Нискоемисийните стъкла – съвременно решение за енергийна ефективност Проблемите, свързани с резките климатични промени и пестенето на енергийни ресурси засягат все по-масово съвременното строителство. За ефективното им разрешаване се инвестира в оптимизиране на отопителните и климатичните инсталации и в качествена топлоизолация. Нискоемисийните стъкла са още една възможност за постигане на енергийната ефективност.
текст инж. Вера Ангелова
Устойчивото развитие в строителното проектиране е комплексен проблем. За да функционира една сграда в съответствие със съвременните изисквания на сградната топлотехника, са необходими находчиви проектантски решения. За минималното потребление на енергия при гарантиране на добър микроклимат е необходимо на първо място минимизиране на загубите от топлопреминаване през ограждащата конструкция. Значителна част от последната са прозорците, въпреки че традиционно се отделя по-голямо внимание на стените. И докато при тях принципите за топлоизолиране са сравнително прости, при прозорците нещата се усложняват, защото те имат редица допълнителни функции.
Като част от ограждащата конструкция, те трябва да осигуряват защита на помещенията от дъжд, вятър, сняг и екстремни температури, но същевременно трябва да подпомагат естествената вентилация, да пропускат необходимите количества слънчева светлина и да допринасят за естетическото излъчване на цялата фасада. Това прави избора на прозорец или остъкляване достатъчно отговорна задача в условията на модерното проектиране.
Нискоемисийните стъкла са едно адекватно решение. Те обезпечават навлизането в помещението на слънчевото лъчение, като, в същото време, възпрепятстват излизането навън на топлинното излъчване. Заради тази избирателност, нискоемисийните стъкла се наричат още селективни. Благодарение на тях годишната потребна електроенергия може да се намали с 30 до 60%, което в комбинация с добре проектирана и качествено изпълнена стенна топлоизолация гарантира високо ниво на енергийна ефективност.
Нискоемисийните стъкла представляват флоатно стъкло със специално прозрачно, нискоемисийно покритие (твърдо или меко) нанесено по различен технологичен метод от едната страна на листа по време на производството. За да се оползотворят в най-голяма степен енергоспестяващите им качества, този вид стъкла се използват в производството на стъклопакети, като винаги се поставят от вътрешната стена на стъклопакета, към помещението. Не се използват за единично остъкляване, защото в такова приложение са неефективни.
Основни принципи
Говорейки за нискоемисийни стъкла, не може да не дефинираме основните понятия, свързани със слънчевата енергия и лежащите в основата на технологията за производство на нискоемисийни стъкла принципи.
Както е известно, слънчевото лъчение се разделя на три части, в зависимост от дължините на вълните - ултравиолетова, видима (късовълнови) и инфрачервена (дълговълнова). Последната всъщност представлява слънчевата топлина. Това са дължини на вълните от 780nm до 5000nm, които могат да преминават през фасадното остъкляване и по този начин да допринасят за увеличаване на топлинните печалби от слънчево греене в общия енергиен баланс. Освен тази пряка слънчева топлина има и вторично топлинно лъчение от всички тела, които по правило абсорбират слънчевата радиация в ултравиолетовата и видимата област на спектъра. Вторичното лъчение са вълни с дължина от 5000nm до 50 000nm, които отсъстват от слънчевия спектър. В същата област спада и топлинната енергия, отделяна от електроуреди, отоплителни тела, човешкото тяло, т.е вътрешните топлинни източници за сградата.
За постигане на добър топлоизолационен ефект, стъклата трябва да се произвеждат със специално покритие, което осигурява висока степен на пропускане на светлинна и късовълнова инфрачервена енергия и същевременно отразява вълните от дълговълновата инфрачервена област (над 5000nm). Конструкцията на покритието трябва да бъде такава, че да се минимизират топлинните загуби в помещението, без да се намалява осветеността и да се ограничава достъпа на слънчева топлина. Освен това, в съответствие с другите функции на прозорците в сградите, е необходимо стъклото да има равномерен цвят, достатъчна механична и химична устойчивост, позволяваща необходимата обработка, и устойчивост на нагряване, огъване и ламиниране, гарантираща универсално приложение.
При избора на топлоизолационно стъкло трябва да се следят стойностите на няколко показателя - пропускане, отражение, поглъщане, соларен и спектрален фактор и коефициент на топлопроводност.
Степента на пропускане, отражение и поглъщане на енергия се измерва съответно с коефициенти Т, R и А. Те изразяват в проценти каква част от попадналата върху стъклото слънчева енергия е пропусната в помещението, отразена от повърхността му или погълната от него и сумата им винаги е 100%.
Соларният фактор (g) също е важна характеристика на стъклата, използвани в строителството и архитектурата. Неговият физически смисъл е процентът от слънчевата редиация, преминала през стъклото в помещението, спрямо общия поток попаднала върху него радиация. Това означава, че този коефициент отчита не само влиянието на директно преминалата енергия и способността на стъклото да я пропуска, но също и вторичното излъчване на абсорбирана от стъклото енергия.
Спектралния фактор (s) е особено важен при нискоемисийните стъкла, защото той характеризира способността стъклата да пропускат слънчевата светлина. Стойността му се формира като отношение между преминалата видима светлина към преминалата слънчева енергия. При безцветния флоат спектралния фактор е едно, което означава, че той пропуска цялата светлина и топлина от слънчевото лъчение. Максималната теоретично възможна стойност на спектралния фактор е s=2.
Коефициентът на топлопренасяне за остъклената част от фасадата се формулира по идентичен начин като този за стените. Той представлява отношението на плътността на топлинния поток към температурната разлика на околните температури от двете страни на остъкляващия модул. А препоръчителните му стойности в зависимост от предназначението на сградата са посочени в съответните нормативни документи. Стойността му силно зависи от наклона на остъкляването, като при по-големи наклони намалява драстично. Трябва да се има предвид, че във фирмените каталози и таблици винаги се дават стойности за напълно вертикално положение на остъкляването.
Видове нискоемисийни покрития
Най-често използваните материали за нискоемисийните покрития са металните оксиди - сребърни, златни, титанови, цинкови. Покритието се нанася по пиролитична или електровакуумна технология.
Пиролитичните покрития се полагат, още докато стъклото е в гореща фаза в темперната пещ. Наречени са пиролитични, защото се получават следствие на пиролиза (термично разлагане) на газове, течности или прахообразни материали, пулверизирани върху горещото стъкло. Така се образуват слоеве от метални оксиди, които се спояват със стъклото, следствие на което крайните продукти са много устойчиви и могат да се обработват термично (закаляване и огъване). Единственото неудобство е, че се предлагат в ограничена цветова гама. Покритията, нанасено по пиролитична технология се наричат още твърди.
При електровакуумната технология покритията се нанасят върху стъклото след нарязването му. Процесът протича във вакуумна камера, в среда от аргон, към които при необходимост се прибавя активен газ (въглерод, кислород или азот). Подава се електрически ток с напрежение 500 волта, следствие на което се образува плазмена дъга и атомите на аргона се разделят на електрони и положителни йони, които в последствие се привличат от мишена, изработена от материала за покритие. Поради факта, че частиците се движат с висока скорост, те избиват атоми от решетката на веществото на мишената, които кондензират върху подложката (стъклото). Процесът дава възможност за много фино регулиране на работните параметри и като резултат се получават равномерни покрития върху големи повърхности. И понеже теоретично е възможно всеки немагнитен материал да се използва за мишена и да се разпраши при тази процедура, при вакуумния метод съществува многообразия от покрития и комбинации. Ако работната среда е аргон се получават метални покрития, а при среда с кислород или азот - съответно оксиди и нитриди. Светлопропускливостта и цвета зависят от вида на покритието и дебелината му. Произведеното по този начин покритие се нарича магнетронно и може да бъде твърдо или меко. Недостатък на "мекото" покритие е, че не е така абразивоустойчиво, както твърдото. Това създава затруднения при транспортиране, но като се има предвид, че покритието е от вътрешната страна на стъклопакета, експлоатационните свойства на стъклото не се нарушават.
Типичен пример е трислойното нискоемисийно покритие, при което функционалният компонент е слой от сребро, злато или мед, разположен между два пласта калаен оксид. Последният гарантира добра адхезия на покритието към стъклото, като същевременно го предпазва от корозия. Дебелината на отделните слоеве се избира в съответствие с изискванията за светлопропускивост и исканите топлотехнически показатели.
Слънцезащитни и нискоемисийни стъкла
Слънцезащитните стъкла често се бъркат с нискоемисийните. Това е така, защото те също спадат към групата на селективните стъкла и техните специфични свойства също се дължат на покритието. Разликата идва от това, че слънцезащитните стъкла ограничават постъпването в помещението и на късовълнова слънчева радиация, като така намаляват общия топлинен товар на помещенията. |По този начин се предотвратява акумулирането на топлина, като се намаляват шансовете за прегряване и се облекчава работата на климатичната инсталация. Въпреки ограничаването на проникващата топлина, слънцезащитните стъкла осигуряват добра естествена осветеност. Голяма част от тях пропускат 65-75% от светлината и едва 30-35% от инфрачервените лъчи.
Според механизма на действие, слънцезащитните стъкла могат да се разделят на две групи - избирателно отразяващи и избирателно поглъщащи излъчването. Продуктите от първата група представляват безцветни или тонирани стъклени плоскости, върху едната страна на които в процеса на производство е нанесен тънък прозрачен слой от метални оксиди, керамични или полимерни съединения. Той определя свойството на стъклото да отразява по-голяма част от попадащите върху него лъчи. При поглъщащите излъчването стъкла активните съединения от покритието поглъщат значителна част от слънчевите лъчи. Практиката е показала, че ниския соларен фактор (s) винаги гарантира най-добра слънцезащита.
Способността на слънцезащитните стъкла да пропускат, поглъщат и отразяват светлината зависи основно от химичния състав на покритието, но когато той е еднакъв влияние оказва и дебелината.
Слънцезащитното стъкло се използва с особен успех при остъкляване на високи и средновисоки офис-сгради с големи стъклени фасади, административни и публични сгради, козирки и навеси, както при ново строителство, така и при реновация на съществуващи постройки. Много е уместно прилагането му в сгради с активно използване на климатични инсталации, защото значително облекчават работата на последните през горещите дни.
Особен интерес представляват така наречените соларни нискоемисийни стъкла, които са мултифункционални - комбинират функциите слънцезащита и топлозащита. Тяхното покритие е многослойно, включващо пластове от различни метали, разположени между устойчиви адхезионен и покривен слой. С използването им се постига максимална икономия на енергия, защото се намаляват както разходите за отопление през зимата, така и тези за охлаждане през топлите месеци.
Но не бива да се забравя, че стъклото е само един компонент от прозореца. Енергийните характеристики на целия модул може да се различават осезаемо от тези на стъклото. За да се постигне енергийна ефективност, трябва да се обърне внимание и на обрамчващия профил и зоната на връзка между двата елемента. В допълнение, в етапа на проектиране, преди да се пристъпи към избор на остъкляване е редно да се отчете площта на сградата, вида на системите за отопление и охлаждане и вида и дебелината на фасадната изолация. Всички тези фактори влияят върху избора на прозорец и при правилен подход осигуряват максимално пестене на енергия и комфорт на обитателите през целия експлоатационен период на сградата.27/09/2008 |
