Вакуумные стеклопакеты запущены в массовое производство

Содержание

Вакуумные стеклопакеты

Вакуумные стеклопакеты запущены в массовое производство

  1. Статьи
  2. Вакуумные стеклопакеты

По действующим нормативам площадь остекления жилого помещения составляет 18% (25% — общественные здания), что делает задачу повышения теплоэффективности оконных проемов весьма актуальной. Технологии теплосбережения в отношении стеклопакетов развиваются в двух направлениях:

  • нанесение на стекла светопроницаемых покрытий, которые препятствуют теплопередаче, т.е. отражают инфракрасную составляющую спектра внутрь помещения (I и K-покрытия);
  • разработка конструкций стеклопакетов с различным числом камер и/или контролируемыми характеристиками воздуха или газа (2-х и 3-х камерные стеклопакеты, в которых одна из камер наполнена обезвоженным воздухом или инертным газом).

На практике применяются оба способа повышения теплоизоляции, но каждый из них подошел к своему технологическому пределу. Их комплексное применение не дает выраженного эффекта, но существенно влияет на стоимость остекления.

Вакуум между стеклами

Вакуум является абсолютным изолятором. Общая конструкция вакуумного пакета состоит из двух стекол, распорок (пилларов) высотой 0,15-0,5 мм между ними, герметизирующего контура и газоотводной трубки (штенгеля) для откачки воздуха из полости между стеклами. Стеклянные листы пакета сварены между собой по контуру.

Технический вакуум с разряжением не менее 0,0013 ПА (нижнее значение среднего вакуума) обеспечит коэффициент теплопередачи 0,5 Вт/м²•°C, что соответствует требованиям к качественным двухкамерным стеклопакетам.

Расчеты и изготовление опытных образцов показали, что однокамерный вакуумный стеклопакет может обеспечивать:

  • Светопроницаемость в пределах 90-95% проницаемости однокамерного пакета в зависимости от технологии получения распорок внутри вакуумного пакета.
  • Коэффициент теплопередачи — до 0,7-0,72 Вт/м²•°C в зависимости от материала и технологии формирования пилларов. Применение теплоотражающего покрытия одного из стекол увеличивает коэффициент до 0,85.
  • Звукопроницаемость на уровне однокамерных стеклопакетов. Хотя вакуум и не проводит звуковые волны, но вставки между стеклами становятся проводниками звуковых волн.

Серьезным плюсом вакуумного стеклопакета является снижение веса в полтора раза и уменьшение толщины более чем вдвое в сравнении со стандартным двухкамерным исполнением.

Однокамерные и двухкамерные стеклопакеты не пропустят холод внутрь помещения, удержат тепло и позволят создать уют в доме.

Новейшие пластиковые окна эффективно отражают жару и удерживают тепло в доме. Обеспечивают поступление свежего воздуха без пыли, сквозняков и уличного шума.

Натуральность, экологичность, долговечность и изысканность – главные преимущества деревянных окон. Изделия обеспечивают высокий уровень теплоизоляции.
Энергосберегающий/термо стеклопакет

Универсальное окно с энергосберегающим покрытием и внешним напылением Double Silver. Обладает высокой светопропускной способностью, теплоизоляцией и защищает помещение от ультрафиолета и жары.

Thermo Glass обеспечит оптимальный температурный режим в помещении и не пересушит воздух. Стеклопакет станет дополнительным источником тепла. Не пропустит снаружи холод зимой и зной летом.

Проблемы вакуумного стеклопакета и пути их решения

Привлекательность эффективности изолирующих свойств вакуума сталкивается с техническими и технологическими трудностями. Разряжение во внутренней полости создает соответствующее давление на наружную поверхность пакета.

При разряжении до среднего вакуума расчетное давление составляет порядка 100 кгс/см², которое близко к пределу прочности оконного стекла на изгиб. При этом необходимо учитывать акустические нагрузки и температурные деформации, которые будут испытывать реальные окна.

Решение проблемы — придание пакету свойств монолита.

Для создания эффекта монолитности сборки между стенками пакета необходимо разместить достаточное количество распорок, которые, в свою очередь, не должны снижать светопроницаемость, иметь одинаковую высоту и плотность размещения по площади поверхности (для исключения образования локальных зон концентрации напряжений) и высокие и долговременные прочностные характеристики (на уровне характеристик стекла).

Перспективными направлениям создания вставок с заданными характеристиками считаются:

  • образование перемычек фотохимическим способом;
  • наполнение полости гелееобразной испаряемой жидкостью с наполнителем из стеклянных калиброванных шариков.

Обе технологии прошли стадию опытных образцов, но не избавлены от недостатков, которые не позволяют применять их в промышленном производстве вакуумных стеклопакетов.

Разработкой вакуумных стеклопакетов занимаются все крупные производители в Германии, Японии и Китае. В России разработки находятся на уровне «любителей», т.к. нет необходимого финансирования и промышленной базы.

Продаваемые сегодня на российском рынке комплекты с вакуумным пакетом проводятся через систему сертификации как однокамерный стеклопакет, в котором одно из стекол обладает повышенным сопротивлением теплопередаче.

В случае потери герметичности (повышенных свойств) стеклопакет станет простым однокамерным пакетом с повышенным весом. Тем не менее, перспективы у вакуумного пакета огромны.

Вакуумные стеклопакеты (2016 год)

В 2016 году в Дюссельдорфе на специализированной выставке были представлены вакуумные стеклопакеты из закалённого стекла LandVac, разработанные ведущими китайскими инженерами.

Стоит отметить, что вакуумные стеклопакеты не являются абсолютной новинкой. Ещё с 90-х годов прошлого века шло обсуждение данной технологии. На создание вакуумных стеклопакетов специалистов натолкнула технология изготовления термосов.

Первый вакуумный стеклопакет разработали инженеры университета Сиднея.

В 1997 году было запущено первое производство вакуумных стеклопакетов на коммерческой основе. Но определённые сложности технологии, а также ограничения в использовании таких стеклопакетов не позволили им получить массовое распространение.

Особенности конструкции вакуумных стеклопакетов

Вакуумный стеклопакет принципиально отличается от стандартного. Два стекла расположены на расстоянии миллиметра друг от друга. Из этого зазора откачивают воздух.

Для того, чтобы создать вакуум между стёклами и противостоять атмосферному давлению, в пространство между стёклами равномерно вставляют маленькие распорки. Диаметр распорок минимальный, составляет 0,5 мм, благодаря чему он практически не искажает вид и не снижает уровень светопропускания.

К преимуществам вакуумных стеклопакетов стоит отнести высочайшие тепло- и звукоизоляционные свойства, а также существенно меньший вес стеклопакета. Именно сниженный вес конструкции и небольшая ширина стеклопакетов дают основания для поиска отдельных решений оконного профиля и фурнитуры специально под вакуумные стеклопакеты.

Компания LandGlass из Китая

Создала уникальный вакуумный стеклопакет. Именно китайским вакуумным стеклопакетам прогнозируют большое будущее. Стеклопакет включает в себя два или более стёкол, скреплённых одно с другим вставками в шахматном порядке через каждые 5 см. Диаметр вставки до 1 мм, ширина – до 4 мм (расстояние между стёклами).

В стеклопакете LandVac используется закалённое стекло, которое позволило сделать вакуумный стеклопакет прочным. Поверхностное натяжение стекла составляет 90 Мпа и обеспечивает высочайшую прочность и устойчивость к ветровым нагрузкам. Гибкое краевое соединение способствует повышению термической стойкости.

По сравнению с другими вакуумными стеклопакетами, где ширина вакуумной камеры была минимальная (1 мм), в данном стеклопакете ширина вакуумной камеры увеличена до 4 мм. Такая ширина вакуума привела к тому, что передача тепла между стёклами практически нулевая. Образование конденсата исключено.

Кроме того, вакуумные стеклопакеты обладают высокой звукоизоляцией, низкие и средние частоты стеклопакет практически не пропускает, а высокие частоты — существенно гасит. Уровень шума снижается на 39 дБ.

Компания LandGlass предлагает вариант двойного остекления вакуумными стеклопакетами. Конструкция такого остекления сложная, напоминает сэндвич: два стекла с вакуумным соединением – прослойка воздуха – ещё одно стекло. Конфигурация и ширина такого стеклопакета позволяют без проблем заменить стандартные двухкамерные стеклопакеты с воздухом или инертным газом.

Благодаря высоким теплоизоляционным свойствам вакуумные стеклопакеты позволяют существенно сократить расходы на отопление, вентиляцию и кондиционирование помещений. Меньший вес конструкции гарантирует простоту транспортировки и монтажа.

Недостатком вакуумного стеклопакета является, то что при внимательном рассмотрении заметно наличие распорок между стёклами, но это существенно не влияет на обзор из окон.

Конечно же, высокая стоимость производства таких стеклопакетов является недостатком и замедляет массовое распространение. Но несомненно, вакуумные стеклопакеты LandVac признаны прорывом на рынке стекла.

Прошлое и настоящее вакуумных стеклопакетов

Вакуумные стеклопакеты запущены в массовое производство

23.07.2019

 90-е годы отмечаются появлением довольно необычных оконных конструкций со стеклопакетами.

Уже в то время их стали называть вакуумными, хотя это было довольно большим заблуждением. Какой же вакуум между стеклами в обычных стеклопакетах? Тогда почему же он привлек внимание ученых?

Причина весьма проста: показатель теплопроводности самый низкий (а точнее нулевой) у полной пустоты (т. е. вакуума). Создать особые оконные конструкции с вакуумной прослойкой – значит решить проблему энергоэффективности, плюс добиться уменьшения веса и толщины всех оконных рам.

Мини-экскурс в историю экзотического изобретения

Инновационное изобретение действительно существует. Первый вакуумный стеклопакет был разработан инженерами из Сиднея на основе технологии действия термосов. Между тем непревзойденным лидером в области производства вакуумных стеклопакетов выступает Япония.

Именно ей принадлежит пальма первенства в производстве линейки продукции данного вида. В 1997 году компания Nippon Sheet Glass выпустила необычные оконные изделия на коммерческой основе. Однако массового распространения стеклопакеты с вакуумной прослойкой не получили по причине высокой стоимости.

В 2016 году китайские инженеры представляют на выставке в Дюссельдорфе образцы стеклопакетов из закаленного стекла LandVac. Им удалось соединить два листа термополированного стекла с помощью вставок толщиной до 1 мм и шириной до 6 мм. Образовавшийся вакуумный зазор (0,05-0,1 мм) оказался достаточным для того, чтобы стеклопакет обладал высокой степенью прочности и теплоизоляции.

Вакуумные стеклопакеты китайского производства представляют собой настоящий уникум, за которым будущее. Увеличение ширины камеры с вакуумом до 4 мм привело к снижению уровня передачи тепла между стеклами практически до нулевой отметки. При этом о появлении конденсата не может быть и речи. Уровень уличного шума снижается почти на 39 дБ.

Вакуумные стеклопакеты: особенности, преимущества и недостатки

Стеклопакеты с вакуумной прослойкой представляют собой конструкцию, в которой стекла находятся на расстоянии 0,2-0,7 мм друг от друга. Из пространства между ними откачивается воздух, а камера спаивается стеклофлюсом. Для того чтобы стеклопакет не оказался сжатым в конструкции присутствуют микроскопические распорки из стеклокерамики или металла.

Незначительная прослойка из вакуума дает возможность снизить до минимума уровень теплопередачи между внутренней стороной помещения и улицей. Основными преимуществами сэндвич-конструкции являются:

  • рекордный показатель уменьшения значения коэффициента теплопроводности;
  • экономия на электроэнергии и обогреве помещений за счет безупречной теплоизоляции;
  • улучшение звукоизоляции;
  • отличная светопроницаемость благодаря минимальному количеству стеклянных слоев;
  • необычно легкий вес оконной конструкции (в сравнении с рамами, где присутствуют клееные стеклопакеты), обеспечивающий простоту как транспортировки, так и установки.

Однако оставляет желать лучшего эстетичный вид оконной конструкции, так как подходящий профиль для пластиковой рамы с светопрозрачным элементом еще не разработан. Вакуумный стеклопакет используется в настоящее время в так называемых «гибридных» конструкциях, в которых он занимает место одного стекла обычного СПК.

Особой популярностью среди потребителей такие конструкции не пользуются, так как для их приобретения уровень финансовых возможностей заказчика должен быть невероятно высоким. Между тем изготовление стеклопакетов позволяет заказывать обычные пластиковые окна по вполне приемлемым ценам.

Среди существенных минусов вакуумных стеклопакетов отмечают и недостаточный уровень безопасности по причине хрупкости конструкции. Вдобавок часто возникают проблемы с попаданием воздуха внутрь камер из-за нарушения герметизации.

Однако технологический процесс не стоит на месте. Некоторые проблемы частично решаются. Изобретение китайскими специалистами гибкого краевого соединения, отличающегося устойчивостью к перепадам температур, позволяет хотя бы частично решить вопрос с разгерметизацией.

Возможно, в перспективном будущем нам придется задумываться над проблемой: как правильно выбрать стеклопакеты с вакуумной прослойкой, что будет свидетельствовать об их массовом производстве и окончательном решении вопроса энергосбережения.

вакуумные стеклопакеты

Вакуумные стеклопакеты запущены в массовое производство

Еще не так давно мы и не слышали про такое название как стеклопакет. И только в 90-е годы прошлого столетия, данное понятие прочно вошло в нашу жизнь.

В то время необычные окна казались нам шиком и роскошью. Но за каких-то пару лет, стеклопакеты стали не только стали привычными для нас, но так же мы смогли понять, как на самом деле они устроены.

К слову сказать, технологии по изготовлению окон развиваются с бешеной скоростью и, конечно же, уследить за всеми новинками, пожалуй, под силу только специалистам.

Но, несмотря на это, обычные граждане так же хотят получить ответы на интересующие их вопросы по данной теме. Ну, к примеру, очень часто отечественные СМИ, в рекламных роликах говорят про так называемые вакуумные стеклопакеты.

И вот тут возникает вопрос по поводу того, что представляет собой данная конструкция и есть ли у нее положительные стороны?

Правильное понимание «вакуумного стеклопакета»

Изначально нужно понять какую конструкцию имеет вакуумный стеклопакет. Достаточно часто под этим понятием имеют в виду совершенно обычный стеклопакет, между стекол которого присутствует сухой воздух, который в свою очередь обеспечивает окнам высокий показатель теплоизоляционных свойств.

Но тут нужно понимать, что сухой воздух – это точно не вакуум, следовательно, стандартный клееный стеклопакет никак не может именоваться вакуумным. В большинстве случаев такую ошибку делают рекламщики, которые изначально не разбираются во всех тонкостях связанных с производством стеклопакетов.

Помимо этого встречаются стеклопакеты, камеры которых наполнены аргоном или иными газами, но и их нельзя назвать вакуумными.

Если на секунду представить, что из камеры стеклопакета был выкачан весь воздух, то исходя из законов физики, стекла после этого должны лопнуть. Но как не странно, этого не происходит.

Весь секрет заключается в том, что стеклопакеты, которые наполнены сухим воздухом или инертным газом имеют внутреннее давление, которое по своей величине практически равно атмосферному давлению.

Тем самым никакие силы не имеют влияния на конструкцию стеклопакета.

Из всего сказанного становится понятно, что при покупке вакуумных стеклопакетов изначально необходимо уточнить все про их конструкцию, дабы избежать подмены понятий. Не исключено что вам могут предложить стеклопакеты, не имеющие ни какого отношения к вакууму.

Какова конструкция вакуумного стеклопакета?

Если говорить про вакуумные стеклопакеты, то они действительно существуют и данное название появилось не просто так.
 

Сразу стоит сказать, что технология, по которой производят вакуумные стеклопакеты, имеет существенные отличия от технологии клееных стеклопакетов. Скажем больше, вакуумные стеклопакеты не попадают под ГОСТ 24866-99.

Впервые вакуумные стеклопакеты увидели свет в 1997 году благодаря компании из Японии «Nippon Sheet Glass». В настоящий момент производство данного продукта осуществляется во многих странах (в том числе и в России), вот только оно не носит массовый характер. Это связано с тем, что данный товар по своей цене достаточно дорог.

Конструкцию вакуумного стеклопакета можно сравнить с сэндвичем: есть два четырехмиллиметровых стекла, которые расположены друг от друга на несколько миллиметров, между ними находятся микроскопические распорки, которые предотвращают схлопывание стеклопакета. Вакуум между стеклами образовывается благодаря откачке воздуха.

Пиллары, которые изготавливаются из металла или стеклокерамики не оказывают влияние на проводимость света и тем самым в наименьшей степени искажают пространство. Вакуумный стеклопакет может похвастаться своим небольшим весом.

Так же стоит отметить тот факт, что данная конструкция прекрасно удерживает тепло и может сравниться в этом вопросе с двухкамерным клееным стеклопакетом.
 

Что касается внешнего вида вакуумного стеклопакета, то он оставляет желать лучшего. Все дело в том, что тонкий светопрозрачный элемент находится в достаточно толстой раме и выглядит, мягко говоря, не красиво.

Тут на помощь мог бы прийти профиль, но в настоящий момент он все еще не разработан. Именно по этой причине вакуумный стеклопакет используется в качестве обычного стекла в гибридных СПК.

Конечно же, такая конструкция будет стоить на порядок дороже стеклопакета с обычными стеклами, поэтому то она и не пользуется особым спросом среди покупателей.

Перспективы в развитии технологии по производству вакуумных стеклопакетов

Как мы уже говорили, несмотря на то, что вакуумные стеклопакеты уже на протяжении достаточно долгого времени производятся по всему миру, они так и не смогли завоевать первое место на пьедестале подобных конструкций.

И на это, конечно же, есть свои весомые причины. Ну, во-первых у данных стеклопакетов отсутствует сопоставимые по параметрам профили и фурнитуры.

Но даже это не умоляет теплоизоляционных и шумопоглощающих свойств вакуумных стеклопакетов.

Так же к числу плюсов данной конструкции можно отнести ее сравнительно небольшой вес. Окна из пластика в процессе изготовления которых, используются вакуумные стеклопакеты, в готовом виде весят гораздо меньше своих обычных собратьев.

Помимо всего перечисленного, неоспоримым достоинством конструкции является минимальное количество слоев, которое в свою очередь обеспечивает максимальное проникновение света.

Таким образом, можно говорить о том, что вакуумные стеклопакеты идеальный вариант для остекления «пассивных домов».

Стоит сказать, что технология по изготовлению вакуумных стеклопакетов стала настоящим прорывом на современном строительном рынке.

В данный момент ученые прикладывают все усилия в разработке рам, которые будут идеально подходить по размеру и степени термоизоляции.

И конечно же нельзя исключать вероятность того, что уже в недалеком будущем их разработка станет настоящим открытием в сфере оконных технологий.

Вакуумные стеклопакеты запущены в массовое производство

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.

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.

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. 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.

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.

ОКНА МЕДИА рекомендует: Инновационные разработки на выставке Glasstec

Вакуумный стеклопакет своими руками – Мир остекления

Вакуумные стеклопакеты запущены в массовое производство

Osamu Asano, Toru Futagami, Tsuguhisa Takamoto, Tetsuo Minaai
NIPPON SHEET GLASS CO. Ltd.

Аннотация

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.

https://www.youtube.com/watch?v=SCCYPZv3eyM

Образец стеклопакета, сделанный таким образом, показал рекордно низкое значение U-value 0,45 Вт/м2К. 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.

Введение

Вакуумные стеклопакеты были изобретены около 90 лет назад. Тем не менее, промышленное производство не было налажено долгое время. Основной сложностью в изготовлении являлось то, что напряжение при растяжении на поверхности листов стекла при учете атмосферного давления могло привести к разрушению стекла.

Коллинз и др. завершили базовый проект концепции структуры вакуумного стеклопакета [1,2,3]. В 1994, используя эту концепцию, специалисты Nippon Sheet Glass перепроектировали стеклопакет с учетом особенностей японского рынка [4] и начал 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.

Решение нескольких технических проблем позволило улучшить теплоизоляционные свойства вакуумного стеклопакета. В этой статье дальнейшее улучшение характеристик мы будем рассматривать в качестве развития характеристик существующего пакета.

Вакуумный стеклопакет существующий на данный момент

Структура вакуумного стеклопакета SPACIA® показана на рис. 1 Стеклопакет состоит из двух листов стекла с вакуумной прослойкой между ними, толщиной 0,2 мм. Кромка пакета герметизирована стеклянной спайкой, с характерной температурой размягчения в 350 градусов цельсия.

Между двумя листами стекла помещены металлические распорки, высотой 0,2 мм, расставленные на расстоянии 20 мм друг от друга. Они обеспечивают равномерное влияние силы атмосферного давления на поверхность пакета.

Воздух между стеклами откачивается через небольшой клапан, который расплавляется и закрывается в конце производственного процесса.

Стандартный стеклопакет SPACIA® производится с низкоэмиссионным покрытием, нанесенным на внутреннюю плоскость одного из стекол.

Другой тип вакуумного стеклопакета, который называется «гибридный стеклопакет SPACIA21®» состоит из вакуумного стеклопакета и одной камеры обычного стеклопакета, заполненной газом (рис. 2).

Другими словами, гибридный стеклопакет—это однокамерный стеклопакет, в котором вместо одного из стекол используется вакуумный пакет.

Этот пакет обладает более высокими теплоизоляционными характеристиками, чем простой вакуумный стеклопакет.

А гибридный пакет обладает очень хорошими теплоизоляционными показателями, на уровне 0,8 Вт/м2К при толщине всего лишь в 21 мм. Это значение теплопроводности соответствует характеристикам слоя стекловаты толщиной 50 мм.

Производственный процесс существующего вакуумного стеклопакета показан на рис. 3. 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 наносится по краям соединенных листов.

Затем получившаяся светопрозрачная конструкция нагревается в печи до рабочей температуры герметика. 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.

Основной проект вакуумного остекления

Согласно проекту, предложенному Коллинзом и др. [1], оптимальное расположение распорок может быть рассчитано с учетом теплового потока, прочности листа стекла и прочности материала распорок. На базе этих параметров расчетное расстояние между распорками было принято 20 мм.

Теплоизоляционные свойства вакуумного стеклопакета зависят от теплопроводности распорок, теплопроводности оставшегося в вакууме газа и теплового излучения от внутренней стороны пакета. Рис. 4 показывает результаты расчета теплопроводности вакуумного стеклопакета.

Эти расчеты были произведены для существующего стеклопакета с расстоянием между распорками в 20 мм и низкоэмиссионным стеклом с показателем эмиссионности 0,15. Теплопроводность это величина основанная на потоке тепла от одной стороны остекления к другой. Рис.

5 показывает отношение между этим значением и значением показателя U-value, который обычно используется для измерения характеристик стеклопакетов.

Из этих рисунков можно сделать вывод, что существующий вакуумный стеклопакет с внутренним давлением 0,1 Па может иметь теплопроводность 2,0 Вт/м2К, которая соответствует U-value в 1,5 Вт/м2К.

Улучшение теплоизоляционных качеств стеклопакета

Основываясь на данном проекте, улучшение теплоизоляционных свойств пакета может быть достигнуто с помощью уменьшения числа распорок, снижения внутреннего давления в пакете и понижения эмиссионности поверхности стекла.

Уменьшение количества распорок, другими словами расстановка их на большем расстоянии может привести к разрушению стекла, так как оно всегда подвержено силе атмосферного давления. Для улучшения показателей теплоизоляции без угрозы разрушения стекла может быть использовано закаленное стекло.

Тем не менее, закаленное стекло не может быть использовано в существующем производственном процессе, по причине того, что оно плавится при температуре большей, чем 350 градусов, достигаемых при герметизации кромки пакета. Для решения этой проблемы был разработан низкотемпературный производственный процесс герметизации с использованием металлической, не содержащей свинец спайки при температуре 200 градусов.

Был разработан опытный образец производственной линии, позволявшей производить стеклопакеты максимального размера 2150 мм х 1350 мм.

С использованием этого оборудования листы стекла нагревались, затем происходил автоматизированный процесс герметизации. Были оптимизированы температура стекла, температура расплавленного металлического герметика и скорость герметизации.

С помощью этих изменений стало возможным использование закаленного стекла и более редкая расстановка распорок.

Дальнейшее улучшение теплоизоляционных характеристик было достигнуто с помощью применения покрытия стекла с еще более низкой эмиссионностью.

В существующем пакете было использовано пиролитическое покрытие с показателем эмиссионности 0,15. В новом было применено не так давно разработанное покрытие с эмиссионностью 0,045.

В этой статье мы рассматриваем пакет с использованием двух листов стекла с данным покрытием.

В дополнение ко всему, можно было бы использовать распорки из материала с более низкой теплопроводностью, чем металлические, например стеклянные или керамические. Эффективность применения таких материалов не рассматривается в данной статье, но без сомнения это очень важный фактор, который должен быть реализован в будущем.

Расстановка распорок в улучшенном вакуумном остеклении

Увеличение расстояния между распорками может быть достигнуто с применением закаленного стекла с более высокой поверхностной прочностью на изгиб. Исходя из этого, была рассчитана теплопроводность.

Условия расчетов были приняты таковы: два листа закаленного стекла с покрытием с эмиссионностью 0,045 и расстоянием между распорками в 40 мм.

Так как толщина использованных листов стекла составляет 3 мм, общая толщина стеклопакета составляет всего 6 мм. Результаты вычислений представлены на рис. 6

Сравнивая рис. 4 и рис. 6 мы можем увидеть огромную разницу в теплопроводности существующего вакуумного стеклопакета и улучшенного.

Становится ясно, что увеличение расстояния между распорками и уменьшение эмиссионности внутренней поверхности стекла приводит к значительному улучшению показателей теплопроводности. Из рис.

6 видно, что стеклопакет с увеличенным до 40 мм расстоянием между распорками и внутренним давлением 0,1Па может обладать теплопроводностью 0,49 Вт/м2К. Из рис. 4 это значение приводит к значению показателя U-value в 0,45Вт/м2К.

Устойчивость вакуума в вакуумном стеклопакете при низкотемпературном производственном процессе

В производственном процессе вакуумного остекления для долгосрочной устойчивости вакуума очень важен процесс откачки воздуха из внутреннего пространства. В этом плане низкотемпературный процесс герметизации кромки закаленного стекла нуждается в улучшении из-за недостаточной дегазации.

Проблема может быть решена применением сорбационного материала, способного впитывать газ во внутреннем пространстве стеклопакета. Длительные испытания были проведены без использования сорбационного материала.

Вакуумный стеклопакет. Описание технологии и предназначения

Вакуумные стеклопакеты запущены в массовое производство

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.

Понравился материал?

Понравился материал?

Поделиться:
Нет комментариев

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.