Двухкамерный изоляционный стеклопакет – практика применения

Михаэль Росса, Руководитель направления стекло и стройматериалы

 


Указания по эксплуатации двухкамерного энергосберегающего стеклопакета для безопасного остекления


Немецкие регламенты по энергосбережению (EnEV) 2009 в сочетании с законом о возобновляемых источниках энергии считаются всемирным образцом для сокращения потребления энергии и зависимости от видов сырья. При проведении реконструкции зданий требуется достижение значения Uw для окон в размере 1,3 Вт/(м2К) и для стекла значения Ug в размере 1,1 Вт/(м2К).
Необходимые требования могут быть достигнуты благодаря энерго-оптимированным профилям и применению двухкамерного энергосберегающего стекла сo значением Ug в размере 0,7 Вт/(м2К). Но при применении должны быть учтены определённые аспекты по предотвращению повреждений и обеспечению безопасности.

Действующая в Европе директива по энергоэффективности зданий EPBD (Energy Performance of Buildings Directive) является основой Германских регламентов и директивных актов по энергосбережению. Постоянное сокращение потребления энергии для отопления и горячей воды ведёт к дальнейшему ужесточению требований EnEV к теплоизоляции и техническому оборудованию. Минимальные требования для значения U окон при реконструкции зданий составляют в настоящее время 1,3 Вт/(m2K) и для знергосберегающего стеклопакета 1,1 Вт/(m2K). Как указано ниже, на основании того можно поставить задачи для оконной-, фасадной- и стекольной отрасли:

  • Улучшение теплоизоляционных свойств,
  • Минимизация потери тепла при вентиляции,
  • Опримизация защиты от жары и солнечной энергии в летнее время,
  • Использование солнечной энергии,
  • Сокращение применения искусственного света за счет оптимизации использования дневного освещения,
  • Экономия энергии благодаря интелектуальной интеграции технического оснащения в оболочку здания.


Оптимизация остекления


Разработки в области энергосбережения были часто следствием инноваций в стекольной промышленности, и таким образом двухкамерные энергосберегающие стеклопакеты стали стандартным остеклением в климатических зонах Европы с холодным климатом. На ряду с теплозащитой и обеспечением дневным светом, изоляционные стеклопакеты должны выполнять многие другие функции в здании, к примеру, функции безопасности, звукоизоляции и противопожарной защиты. На сегодняшний день высокоэффективные теплоизоляционные конструкции окон требуют значение коэффициентa теплопредачи стеклопакета Ug размере 0,7 Вт/м2К и лучше (меньше). Хотя эти значения для двухкамерных стеклопакетов были достигнуты при небольших межстекольных пространствах шириной в 10-12 мм с заполнением газом криптон, но криптон на сегодняшний день доступен только в ограниченном количестве и цены на него невероятно высоки. В качестве альтернативы может служить заполнение аргоном и межстекольное пространство толщиной в 16 мм. Для многокамерных теплоизоляционных стеклопакетах с межстекольным пространством в 2х16 мм, в зависимости от конструкции и размеров, необходимо обращать внимание на интенсивные климатические нагрузки, которые могут оказать влияние на сокращение продолжительности  жизненного цикла стклопакета. Таким образом, необходимо избегать применения мало форматных стеклопакетов, в которых климатические воздействия (перепад температур, влажность с улицы и внутри помещения), особенно сильно нагружают соединительный профиль кромки (дистанционной рамки).

 

Дальнейшее улучшение значения Uw для окон можно достичь благодаря применению теплотехнически оптимизированных дистанционных рамок или за счет более глубокого погружения стекла в профиль. Как правило значение Ψ улучшается на 0,002 Вт/(мК) с каждым мм, если стеклопакет больше заходит за край фальца в профиль. Таким образом значение Uw окна может быть улучшено при погружении стекла к примеру на 25 мм до ΔUw -значения равного 0,05 Вт/(м2К). Линейный коэффициент теплопередачи Ψg является величиной характеризующей тепловой мостик в краевой зоне энергосберегающего стеклопакета. На основании Ψg -значений можно оценить
функциональную способность системы „тёплого края“, если другие пограничные условия остаются неизменными. Правила по расчёту и использованию значений репрезентативных значений Ψ представлены в ift директиве WA-08/1 „термически улучшенные дистанционные рамки“, которые дают возможность единообразного оценивания. Фирма ift Розенхайм совместно с федеральным союзом производителей
листового стекла, университетом города Розенхайм и промышленными партнёрами создала единообразные технические паспорта для различных систем соединения краёв энергосбеоегающих стеклопакетов. На ряду с описанием материала дитсанционной рамки и их теплопроводимости, они также содержат Ψg -значения для одно- и двухкамерных стеклопакетах для 4-х различных репрезентативных вариантов рам, деревянных, деревянно-алюминевых, пластиковых и алюминевых.


„Энергогенератор“ солнце


Энергия солнца имеющаяся на земле в 3.000 раз превышает всемирное потребление энергии. Поэтому экономически, экологически и политически важной задачей строительной промышленности является открытие этого энергетического источника – рациональное остекление окон и фасадов могут сделать этот „бесплатный“ энергетический потенциал полезным.

 

Для простой оценки энергетической эффективности окон и стекла, для будущих сводов правил необходима балансовая оценка, которая на ряду с потерей тепла (Uw) также оценивает и накопление солнечной энергии(значение g).

Значение Ug остекления и общий уровень пропускания энергии g являются определяющими факторами и поэтому в данной области следует ожидать дальнейших разработок. Фотогальваника и солнечная тепловая энергия могут покрыть остаточную потребность зданий и децентрализованно предоставить необходимую энергию для будущих механизмов привода и управления окнами и устройствами по защите от
солнца. Благодаря интелекутальному, управляемому применению затемнения, использованию термических аккумуляторов, а также систем управления светом, солнечные накопления могут быть оптимально использованы в период отопительного сезона, без перегрева помещений.

 


Экономия энергии с помощью защиты от солнца и управления светом


Наряду с потреблением энергии зимой нельзя не дооценивать расход энергии для систем охлаждения летом, которые в зависимости от климатических условий, оборудования здания, его использования и технического кондиционирования воздуха во много раз превышают энергию потребляемую при отоплении. Важными факторами для сокращения климатической нагрузки являются летняя тепловая защита и
вентиляция, как регулируемая, так и естественная ночная вентиляция.
Солнцезащитное остекление является эффективным, но оно не может полностью предотвратить проникновение тепла в помещение, таким образом дополнительное затемнение является необходимым (исследовательский отчёт ift "Летняя защита от тепла с помощью современных окон"). Слабым местом внешнего затемнения была восприимчивость к высоким ветровым нагрузкам – новые конструкции выдерживают порывы ветра до 8 Бофорта. Спаренный оконный переплёт и вторичная оболочка фасада делают возможным интеграцию средств затемнения и вентиляции в область защещённую от атмосферных условий, а с другой стороны могут стать причиной дополнительных конструктивных расходов. Альтернативой являются приспособления, защищающие от солнца, которые встроены в межкамерное пространство окна, и могут быть интегрированы в обычные конструкции окон.

Эти системы обеспечивают хорошие показатели затемнения, не изменяют внешний вид фасадов и предлагают системные преимущества:

  • Защита от солнца вне зоны выветривания.
  • Энергетические характеристики сравнимые с внешней защитой от солнца.
  • Адапрация к сезонному и суточному влиянию.
  • Издержки по очистке сводятся к стеклянным поверхностям.
  • Простая координация между производителями фасадов, стеклопакетов и солнцезащитных конструкций.

Решающим для длительного и безотказного использования является соблюдение следующих критериев:

  • Обеспечение герметичности по отношению к утечке газа и прочность,
  • Исключение мало форматного стекла,
  • Предотвращение запотевания (выделение летучих органических веществ на внутренней поверхности стекла),
  • Продолжительная работа конструкций,
  • Предотвращение боя стекла с помощью математического вычисления толщины стекла (климатические нагрузки),
  • Покрытие на втором и пятом уровне многокамерного стеклопакета. При  покрытии среднего стекла оно должно состоять из однокамерного безосколочного стекла, чтобы избегать термического разрушения,
  • Учёт климатических нагрузок при большом межкамерном пространстве, особенно для асимметричных стеклянных конструкций.

Использование затемнения не должно привести к тому, что дневного света будет не достаточно для освещения внутренних помещений и будет необходимо использовать энергию для его освещения. Для визуальных задач минимальным значением является показатель в 500 лк; опримальное освещение должно лежать между 2000 и 4000 лк. Новые научные исследования показали, что треть световых рецепторов находится на сетчатке глаза, которая управляет биологическим воздействием света на организм человека и реагирует на силу освещения только начиная от 1000 лк. Поэтому ещё скурпулезно, чем раньше должны быть согласованы требования к интенсивности освещения и к защите от слепящего света. Это может быть достигнуто при помощи элементов солнцезащиты, умеющих селектировать угол падения света, которые используют законы физики, как например, преломление света (призмы) или отражение (зеркальный рефлектор). Таким образом, можно избежать эффекта ослепления и поверх непосредственного поля зрения солнечный свет может освещать помещение с помощью диффузного (рассеянного), не ослепляющего и естественного света.

 


Вопросы безопасности при применении двухкамерных стеклопакетов


Хотя теплотехнические характеристики энергосбеоегающего стеклопакета ставят своей целью в первуюочередь сохранение энергии, всё же стеклопакеты, а также окна и фасады должны выполнять и другие функции. К ним относятся введённые в рамках контроля за строительными работами "Технические правила по проектированию безопасного остекления" (TRAV), которые относятся и к двухкамерному стеклопакету. Перечисленные в этих правилах сооружения делают возможным простое подтверждение, но при этом они все без исключения относятся к однокамерному стеклопакету, что на практике приводит к вопросам по отношению к допуску стеклянных сооружений и проверке двухкамерного стеклопакета. В области применения двухкамерного стеклопакета рассматриваются категория А выше упомянутых правил – куда относится остекление по высоте всего проема помещения (от пола до потолка) без необходимых фиксаторов или категория С2 с воспринимающей нагрузку фиксатором или категория С3 с воспринимающей нагрузку перекладиной.

В принципе есть несколько вариантов стеклянных конструкций при двухкамерном остеклении, стеклянные изделия которые в любом случае должны соответствовать разделу 2 "Технических правил по проектированию ленточного остекления (TRLV)", в котором перечислены допустимые к применению стеклянные изделия. Следующие стеклянные конструкции описываются без коментария по вопросу экономичности.

 


Стеклянные конструкции


Внутреннее стекло, так называемая "сторона атаки", состоит согласно немецкому перечню строительных регламентов из многослойного безопасного стекла с двойной поливинилбутиральной плёнкой. Для среднего и внешнего стекла могут быть применены все изделия из стекла согласно разделу 2.1 "Технических правил по проектированию ленточного остекления", к ним относятся:

  • флоат стекло
  • безосколочное стекло
  • закалённое безосколочное стекло
  • термоупрочённое стекло

Для стекла с большим коэффициентом поглащения (например, цветное стекло) необходимо избегать высокой климатической нагрузки из-за высокого поглощения им тепла. Также не рекомендуется использование армированного стекла, так как по причине низкой механической прочности существует повышенный риск боя стекла. Энергосберегающий слой покрытия и солнцезащитное покрытие должны находиться
на второй и пятой позиции изоляционного стеклопакета.

 

Если среднее стекло будет с покрытием, то рекомендуется использовать безосколочное стекло (термически упрочненное стекло), которое может выдержать более высокие перепады температуры и таким образом снижает угрозу термического разрушения («термошока»). Далее необходимо соблюдать требования правил "Технических правил по проектированию ленточного остекления" для внешних стеклопакетов с высоким коэффициентом поглощения, т.е. применение закалённого безосколочного стекла в соответсвии с немецким перечнем строительных норм и правил. Межкамерное пространство должно предпочтительно составлять 12 мм.

Рекомендуется вычислять возможные климатические нагрузки и вытекающие из этого нагрузки на пограничные соединения, так как слишком высокая нагрузка на пограничные соединения при неблагоприятных размерах стекол может сократить жизненный цикл энергосберегающих стеклопакетов и поэтому этого необходимо избегать.


Заключение


Дальнейшее значительное сокращение потребления энергии зданий возможно при помощи современной техники. Окна, фасады и остекление становятся всё более интеллектуальными конструктивными элементами и делают возможным автоматическое приспособление к внешним климатическим условиям, требованиям пользователей, а также домашней технике. Как кожа и одежда у человека, болочка здания будущего позволит обеспечить комфортное проживание жильцов с минимальными затратами энергии. Для осуществления вышесказанного важный вклад могут внести современные функциональные стёкла, если они находятся в рациональной связи с оконными и фасадными конструкциями и системами солнцезащиты.

 

www.ift-Rosenheim.de

Новости

  • 18.03.16 Международная выставка ОКНА/ФАСАДЫ 2016 (FENSTERBAU/FRONTALE 2016) начала работу в Нюрнберге

    Ведущая мировая выставка окон, дверей и фасадов FENSTERBAU FRONTALE 2016, которая традиционно проходит в немецком городе Нюрнберге, с первого дня показала не ослабевающую мощь игроков индустрии светопрозрачных конструкций, невзирая на не самые благоприятные рыночные условия.

  • 01.07.14 «Мир стекла-2014»

    Подведены итоги международной выставки «Мир стекла-2014», которая с успехом прошла с 4 по 6 июня в ЦВК «Экспоцентр».

  • 14.11.13 fensterbau/frontale 2014

    В Москве прошла презентация оконной выставки fensterbau/frontale 2014

  • 25.07.13 АПРОК выиграл конкурс по госзакупкам
    АПРОК выиграл конкурс по госзакупкам на поставку в Минобороны анализатора газонаполнения стеклопакетов инертными газами Gasglass и детектора формулы стеклопакетов Spyglass
  • 26.09.12 "Дни окон в Розенхайме» пройдут 11 и 12 октября в Розенхайме

    К 40-й конференции «Дни окон в Розенхайме», которая пройдет под девизом «Конструкции для будущего – простые, надежные, модульные», i.f.t. Rosenheim  подготовил многообразную и интересную программу.

  • 14.09.12 Конференция «Возможности деревянных конструкций в архитектуре» состоялась в Санкт-Петербурге 12 сентября 2012 года.
    Открыл конференцию декан архитектурного факультета ВУЗа Сергей Семенцов, модератором выступил Александр Черных — декан строительного факультета. Ниже обзор наиболее интересных выступлений и докладов конференции.