гПа должно оставаться стабильным в течение более 25 лет и при температуре от минус 40 до 60 ºС.

Кроме того, что эта система герметизации должна «держать» вакуум, она также обязательно должна обладать определенной упругостью. Это дает возможность выравнивать напряжения в ней и, тем самым, предотвращать возникновение трещин при нагрузках на кромки стекол.

Спейсеры вакуумных стеклопакетов

Применяемые в вакуумных стеклопакетах металлические и стеклянные столбики размером менее 0,35 мм являются практически невидимыми с расстояния 1 м. Эти спейсеры, расположенные на расстоянии 30-40 мм друг от друга, обеспечивают коэффициент теплопередачи вакуумного стеклопакета Ug около 0,50 Вт/(м 2 ·К) [2].

Преимущества вакуумных стеклопакетов

Лучшие стандартные стеклопакеты, в которых обычно применяется аргон, имеют коэффициент теплопередачи Ug от 1,3 до 1,1 Вт/(м 2 ·К). Двухкамерные стеклопакеты с криптоном имеют самые высокие теплоизоляционные характеристики (Ug от 0,7 до 0,5 Вт/(м 2 ·К)), но являются чрезмерно дорогими. Кроме того, чтобы достичь коэффициента теплопередачи Ug около 0,50 Вт/(м 2 ·К) эти стеклопакеты должны иметь ширину своих полостей 12-14 мм, что означает, что общая их толщина весьма значительна. Чрезмерный размеры и вес стеклопакетов вызывает проблемы с крепежными и другими деталями окон, например, с петлями. В отличие от двухкамерного стеклопакета вакуумный стеклопакет достигает величины Ug = 0,50 Вт/(м 2 ·К) при меньшем весе и меньшей толщине.

В настоящее время промышленные ваккумные стеклопакеты находятся еще в процессе разработки и дальнейшего совершенствования. С выходом на массовое производство они способны значительно повысить тепловую эффективность светопрозрачных конструкций, а также сделать их более легкими и удобными.

1. VIG – Vacuum Insulating Glass – 7th International Vacuum Insulation Symposium, Zurich-Dübendorf, 2005.

2. Vacuum Glazing – BINE projectinfo, 01/08

Ссылка для источника 2:

Узнать подробнее о вентилируемых фасадах вы сможете тут.

ООО «Алюком»
г. Москва, ул. Нагатинская, д. 16, стр. 9, офис 2-5

Тел.: +7 (495) 268 0444
E-mail: info@alucom.ru

Производство и склад: Калужская обл., г. Малоярославец, ул. Калужская, 64.

Вакуумные стеклопакеты запущены в массовое производство

На выставке Glasstec 2016, самой масштабной в области стекольной промышленности, состоявшейся в Германии в Дюссельдорфе, китайская компания Landglass представила на всеобщее обозрение новый продукт – LandVac – вакуумные стеклопакеты из закаленного стекла. Что это такое и каковы технологии его изготовления, рассказывает портал ОКНА МЕДИА.

Фото: Стенд компании LandGlass

Вакуумные стеклопакеты – история появления

Вакуумные стеклопакеты тема не новая на рынке стекольной промышленности и обсуждается уже более 10 лет. Первый вакуумный прототип стеклопакета был разработан специалистами Сиднейского университета в 90-е годы. Технология вакуумного стеклопакета была позаимствована из производства термосов.

Бывший доцент кафедры физики Пекинского университета господин Тан (Tang Jianzheng) во время своего пребывания в университете Сиднея добился небывалого успеха в области изучения вакуумного остекления и стал первым в мире изобретателем вакуумного стеклопакета. За это господин Тан был удостоен австралийской награды «Наука и техника» и выиграл ряд зарубежных патентов. Tang Jianzheng основал компанию Qingdao Synergy Technology Co., Ltd, в которой разработал первую часть вакуумного стеклопакета. Позже, в 2001 году, в Пекине была создана Synergy Vacuum Glazing Technology Co., Ltd, в которой господин Тан последовательно выступал в качестве руководителя, технического директора и главного научного сотрудника научно-исследовательского института Синергия.

В конце 90-х японская компания Nippon Sheet Glass первая запустила коммерческое производство вакуумных стеклопакетов. На тот момент это была конструкция из 2 листовых стекол на расстоянии 0.2 мм друг от друга, скрепленных металлическими распорками диаметром 0.4 мм и размерами до 2000*1000 мм.

Читайте также:  Как разобрать стеклопакет своими руками

Вакуумный стеклопакет с применением закаленного стекла широко известен своими теплоизолирующими, звукоизоляционными и энергосберегающими свойствами, но имеет низкую степень защиты от ударов, что ограничивает сферу его использования, главным образом, в архитектуре зданий. Эту проблему решили китайские производители стекла.

Китайской компании LandGlass удалось выйти на принципиально новый уровень производства вакуумных стеклопакетов. Новый продукт представляет собой стеклопакет, который состоит из двух или более листов флоат-стекла, соединенных в шахматном порядке в шаг через каждые 5 см вставками, толщиной до 1 мм и шириной до 6 мм. Таким образом, между стеклами создается вакуумная камера.

Новые свойства вакуумных стеклопакетов

Обеспечить безопасность вакуумного стеклопакета – трудная задача для стекольной промышленности, которую не удавалась решить на протяжении многих лет. С 2007 года более 100 высококвалифицированных инженеров и ученых интенсивно работали над технологией производства вакуумного стеклопакета. В августе 2016 компания LandGlass Technology Co.Ltd, специализирующееся на развитии и производстве печей для изготовления стекла, выпустила вакуумный стеклопакет из закаленного стекла под названием «LandVac», обладающего противоударными свойствами.Фото: вакуумное стекло

С помощью эксклюзивной технологии низкотемпературной сварки поверхностное натяжение закаленного стекла превышает 90 мегапаскалей (Mpa), что улучшило его силу сопротивления ветру и противоударные свойства

Преимущества LandVac с применением закаленного стекла

В отличие от традиционной технологии герметизации LandVac применяет гибкое краевое герметичное соединение, которое имеет гораздо более высокую термическую стойкость против теплового расширения или сжатия, что делает его более прочным и устойчивым к разнице температур между внутренней и внешней поверхностями.

Коэффициент теплопередачи LandVac остается постоянным, независимо от того, уставлен горизонтально или под углом.

Благодаря вакууму в межстекольном пространстве, проводимость и конвекция тепла между стеклами практически равно нулю. Кроме того, Low-E покрытие отражает более 85% инфракрасного излучения обратно в комнату и уменьшает U- значение до 0.48 Вт / (м2*К). Поэтому вакуумные стеклопакеты предотвращают почти все потери тепла от теплопроводности, конвекции и излучения. Кроме того, в стеклопакетах LandVac отсутствует дистанционная рамка, что делает их легче и сводит к нулю возможность появления тепловых мостов и конденсации водяного пара. Превосходная теплоизоляция сохраняет внутреннюю поверхность стекла свободной от образования конденсата, даже если температура снаружи падает до -40 С.

Фото: стеклопакет LandVac

Вакуумный стеклопакет обладает еще одним преимуществом – звукоизоляцией. LandVac эффективно блокирует проникающие звуки средних и низких частот, таких как дорожно-транспортные и строительные шумы. Закаленное стекло с вакуумной изоляцией LandVac позволяет снизить уровень шума за окном на 39 дБ, в то время как обычное ламинированное стекло всего на 29 дБ.

LandVac благодаря высокой теплоизоляции эффективно снижает затраты на систему ОВК (отопление, вентиляция, кондиционирование) и потребление энергии. Помимо этого тонкая конструкция и длительный срок эксплуатации вакуумного стеклопакета (более 25 лет) позволяет сократить расходы на транспортировку, установку и замену. Но есть и один недостаток стекла LandVac – при ближайшем рассмотрении видны небольшие вкрапления почти на каждые 50 см.

Прорыв китайской промышленности в области вакуумных стеклопакетов

Вакуумный стеклопакет из закаленного стекла LandVac можно называть большим прорывом в стекольной промышленности. Именно китайские ученые и инженеры смогли вывести формулу и создать качественно новый продукт на рынке стекла

Защищенность вакуумного стеклопакета соответствует стандартам безопасности, не требует ламинирования, и может стать хорошим выбором для перспективного остекления жилого и коммерческого жилья и фактором снижения вреда для окружающей среды.

Вакуумные стеклопакеты: особенности и свойства

При стабильно растущих ценах на газ, централизованное отопление и электричество энергоэффективность окон является одной из основных характеристик, и ей уделяется больше всего внимания. За последние годы в этой сфере было внедрено достаточно много инноваций – использование I- и k-стекол, утепление при помощи энергосберегающих пленок, закачка внутрь камер инертного газа, но вакуумные стеклопакеты превзошли все предыдущие технологии.

Внедрение этого изобретения позволит не только повысить энергоэффективность, но и уменьшить вес и толщину всех оконных конструкций. Эта инновация пока дорабатывается, хотя уже сегодня можно приобрести вакуумные оконные конструкции. Лидирует в этой области Япония, но Россия, Китай и Германия также активно двигаются в этом направлении.

Что представляют собой вакуумные стеклопакеты

Технологию, послужившую основой для изготовления вакуумных стеклопакетов, позаимствовали из производства герметично запаянных колб для термосов, из которых откачан воздух. То есть было использовано одно из главных свойств вакуума – его нулевая теплопроводность. Стекла в таких элементах оконных конструкций находятся на расстоянии 0,2-0,7 мм друг от друга. Такой незначительной вакуумной прослойки вполне достаточно, чтобы уменьшить теплопередачу между улицей и внутренними помещениями. Благодаря использованию этой технологии удалось:

  • рекордно уменьшить значение коэффициента теплопроводности;
  • улучшить звукоизоляцию;
  • увеличить светопропускную способность энергоэффективных окон.

Сейчас для обеспечения герметичности при изготовлении вакуумных стеклопакетов вся конструкция по контуру изолируется рамками из стеклоприпоя. При этом активно ведется разработка эластичного герметика, который был бы способен выдержать давление атмосферы. Однако пока используется специальная стеклянная паста, выступающая в роли герметика и имеющая температуру размягчения 350 °C.

Чтобы стекла толщиной 4-5 мм могли по всей своей площади выдержать атмосферное давление, между ними требуется установка специальных распорок. Диаметр этих элементов сопоставим с шириной вакуумной прослойки. Распорки расположены друг от друга на расстоянии, которое не затрудняет обзор из окон.

Перспективы вакуумных стеклопакетов

Окна, стеклопакеты для которых изготовлены по вакуумной технологии, имеют блестящие перспективы даже с учетом существующих проблем. Коэффициент теплопроводности Ug у трехслойного остекления в среднем составляет около 0,7 Вт/(м²K). Если провести сравнение, то обычный двухкамерный стеклопакет проигрывает по этому параметру вакуумной модификации, у которой Ug варьируется в пределах 0,45-0,5 Вт/(м²K).

Значит, энергоэффективность вакуумного стеклопакета на 40-50% выше. На сегодняшний день разработаны и уже производятся модели этого типа, имеющие толщину всего 6 мм, которые обладают такой же теплоизоляцией, как и 100-миллиметровая плита стекловаты. Максимально приближенный коэффициент теплопроводности только у двухкамерных стеклопакетов с инертным газом и двумя I- или k-стеклами.

Комбинированные стеклопакеты

Недостатки вакуумных стеклопакетов

Поскольку эта технология стала активно разрабатываться и внедряться сравнительно недавно, до совершенства ей еще далеко. К основным минусам вакуумных стеклопакетов следует отнести:

  • хрупкость конструкции, снижающая уровень безопасности;
  • высокая стоимость изделий из-за сложности производственного процесса;
  • проблемы с разгерметизацией и попаданием через микротрещины воздуха внутрь камер.
Читайте также:  Дверь входная ПВХ со стеклопакетом

Над устранением недостатков регулярно ведется работа, и некоторые проблемы частично решены. Китайцы уже изобрели гибкое краевое соединение, имеющее хорошую устойчивость к температурным колебаниям. Благодаря этому частично решен вопрос с разгерметизацией. Помимо этого китайским специалистам удалось в 2016 году разработать противоударное стекло «LandVac». Однако производство стеклопакетов этого типа с улучшенными характеристиками требует серьезных материальных затрат, поэтому пока инновационный продукт рассчитан исключительно на состоятельных покупателей.

Вакуумный стеклопакет своими руками

Вакуумные стеклопакеты

Никого давно не удивить наличием дома окон энергосберегающим или мультифункциональным стеклом – современные тенденции диктуют необходимость подходить к обустройству дома не только с точки зрения удобства и красоты, но и практичности.

Устойчивая тенденция повышения требований к теплозащите зданий привела к созданию вакуумного остекления в качестве прозрачного теплоизоляционного материала. Как известно, вакуум является совершенным теплоизолятором. В вакуумном стеклопакете, который состоит из двух листов стекла, системы поддерживающих распорок и безвоздушного пространства, изолирующая способность зависит от теплопроводности распорок, теплового излучения от внутренней поверхности стекла и конвекции очень малого количества газа (воздуха), который остается в пространстве между стеклами. Для улучшения изолирующей способности был разработан низкотемпературный производственный процесс, позволивший увеличить расстояние между распорками, применяя закаленное стекло. Этот процесс был реализован с помощью применения металлического герметика без использования свинца. Более того, излучение от поверхности стекла может быть уменьшено с помощью специального низкоэмиссионного покрытия. Образец стеклопакета, сделанный таким образом, показал рекордно низкое значение коэффициента потери тепла 0,45 Вт/м 2 К. Это значение показателя равно теплопроводности изоляции из стекловаты толщиной 10 см. Вакуумный стеклопакет, произведенный по технологии низкотемпературных процессов, может решительно изменить существующие концепции дизайна в архитектуре.

Межстеклольное пространство составляет всего около 0,2 мм, поэтому главным требованием к производству вакуумных стеклопакетов является использование материалов, которые длительное время сохраняли бы герметичность, чтобы молекулы воздуха не проникали в вакуумный зазор, иначе стеклопакет быстро потеряет свои теплоизоляционные свойства. Известно, что тепло передается тремя способами: излучением, теплопроводностью и конвекцией. Сверхтонкий стеклопакет VIG исключает теплопроводность и конвективный теплообмен, но не лучистый теплообмен. Для дальнейшего улучшения теплоизоляционных свойств стеклопакета VIG используют низкоэмиссионное Low-E стекло.

Стеклопанели VIG в базовой версии оснащаются флоат-стеклом, но для некоторых условий применения предусматриваются улучшенные характеристики безопасности и эксплуатации. В зависимости от требований проекта могут быть установлены термоупрочненные или полностью закаленные стекла, а также ламинированные или изолирующие стеклопанели.

Базовый проект концепции структуры вакуумного стеклопакета был создан австралийской группой ученых в 1992 году. В 1994, используя эту концепцию, специалисты Nippon Sheet Glass перепроектировали стеклопакет с учетом особенностей японского рынка и начали развивать его промышленное производство. В 1997 году на рынок был выпущен стеклопакет для остекления жилых домов, названный SPACIA®. Он обладал высокими теплоизоляционными свойствами при малой толщине. С тех пор технология вакуумных стеклопакетов вносила свой ощутимый вклад в улучшение теплоизоляции окон жилых домов в Японии. Для рынков Германии и США данное направление стеклопакетов все еще является относительно новым, несмотря на наличие ряда производств. В России производство вакуумных стеклопакетов также не носит массовый характер из-за высокой стоимости продукта. В Германии, например, данные разработки финансируются на уровне правительства и носят название VIG (Vacuum insulating glass). Работы ведутся Институтом оконных технологий в Розенхайме. В разработках также участвуют компании Pilkington, Saint-Gobain, Датский технологический институт, Исследовательский институт по использованию солнечной энергии США, ученые университета Сиднея и др.

Производственный процесс вакуумного стеклопакета состоит из нескольких этапов: после раскроя двух листов стекла, в одном из углов стекла сверлится отверстие для последующей откачки воздуха с помощью трубки и помпы. Затем стекло моется и с помощью специального оборудования к нему прикрепляются распорки. Лист стекла с распорками накрывается другим листом стекла. Герметик, состоящий из стеклянной пасты (либо металлической, не содержащей свинец спайки), наносится по краям соединенных листов. Затем получившаяся светопрозрачная конструкция нагревается в печи до рабочей температуры герметика 350°С (либо 200°С при применении металлической спайки). Достижение этой температуры необходимо, чтобы расплавить герметик. Затем конструкция извлекается для усиления откачки газа из внутренней полости в горячем состоянии. В конце производственного процесса крышка трубки, через которую был откачан воздух, расплавляется и закрывается.

Различные модификации вакуумных стеклопакетов могут включать в себя гибриды, в которых сочетается применение вакуумного остекления с низкоэмиссионными стеклами, применением инертных газов и обычной дистанционной рамкой и системой герметизации. Другими словами, гибридный стеклопакет – это однокамерный стеклопакет, в котором вместо одного из стекол используется вакувакуумный пакет. Этот пакет обладает более высокими теплоизоляционными характеристиками, чем простой вакуумный стеклопакет.

Вакуумные стеклопакеты могут найти применение не только в архитектуре, но и в таких областях как холодильные и морозильные комнаты, бытовые и коммерческие холодильники и морозилки, и т. п. Первой областью применения стеклопанелей VIG стали проекты реконструкции старинных зданий с заменой оконных рам, направленные на повышение энергосбережения без необходимости увеличения исходной толщины стекла или оконной рамы. Теперь, с внедрением более эффективных производственных технологий, пакеты VIG стали более широко применять в проектах современных коммерческих зданий. Одним из примеров является здание городской библиотеки в Чжэнчжоу (Китай), где для фасада и зенитных фонарей на крыше было использовано более 10 тыс. м 2 стеклопакетов VIG.

Поскольку продукты VIG становятся все более популярными, возникает растущая потребность в создании системы стандартизации и процедур тестирования. До сих пор Китай остается единственной в мире страной, имеющей подобные национальные стандарты. В настоящее время такая работа ведется в США.

Вакуумный стеклопакет без сомнения является высококачественной изоляционной, современной конструкцией, но ее цена, на сегодня, по сравнению с традиционным стеклопакетом, просто огромная. Этот факт ставит преграду для прорыва этой технологии в среднесрочной перспективе. Отдельного акцента заслуживает и внешний вид стеклопакета толщиной всего 8 мм, инсталлированного в оконную раму с монтажной глубиной 70-80 мм. Это выглядит просто некрасиво. Конечно, можно использовать двухкамерный стеклопакет с интегрированной вакуумной и клееной технологией, но стоимость производства такого гибрида, со стандартными размерам, еще выше. В целом вакуумная технология изготовления стеклопакетов считается революционной. В настоящее время многие научные учреждения во всем мире работают над созданием рам, сопоставимых по размеру и степени термоизоляции с такими светопрозрачными элементами.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector