Шумозащитные. Применяются ламинированные стекла, изготовленные с использованием специальной
шумозащитной смолы. Такие стекла приобретают дополнительно и ударозащитные свойства. Для улучшения шумозащиты возможно
также заполнение стеклопакета тяжелым газом SF
6 (гексофторидсеры) и применение стекол различной толщины.
Ударопрочные (антивандальные многослойные стекла). Применяются ламинированные стекла, изготовленные
с использованием специальной защитной смолы. Такие стекла приобретают дополнительно и шумозащитные свойства.
Возможна комбинация нескольких свойств в одном стеклопакете, причем как за счет разных стекол,
так и за счет применения стекол двойного назначения.
По желанию Заказчика используются различные виды стекла: закаленное, энергосберегающее,
тонированное, зеркальное и полузеркальное, шумозащитное, ударопрочное (триплекс).
В зависимости от количества стекол стеклопакеты бывают однокамерными или многокамерными.
Камеры стеклопакета заполняются сухим воздухом. Не следует путать стеклопакет с оконной
конструкцией, частью которой он является.
Однокамерные и многокамерные стеклопакеты
Так называемый
"базовый" стеклопакет - это однокамерный стеклопакет толщиной
24 мм (4-16-4).
Этот стеклопакет имеет приведенный коэффициент сопротивления теплопередаче 0,34 м2
oС/Вт, то есть водяные пары могут концентрироваться на поверхности стеклопакета уже
при наружной температуре - 8°С, и снижает уровень наружного шума примерно на 34 Дб.
Данный стеклопакет не рекомендуется Мосстройсертификацией для использования в жилых
помещениях в климатической зоне средней полосы России.
Проблема: запотевание окон.
Лучше такой стеклопакет устанавливать в офисах, где воздух сухой. В квартирах
воздух более влажный и при таком стеклопакете окна склонны к запотеванию. Нормы и
Правила определяют нормативную величину приведенного коэффициента сопротивления
теплопередаче 0.55 м2 oС/Вт. Такую теплозащиту обеспечивают двухкамерный стеклопакет.
Двухкамерный стеклопакет толщиной 32 мм (4-10-4-10-4)
По тепловым характеристикам соответствует климату средней полосы России.
Рекомендуется для установки в жилых помещениях. Наиболее выгоден. Соотношение
цена-качество наилучшее.
В этом случае (при условии нормальной влажности воздуха внутри помещения - до 55 %)
конденсат может образоваться лишь при наружной температуре - 30°С.
АРХИТЕКТУРНОЕ СТЕКЛО
Основные функции архитектурного стекла
Можно выделить пять основных функций стекол: теплоизоляция зимой, защита от перегрева
летом, звукоизоляция, защитные функции и эстетические свойства.
Для обеспечения вышеперечисленных свойств материала разработаны различные типы
стекол.
Основные типы архитектурного стекла:
1. Закаленное стекло.
Закаленное стекло - это стекло, у которого путем химической или термической
обработки повышается прочность к ударам и перепадам температуры, по сравнению с
обычным стеклом. В случае разрушения закаленное стекло распадается на маленькие
безопасные осколки. Данный вид стекла не подлежит механической обработке.
Основные достоинства закаленного стекла:
— не разрушается от случайных бытовых ударов;
— обладает высокой термической стойкостью, что позволяет применять его для фасадного остекления
— при разрушении образует мелкие, безопасные осколки стекла, которые не способны травмировать людей.
Предел прочности закаленного стекла при изгибе может достигать 250 МПа, что более чем в 5 раз превышает предел
прочности обычного листового стекла. Прочность на удар у закаленного стекла в несколько раз выше чем у обычного.
Закаленное стекло толщиной 4 мм выдерживает испытание "мягким телом" (мешок со свинцовой дробью массой 45 кг)
с высоты падения 1200 мм, а листовое стекло не выдерживает удар даже с высоты 300 мм. Увеличение механической
прочности обуславливает повышение термостойкости. У обычного стекла термостойкость около 400°С, закаленного
— до 1800°С. Это позволяет стеклу противостоять разрушению при перегреве или при перепадах температур.
Оптические же свойства стекла (коэффициенты пропускания, поглощения, отражения) после закаливания практически не изменяются.
Виды закаленного стекла:
• Энергосберегающее
• Прозрачное
• Тонированное
• Матовое
• Узорчатое
• Рефлективное (чистое)
• Рефлективное (бронза)
2. Энергосберегающее стекло.
а) Общая характеристика:
Теплоизоляция в зимний период является наиболее важной функцией стекол для
большинства регионов России. Потери тепла складываются из теплопроводности
конвекции и теплового излучения. Для уменьшения потерь тепла от теплопроводности
и конвекции применяют двойное остекление (стеклопакеты), но это дает лишь
незначительный эффект, т.к. основная доля теплопотерь происходит за счет теплового
излучения. Для борьбы с этим разработаны так называемые энергосберегающие стекла.
В настоящее время проблема энергосбережения стоит чрезвычайно остро во всем мире,
поэтому все крупнейшие производители стекла освоили выпуск энергосберегающих стекол.
Придание энергосберегающих свойств стеклу связано с нанесением на его поверхность
низкоэмиссионных оптических покрытий, а само стекло с таким покрытием получило название
низкоэмиссионного. Эти покрытия обеспечивают прохождение в помещение коротковолнового
солнечного излучения, но препятствуют выходу из помещения длинноволнового теплового
излучения, например от отопительного прибора. (Поэтому стекла с низкоэмиссионными покрытиями
называют "селективными стеклами")
Характеристикой энергосбережения является излучательная способность стекла.
Под излучательной способностью стекла (эмиссией) понимают способность стеклянной
поверхности отражать длинноволновое, не видимое человеческим глазом тепловое излучение,
длина волны которого меньше 16000 Нм. Эмисситент поверхности (Е) определяет излучательную
способность стекла (у обычного стекла Е составляет 0.83, а у селективных меньше 0.04) и,
следовательно, возможность как бы отражать обратно в помещение тепловое излучение.
Причина возникновения излучения кроется в движении свободных электронов атомов, находящихся
на поверхности стекла, и плотности движущихся электронов. Далеко не все металлы, хорошо
проводящие электрический ток, обладают свойством отражать длинноволновое тепловое излучение.
Следовательно, чем ниже эмисситент, тем меньше потери тепла. При этом стекло с оптическим покрытием,
имеющим значение эмисситента Е=0.004, отражает обратно в помещение свыше 90% тепловой энергии,
уходящей через окно.
В настоящее время для этих целей используется два типа покрытий: так называемое
k-стекло (Low-Е)- твердое покрытие и i-стекло (Double Low-E) мягкое покрытие.
Первым шагом в выпуске энергосберегающего стекла явилось производство k-стекла. Для придания
Флоат-стеклу теплосберегающих свойств непосредственно при изготовлении, на его поверхности
методом химической реакции при высокой температуре (метод пиролиза) создается тонкий слой из
окислов металлов InSnO
2, который является прозрачным, и в то же время обладает электропроводностью.
Известно, что электропроводность напрямую связана с излучательной способностью Е поверхности.
Величина излучательной способности простого стекла составляет 0.84, а у k-стекла обычно около 0,2.
б) Применение:
k-стекло стало ведущим в Европе благодаря своему нейтральному цвету, исключительной
теплоизолирующей способности и простоте обработки. Стекло может применяться повсюду, где необходимо достичь
малого расхода энергии при малой потере тепла.
k-стекло применяется обычно в качестве внутреннего в стеклопакетах, причем покрытие обращено в сторону
межстекольного пространства. Это нагревает внутреннюю поверхность, что уменьшает конденсацию и тягу,
вызванную разностью температур. k-стекло может быть закалено и ламинировано.
в) Преимущества:
- улучшает теплоизоляцию/сокращает потери тепла, затраты на отопление
- оптимизирует солнечное тепло
- уменьшает конденсацию
- уменьшает холодное излучение и тягу
- пропускаемость и отражение нейтрального цвета
- высокая светопропускаемость
- возможность остекления вместе с солнцезащитным стеклом
г) Внешний вид:
k-стекло похоже на обычное прозрачное стекло.
Покрытие прозрачное, нейтрального цвета и его влияние на светопропускаемость и
отражение едва заметно.
д) Мощность:
Теплоизоляция (сокращает затраты на отопление). k-стекло предназначено для
сокращения особенно тепловой потери через окно. Покрытие пропускает коротковолновую
солнечную энергию в помещение, но не пропускает наружу длинноволновое тепловое
излучение, например, от отопительного прибора.
Объем тепловой потери выражается значением U (Вт/м2:К)
Коэффициент U у обычного прозрачного стекла 5.4
У двойного стекла уменьшается до значения 2.8
У k-стекла уменьшается до значения 1.9
При заполнении стеклопакета аргоном уменьшается до 1.6
Следующим значительным шагом в производстве теплосберегающих стекол стал выпуск
i-стекла которое по своим техническим характеристикам превосходит k-стекло.
Различие между k-стеклом и i-стеклом заключается в коэффиценте излучательной
способности, а также технологии его получения.
Получение предусматривает нанесение на его поверхность низкоэмиссионных оптических
покрытий (на основе оксидов металлов). Эта технология требует использования
высоковакуумного оборудования с системой магнетронного распыления. Покрытие
толщиной в несколько сотен ангстрем, обладающее свойствами светового фильтра,
прозрачно для человеческого глаза, хорошо пропускает солнечный свет и отражает
тепловое излучение обратно внутрь помещения.
Использование стеклопакетов с i-стеклом позволяет не только существенно повысить
комфорт в помещении, но и добиться снижения энергозатрат. В течение отопительного
сезона эффект от окна средних размеров, застекленного стеклопакетом с i-стеклом
эквивалентен сжиганию 120 кг жидкого топлива.
Основным недостатком i-стекол является их сравнительно пониженная абразивная
стойкость по сравнению с k-стеклом , что представляет некоторое неудобство
при их транспортировке, но учитывая, что такое покрытие находится внутри
стеклопакета, это не сказывается на его эксплуатационных свойствах.
3. Солнцезащитное и солнцеотражающее стекло.
Тонированное в массе стекло - это солнцезащитное стекло, при изготовлении
которого используются различные вещества для получения желаемого цвета. Оно поглощает
больше солнечной тепловой энергии и света, чем обычное прозрачное стекло. Наиболее
распространенными являются серый, зеленый и промежуточные между коричневым и
бронзовым. В архитектуре используется также еще один вид специального стекла для
фасадов - закаленное стекло, на которое наносится особая краска типа керамической
фриты. Обработанный таким образом лист используется в качестве непрозрачной
закрывающей панели для фасадных парапетов, причем его можно вставить в стеклопакет
или использовать самостоятельно. Возможно тонирование стекол двумя методами: термическим
(в массе) и с помощью ламинатной пленки.
Защитные декоративные и пленочные ламинатные покрытия.
Защитные декоративные пленки используются для придания стеклу специальных свойств.
Защитная пленка представляет собой прозрачную полимерную основу с нанесенным на нее
методом спаттеринга или в процессе теплого вакуумного напыления слоя металлов
(титан, медь, нержавеющая сталь, и т.д.). С другой стороны пленка имеет клеящий
состав, обеспечивающий молекулярное сцепление со стеклом.
Спаттерное наслоение - это процесс нанесения пленки из практически любого материала
толщиной в атом на любую поверхность. Сочетание толстых и тонких слоев составляет
сложную многослойную структуру. Данная технология позволяет создавать защитные
(или солнцезащитные) пленки из любого количества слоев и из любых материалов.
Процесс наклеивания слоев контролируется лазерным сканером для обнаружения
мельчайших посторонних частиц.
Выпускаются как прозрачные, так и тонированные защитные пленки. Все они снабжены
защитным покрытием от царапин. Такую пленку можно чистить любым моющим средством
для стекла. Толщина составляет от 112 до 380 мкм.
Пленка наклеивается непосредственно на внутреннюю поверхность стекла, с которым
образует единое целое. Основными функциями защитных пленок при нанесении на
стеклянную поверхность являются: увеличение ударопрочности, придание свойств
безопасного стекла, термоизоляция, защита от УФ излучения, увеличение огнестойкости,
шумозащита, тонирование, защита информации, придание стеклу односторонней видимости.
Ударопрочные
Пленки толщиной 112 мкм и более в комплексе со стеклом способны выдерживать ударные
нагрузки различной силы. Пленки толщиной 112 и 200 мкм предназначены в основном для
защиты от хулиганских действий. Они в состоянии выдерживать удар небольшим предметом
типа бутылки, камня, и т.п. Пленки толщиной 225 мкм и выше предназначены для того,
чтобы свести к нулю возможность проникновения в помещение даже с использованием
специальных приспособлений, как то: молоток, топор, и т.п. Стекло толщиной 4 и 5 мм
с пленкой толщиной 300 мкм сертифицировано Госстандартом России по классу защиты А1,
с пленкой толщиной 300 и 412 мкм - по классу защиты А2 и общей толщиной 680 мкм -
по классу защиты А3.
Безосколочность
Даже имеющие незначительную толщину пленки позволяют сделать стекло безопасным.
Разбитое стекло не рассыпается на осколки, а остается на пленке. На этом эффекте
основано применение пленок для защиты от вторичных осколков, возникающих в случае
обстрела бронестекла и в случае разрушения взрывной волной обычных стекол.
Термоизоляция
Пленки с металлическим напылением обладают способностью отражать инфракрасные
9тепловые) лучи, что позволяет избегать перегрева помещений в жаркое время
(часть тепловой энергии солнечного излучения отражается стеклом) и уменьшать
теплопотери зимой (препятствуя передаче тепла через окно). Применение этих пленок
снижает теплопотери на 20-40%.
УФ защита и огнестойкость.
Солнцезащитная пленка отфильтровывает до 99% уф - излучения, причем уф - лучи
поглощаются не только тонированными, но и прозрачными пленками.
При нанесении на стекло защитная пленка образует огнестойкую композицию. Что было
продемонстрировано на испытаниях во ВНИИ противопожарной обороны МВД России.
Локализованный таким образом пожар, безусловно, причинит намного меньше ущерба.
В случае необходимости эвакуации из горящего помещения стекло довольно легко
разбивается изнутри.
Защита информации и зеркальность.
Защита информации основана на способности пленки с металлическим напылением
ослаблять или отражать микроволновое излучение. Защитные пленки позволяют получить
высокие результаты при защите от специально организованных каналов утечки информации
и от опасного излучения сигналов различными техническими средствами на частотах выше
200 МГц. Благодаря зеркальным свойствам некоторых типов напыления возможен эффект
односторонней просматриваемости. При условии, что уровень освещения внутри помещения
будет равен уровню освещения снаружи или будет его чуть превышать.
Солнцезащитные стекла или стекла солнечного контроля, как они называются на Западе,
обладают способностью снижать количество пропускаемой солнечной световой и/или
тепловой энергии. В помещениях с остеклением из такого стекла не жарко летом,
снижается "слепящий" эффект солнца, кроме того, уменьшаются перепады температур
(день/ночь).
Стекла солнечного контроля выпускаются двух типов: отражающие и поглощающие.
Поглощающие, в свою очередь, делятся на стекла с пиролитическим покрытием,
которое наносится во время изготовления стекла, (on-line-процесс) и стекла с
электромагнетическим покрытием металлами, оксидами металлов и драгоценными
металлами, которые наносятся уже на готовое стекло (off-line-процесс). Первый
способ позволяет получать стабильное и долговечное покрытие. В то же время его
светоотражающая способность заметно ниже, чем у изготовленного по магнетронной
технологии, с так называемым "мягким" покрытием. Солнцезащитные стекла изготовленные
с электромагнетическим покрытием, нельзя устанавливать в стеклопакет напылением
наружу, а также мыть агрессивными растворами. А светоотражающие стекла с покрытием
из драгоценных металлов следует использовать исключительно внутри стеклопакетов.
Критериями выбора солнцезащитных стекол являются:
- коэффициент лучепропускной способности - доля проходящей энергии, отнесенная к
общему количеству падающей солнечной энергии. Причем следует иметь в виду, что одно
изделие может задерживать большую часть инфракрасной энергии, в то время как другое
- большую часть видимого излучения;
- теплозащитная способность стекла, выражается в способности защитить обитателей
от воздействия внешней температуры, а также в поддержании в ночное время
накопившегося в здании тепла;
- эстетика.
В зонах с большим загрязнением воздуха или местности с песчаными ветрами отражающие
стекла рекомендуется размещать так, чтобы поверхность с покрытием была обращена
внутрь здания.
Приобретая солнцезащитные стекла следует учесть, что искажение цветов,
просматриваемых через него, должно быть минимальным.
Область применения солнцезащитных стекол применима в остекление окон, а также
солнцезащитных устройств - козырьков, вертикальных экранов и т.д. Наиболее уместно
применение в зданиях с активным использованием кондиционеров.
Солнцезащитные стекла либо отражают либо поглощают излучение. Теплопоглощающие
получают введением в стекломассу специальных добавок, окрашивающих ее в
зеленовато-голубоватые или серые тона. Такие стекла пропускают 65-75%
света, а инфракрасных лучей - всего 30-35%, причем их способность
пропускать и поглощать лучи (при едином химическом составе) зависит от
толщины листа.
При высоком коэффициенте поглощения света "темные" теплопоглощающие стекла
могут сильно нагреваться (на 50-70°C выше окружающей среды), поэтому
их не рекомендуется использовать в наружном остеклении. Их также нежелательно
подвергать неравномерному нагреву или охлаждению.
Второй вид стекол, которые призваны защищать от солнца, - с прозрачными для
видимых лучей спектра тонкими окислометаллическими, керамическими или полимерными
покрытиями. Покрытия эти наносят на одну из поверхностей обычного бесцветного
стекла. Такие стекла тоже поглощают часть инфракрасного солнечного излучения,
но нагреваются значительно меньше, а их светотехнические характеристики мало
зависят от толщины листа.
Благодаря солнцезащитным стеклам летом в помещении не так жарко, контрастность
и яркость освещаемых предметов меньше. В результате снижается утомляемость глаз,
люди меньше устают. Однако от прямых солнечных лучей такие стекла не защищают
(яркость солнечного диска остается слишком высокой), так что от жалюзи или штор
отказываться не надо.
4. Антивандальное многослойное стекло.
Триплекс - это антивандальное стекло, состоящее из двух или более стекол,
соединенных вместе с помощью специальной пленки или ламинирующей жидкости.
Ламинирование не увеличивает механическую прочность стекла, однако при разрушении
стекло остается "целым" благодаря специальной пленке, на которой остаются осколки
стекла. В дополнение к этому использование триплекса снижает опасность от
разлетающихся осколков или падающего стекла (оно разбивается, но остается в раме).
Также способствует защите помещения от воздействия ультрафиолетовых лучей
(предохраняет от выгорания мебель, обои и др). Многослойное стекло способно
эффективно снижать воздействие от нежелательных шумов.
Главное достоинство многослойного стекла (триплекс) состоит в том, что оно обеспечивает
безопасность и комфорт людей — на работе, дома, в магазине, вагоне поезда или в салоне
автомобиля, словом, везде, где установлено такое стекло. Без него невозможно представить
современные интерьеры офисов, ресторанов и гостиниц. Им оборудуются пункты обмена валюты,
места приема и хранения ценностей — ломбарды и депозитарии, кассовые залы банков — окна,
двери, кабины кассиров и т.д.
Антивандальное многослойное стекло применяется:
• При оформлении входов и вестибюлей общественных зданий
• При оформлении офисных перегородок и витрин
• Для изготовления стеклянных полов, ступеней лестниц
• В стеклопакетах, устанавливаемых на крышах зданий
• При остеклении торговых павильонов и остановочных комплексов
• При остеклении школ, спортивных залов и детских садов
В зависимости от используемого вида смолы триплекс приобретать различные свойства.
— Шумопонижающие. Триплексы с такими свойствами способны понижать уровень шума. Спектр применения
распространяется на фасады, окна, двери, перегородки, начиная от жилых домов, заканчивая специальным
машиностроением и железнодорожными составами, где требования по шумопонижению очень высоки.
— Ударопрочные. Триплексы с повышенной прочностью. Различное сочетание слоев стекла и смолы позволяет
достигать различных классов прочности, начиная от устойчивых к удару, заканчивая пуленепробиваемыми.
Сохраняя высокую прочность остекления, триплекс обеспечивает надежную защиту помещений от несанкционированного
проникновения. Сертификаты на триплексы различных классов защиты предоставляются по запросу.
— УФ-защитные. Триплексы способные ограничивать проникающее в помещение излучение. В зависимости от
регулировки УФ-излучение задерживается до 380 нм. Данное свойства УФ-защитного триплекса делает возможным
его применение в витринах, остеклении предметов искусства и т.д. для снижения УФ-излучения, губительного
для различных предметов.
5. Армированное (пожаростойкое) стекло.
а) Общая характеристика:
Армированные стекла - листовое стекло с металлической сеткой, безопасное и
пожаростойкое. При пожаре оно может треснуть, однако арматура удерживает его на
месте, предотвращая тем самым распространение огня. Осколки стекла не выпадают
даже при образовании нескольких разломов. Это - специальное стекло, при пожаре
образующее эффективную преграду против дыма и горячих газов. Его уникальные
свойства обеспечиваются методом литья. В отличие от других видов обычного
огнестойкого стекла, это стекло предотвращает распространение огня даже и в
разбитом виде - при образовании нескольких разломов осколки не выпадают, а
удерживаются на месте арматурой. Это многосторонне испытано в реальных пожарах.
Поставляется в шлифованном и литом вариантах. Оба вида могут быть ламинированы.
б) Преимущества:
- Ограничивает распространение огня и дыма
- Сохраняет прозрачность во время пожара (шлифованный вариант)
- Сохраняется цельным в случае разлома и полива водой
- Тестирован ГТНИЦ
- Можно применять в стеклопакетах
- Допуск противопожарной службы по всему миру
- Легко резать
в) Применение и проектирование:
Стекло применяется в перегородках, пожарных дверях, окнах, верхних окнах дверных
коробок саун, когда требуется предотвратить распространение огня. Не нуждается в
защите от УФ-лучей. С некоторыми ограничениями возможно применение в кровельных конструкциях.
Строительные правила. Стекло может применяться в любой требующей цельности и прочности, не несущей
огнестойкой конструкции. Размеры стекла, метод остекления и применяемый профиль существенно влияют
на огнестойкость остекления.
г) Конструкция:
Внутри стекла - электро сваренная и химически обработанная арматурная сетка с размером
ячеек 13 мм. Стекло изготовляется методом наслоения в виде непрерывного литья. После охлаждения
поверхность стекла может быть отшлифована.
д) Внешний вид:
Стекло поставляется, в зависимости от назначения, в литом или шлифованном виде, т.е.
в светорассеивающем или оптически прозрачном вариантах. Эти виды стекла, в отличие от других видов
огнестойкого стекла, могут применяться таковыми в вертикальных остекленных конструкциях и с
некоторыми ограничениями также в кровельных конструкциях, где требуется естественное освещение
при нежелании выпадения бьющегося стекла.
е) Испытания на огнестойкость:
При пожаре стекло бьется, но осколки удерживаются на месте арматурой.
Стекло при пожаре сохраняет прозрачность, но поверхность может становиться шероховатой при поливании
ее водой. Поведение стекла под огнем зависит от размера стекла и метода остекления.
ж) Ветровая нагрузка:
При правильном монтаже стекло выдерживает напор ветра от 600 до 5000 кН/м2. в
зависимости от размера листа.
з) Светопропускаемость:
Коэффициент светопропускаемости шлифованного и литого стекла составляет 80%.
