Строительство в Сибири. Справочно-информационный каталог

Фасадные конструкции из системных профилей и стекла

Стекло, защитные пленки, стеклопакеты

Не менее важную роль при создании фасадной конструкции помимо несущих конструктивных элементов - профилей - играет и прозрачный материал - стекло.
 

Стекло представляет собой находящуюся в застывшем состоянии жидкость. Это - аморфное вещество, которое в твердом состоянии не обладает кристаллическими свойствами. Основными компонентами, образующими стекло, являются: кварцевый песок (69-74 %); сода (12-16 %); известняк и доломит (5-12 %) и в небольших процентных соотношениях некоторые другие компоненты. Кроме основных сырьевых компонентов можно вводить различные добавки, например, для окрашивания стекла в желаемый цвет или для изменения каких-либо других свойств материала.

Технология получения листового стекла в основном базируется на двух способах:

и

.

В 1902 году

разработал метод машинной вытяжки стекла. При этом способе стекло вытягивается из стекловаренной печи в виде непрерывной ленты, через прокатные валки поступает в шахту охлаждения, где режется на отдельные листы. На сегодняшний день в Европе метод Фурко практически не применяется, его вытеснил более совершенный Флоат-метод.

был разработан в 1959 году фирмой <Пилкингтон>. При этом процессе стекло поступает из печи плавления в виде плоской ленты, а затем через ванну с расплавленным оловом идет на дальнейшее охлаждение и отжиг. Преимуществами этого метода, по сравнению со всеми предыдущими, является: стабильная толщина стекла; высокое качество поверхности, не требующее дальнейшей полировки; отсутствие оптических дефектов; высокая производительность.

В последнее время в массе выпускаемого материала значительно возрастает доля функционального (с особыми свойствами) и декоративного стекла. Связано это с тем, что обычное стекло не отвечает современным требованием по теплосбережению, механической прочности, спектральному диапазону пропускаемого излучения, и т.д.

Ассортимент производимого сегодня стекла настолько широк, что может привести в замешательство неподготовленного потребителя. Некоторые сорта стекла выпускаются под собственными именами. Для того чтобы сориентироваться в этом многообразии и сделать правильный выбор, необходимо четко представлять, в каких условиях будет эксплуатироваться то или иное стекло. Так, например, не рекомендуется использование тонированного стекла, с коэффициентом пропускания меньше 50 %, в качестве облицовочного фасадного остекления. Поскольку в жаркий солнечный день панели из него могут нагреваться до температуры 80-90

С и выше, что создает большие температурные напряжения, которые могут привести к разрушению панели со всеми вытекающими отсюда последствиями. В этом случае необходимо применение специаль

В России наблюдается повсеместное увлечение тонированным (имеющим различную окраску) остеклением. В Европе от данной моды отказались. Это связано со многими причинами. Об одной из них говорилось выше, вторая же заключается в том, что сильно отличающийся от природного спектральный состав освещения пагубно влияет на самочувствие людей. При большой степени остекления, люди, находящиеся внутри помещения, теряют чувство времени, у них ухудшается зрение, и т.д.

Для интегральной оценки энергоэффективности остекления можно использовать коэффициент, предложенный академиком Савиным:

К

=0,14/R

t

,

где R

- приведенный коэффициент сопротивления теплопередаче

t

- коэффициент светопропускания

Чем меньше К

, тем меньше суммарный расход энергии на отопление и освещение здания, т.е. тем лучше остекление.

Итак, выбор стекла должен определяться не только эстетическими соображениями, но и оптико-энергетическими характеристиками остекления и его биологическим воздействием.

Чтобы грамотно применять современные виды строительного стекла, необходимо понимать, что такое солнечное излучение.

Рассмотрим основные составляющие солнечного излучения:

1. Ультрафиолетовые лучи (длина волны 280-380 нм);
2. Видимый свет (длина волны 380-780 нм);
3. Короткие волны (длина волны 780-2480 нм);
4. Длинные волны (длина волны 2480 и более).

Световые лучи частично отражаются стеклом, частично поглощаются, а большая часть из них попадает внутрь помещения, для чего, собственно, и существует остекление. Коэффициент светопропускания стекла от 88 % (для обычного полированного стекла) до 19% (специального).

Прямая солнечная энергия (короткие волны) - это невидимая часть спектра, она также частично отражается стеклом (особенно темным, окрашенным), а часть ее проходит внутрь помещения. Солнечный фактор (СФ) состоит из энергии прямого прохождения I и поглощенной стеклом энергии II, которую она передает внутрь.

Косвенная солнечная энергия (длинные волны) передается тремя путями:

• Теплопроводность
• Конвекция
• Тепловое излучение

2/3 потери тепла через стекло происходит за счет теплового излучения и 1/3 за счет теплопроводности и конвекции.

Придавая стеклу определенные свойства (создавая различные типы стекол) можно влиять на проникновение в помещение того или иного вида световой энергии. Остановимся на наиболее распространенных типах стекол, применяемых в фасадных конструкциях.

Производители стекол: БОРСКИЙ СТЕКОЛЬНЫЙ ЗАВОД (Россия), ЗАВОД АРХИТЕКТУРНОГО СТЕКЛА (Россия), <СТЕКЛОСТРОЙКОМПЛЕКТ> (Россия), (Бельгия), (Греция), (Англия), (Франция), (Финляндия).

Основные типы стекол

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. Давайте рассмотрим их подробнее.

Теплоизоляция в зимний период является наиболее важной функцией стекол для большинства регионов России. Как уже говорилось выше, потери тепла через стекло 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 К-стекло (Low-E) - <твердое> покрытие - и i-стекло (Double Low-E) - <мягкое> покрытие.

Первым шагом в выпуске энергосберегающего стекла явилось производство К-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 InSnO2, 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 К-стекла обычно около 0,2.

Следующим значительным шагом в производстве теплосберегающих стекол стал выпуск т.н. i-стекла, которое по своим теплосберегающим свойствам в 1,5 раза превосходит К-стекло. Различие между К-стеклом и i-стеклом заключается в коэффициенте излучательной способности, а также технологии его получения. I-стекло производится вакуумным напылением и представляет из себя трехслойную (или более) структуру из чередующихся слоев серебра диэлектрика (BiO, AlN, TiO

, и т.п.). Технология нанесения требует использования высоковакуумного оборудования с системой магнетронного распыления.

Основным недостатком i-стекол является их сравнительно пониженная абразивная стойкость по сравнению с К-стеклом, что представляет некоторое неудобство при их транспортировке, но учитывая, что такое покрытие находится внутри стеклопакета, это не сказывается на его эксплуатационных свойствах.

Необходимо также обратить внимание, что при работе с К-стеклом и i-стеклом существует необходимость зачистки (т.е. снятия) покрытия в месте контакта дистанционной рамки (см. ниже подраздел <Стеклопакеты>) и стекла. Это необходимо для предотвращения коррозии покрытия вдоль поверхности в процессе эксплуатации, а также для увеличения адгезии бутила к стеклу.

Основным применением стекол является их использование в составе стеклопакетов, теплосберегающие свойства которых во многом определяются параметрами покрытия на стекле.

Под <солнцезащитным стеклом> понимается стекло, которое обладает способностью снижать пропускание световой и/или солнечной тепловой энергии. Солнцезащитными являются, например, окрашенные по всей массе стекла, а также некоторые виды стекол с покрытиями.

До недавнего времени значения пропускания полного излучения и естественного света через стекло во внутреннее помещение были почти прямо пропорциональны друг другу. Величина пропускания естественного света солнцезащитными стеклами снижалась при уменьшении величины проникания излучения в целом. Темный цвет солнцезащитных стекол означал, что они эффективно защищают от солнечного излучения. Только стекла зеленого цвета были исключением из правил.

По механизму действия солнцезащитные стекла можно разделить на 2 группы: преимущественно отражающие излучение и преимущественно поглощающие излучение. Для поверхности стекол 1 группы характерен тонкий металлический слой, наносимый в процессе производства, который препятствует проникновению излучения через стекло. Следует отметить, что отражающие слои одновременно поглощают какую-то часть излучения.

При изготовлении поглощающих стекол на расплавленную стекольную массу наносятся либо кристаллы металлов, либо окислы металлов, которые обладают способностью поглощать часть солнечного излучения. Параллельно с этим стекла нагреваются и отдают большую часть полученного ими тепла в наружное пространство. Часть тепла, однако, передается внутрь помещения, что является, конечно, нежелательным явлением, увеличивая потребность энергии на охлаждение помещения.

Конструкции, сочетающие в себе отражающие покрытия и покрытия с низкой излучательной способностью, являются новым изделием, появившимся в продаже. Полностью отражающие поверхности прозрачных стекол получают путем последовательного нанесения покрытия на поверхность стекла. Как правило, количество покрывающих слоев равняется пяти, из которых четыре являются слоями окислов металлов, а пятый работающий слой состоит из серебра. Серебро обладает способностью пропускать видимый свет, как и обычное стекло. В случае, когда длина волны больше 0,76 мкм, серебро почти полностью отражает все излучение. Кроме того, такие стекла обладают и хорошей теплоизолирующей способностью.

Ламинированное стекло (триплекс) - это архитектурное стекло, состоящее из двух или более стекол, ламинированных вместе с помощью ламинирующей пленки или специальной ламинирующей жидкости.

Основная задача триплекса - препятствовать насильственному вторжению. Ламинирование не увеличивает механическую прочность стекла, однако при разрушении стекло остается <целым> благодаря ламинированной пленке, на которой остаются прикрепленными осколки стекла. Кроме того, использование триплекса:

• снижает опасность от разлетающихся осколков или падающего стекла (стекло разбивается, но остается в раме);
• способствует защите помещения от вредного воздействия ультрафиолетовых лучей (предохраняет от выгорания мебель, обои, и др.);
• обеспечивает звукоизоляцию (многослойное стекло способно эффективно снижать воздействие нежелательных шумов).

Разными видами ламинирующих пленок можно обеспечить практически любое тонирование стекла.

Армированные стекла

Армированное стекло - листовое стекло с металлической сеткой, безопасное и пожаростойкое, которое при пожаре образует эффективную преграду против дыма и горячих газов. 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, а удерживаются на месте арматурой.

Закаленные стекла

Закаленное стекло - это стекло, у которого путем химической или термической обработки повышается прочность к ударам и перепадам температуры, по сравнению с обычным стеклом. При разрушении закаленное стекло распадается на маленькие безопасные осколки. Следует обратить внимание на тот факт, что закаленное стекло не подлежит механической обработке, поэтому и выполняться она должна до процесса закаливания. Закаленные стекла могут применяться при производстве стеклопакетов или ламинированных стекол.

Окрашенные в массе стекла

Окрашенное в массе стекло - это абсорбирующее (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 и зеленый цвета, а также промежуточные между бронзовым и коричневым. Можно изготавливать также стекла и других цветов.

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. По требованию архитектора, ряд фирм предлагает также наносить на стекло различные узоры по методу шелкографии (в индивидуальных заказах).

Защитные и декоративные пленочные покрыти

Защитные и декоративные пленки используются для придания стеклу специальных свойств. Защитная пленка представляет собой прозрачную полимерную основу с нанесенным на нее методом спаттеринга1 или в процессе теплового вакуумного напыленияспециального слоя металлов (титан, медь, нержавеющая сталь, и т.д.). С другой стороны пленка имеет клеящий состав, обеспечивающий молекулярное сцепление со стеклом.
 

- 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. Атомные <смеси>, даже неизвестные до настоящего времени, могут быть и неоднородными по составу - если атомы различных материалов бомбардируются одновременно. Процесс спаттеринга - поистине революционный, он позволяет получать кристально прозрачную пленку, дающую естественный, без видимых искажений, обзор. Высококачественные материалы и сплавы, используемые в данном процессе, делают пленку более прочной, малоизнашиваемой и исключают потенциальную деметаллизацию, которой подвержены пленки предыдущих поколений

После металлизации методом спаттеринга рулон пленки регистрируется в компьютере, заворачивается в полиэтилен для предотвращения попадания на пленку пыли и доставляется в цех склейки. После нанесения клеящего вещества пленка просушивается до полного испарения растворителя. Затем на нее наклеиваются дополнительные слои - либо прозрачной пленки для усиления, либо тонированной пленки для придания нужного тона, либо защитной антицарапинной пленки. Процесс наклеивания слоев контролируется лазерным сканером для обнаружения мельчайших посторонних частиц.

Выпускаются как бесцветные (прозрачные), так и тонированные (затемненные) защитные пленки. Все пленки снабжены защитным покрытием от царапин. Защитную пленку можно чистить любым моющим средством для стекла. Толщина пленок - от 112 до 380 мкм.

Наклеивается непосредственно на внутреннюю поверхность стекла. Наклеенная квалифицированными специалистами пленка неразличима на стекле и образует с ним единое целое.

Основными функциями защитных пленок при нанесении на стеклянную поверхность являются: увеличение ударопрочности, придание свойств безопасного стекла, термоизоляция, защита от ультрафиолетового излучения, увеличение огнестойкости, шумозащита, тонирование, защита информации, УФ-защита, придание стеклу односторонней видимости.

Пленки толщиной 112 микрон и более в комплексе со стеклом способны выдерживать ударные нагрузки различной силы. Пленки толщиной 112 и 200 микрон предназначены в основном для защиты от хулиганских действий. Они в состоянии выдерживать удар небольшим предметом типа бутылки, куска льда, камня, и т.п. Пленки толщиной 225 микрон и выше предназначены для того, чтобы свести возможность проникновения в помещение к нулю (даже с использованием специальных приспособлений, как то: молоток, топор, стальной прут, и т.п.). Стекло толщиной 4 и 5 мм с пленкой толщиной 300 мкм сертифицировано Госстандартом России по классу защиты А1, с комплектом пленок, общей толщиной 300 мкм 412 мкм - по классу защиты А2 и общей толщиной 680 мкм - по классу защиты А3.

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.

Пленки с металлическим напылением обладают способностью отражать инфракрасные (тепловые) 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 %.

Солнцезащитная пленка отфильтровывает до 99 % ультрафиолетового излучения, причем ультрафиолетовые лучи успешно поглощаются не только тонированными, но и прозрачными пленками.

При нанесении на стекло защитная пленка образует

. Что было продемонстрировано на испытаниях во ВНИИ противопожарной обороны МВД России. Локализованный таким образом пожар, безусловно, принесет значительно меньший ущерб.

В случае необходимости эвакуации из горящего помещения стекло довольно легко разбивается изнутри.

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 (<жучков>) и от опасного излучения сигналов различными техническим средствами на частотах выше 200 МГц. Достигаемое затухание дает возможность в 10-100 раз уменьшить расстояние возможного перехвата информации, содержащейся в опасном сигнале.

Благодаря зеркальным свойствам некоторых типов напыления возможен эффект односторонней просматриваемости. Это, в свою очередь, (сохраняя свободный просмотр через стекло изнутри) практически полностью (либо полностью) устраняет возможность просматривания снаружи, при условии, что уровень освещения внутри помещения будет или равен уровню освещения снаружи, или будет его чуть превышать.

Стеклопакеты

Для теплых фасадов применяется не одиночное стекло, а специальная конструкция - стеклопакет.
 

Стеклопакеты состоят из двух или нескольких стекол и дистанционной рамки с осушителем. Стекла разделены между собой промежутком, заполненным сухим воздухом или инертным газом и герметично соединены по контуру.

Стеклопакеты обладают высокими тепло- и звукоизоляционными свойствами. Швы между дистанционной рамкой и стеклами заделываются герметиками. Основная задача герметиков - обеспечить прочность стеклопакетов и не допустить проникновения водяных паров в межстекольное пространство. От качества герметика во многом зависит срок службы стеклопакета.

www.sibstro.ru