Технология "Тепловое зеркало"

Опубликовано: 02.11.2018

Окно играет в жизни человека огромную роль. Оно обеспечивает визуальную связь с внешним миром, предоставляет возможность жить и трудиться в условиях естественного освещения. Кроме того, современное окно решает проблемы тепло-, воздухо- и звукозащиты.

Принцип работы «Теплового зеркала»

Уникальность «Зеркала» в том, что оно отражает тепло в сторону его источника. В летнее время, для того чтобы спасти помещение от жары, оно отражает тепло наружу, а зимой, наоборот, – внутрь помещения. Конструкция объединяет положительные характеристики двухкамерного остекления и низкоэмиссионного покрытия стекла, позволяя тем самым достичь высоких показателей термического сопротивления окон (близких по значениям к термическому сопротивлению стен).

1. Отражение внешнего излучаемого тепла;

2. Уменьшение прохождения прямого солнечного тепла;
3. Отражение внутреннего излучаемого тепла.

При реализации нового технического решения были учтены все особенности передачи тепловой энергии через светопрозрачные ограждающие конструкции. Такая передача осуществляется тремя основными способами: теплопроводностью, конвекцией и тепловым излучением.

Теплопроводность представляет собой перенос теплоты при непосредственном соприкосновении частиц тела, имеющих разные температуры. В чистом виде это часто происходит в обрамляющих элементах окна, например в деревянных рамах.

В остекленных же частях, за счет диффузии молекул какого‑либо газа, заполняющего межстекольное пространство, перенос энергии всегда сопровождается движением частиц газа из области с одной температурой в область с другой. Такое явление называют конвекцией.

Однако потери тепла с помощью теплопроводности и конвекции (примерно по 15%) невелики по сравнению с третьей составляющей теплообмена: тепловым излучением.

Тепловое излучение – это процесс передачи теплоты с помощью электромагнитных волн. Оно представляет собой превращение внутренней энергии тела в энергию излучения на поверхности тела, излучающего тепло, а также – превращение лучистой энергии в тепловую на поглощающей лучистое тепло поверхности.

Стремление к снижению передачи тепла с помощью излучения привело к созданию широко известных ныне низкоэмиссионных покрытий.

Однако «суперокнами» в публикациях последних лет все чаще называют оконные конструкции, в которых применен стеклопакет «Тепловое зеркало». И это не случайно.

Мембрана для отражения лучей

В стеклопакетах «Тепловое зеркало» («Heat Mirror») используется специальным образом обработанная пленка, которая натянута как мембрана между двумя стеклами. В результате создается двухкамерный стеклопакет, который имеет вес, толщину и прозрачность обычного однокамерного, но отличается от последнего высокими показателями термического сопротивления.

«Тепловое зеркало», в отличие от других способов защиты, значительно снижает тепловые потери и приток тепла через остекление, уменьшая как конвективную, так и лучевую теплопередачу. Изобретение позволяет поддерживать тепловое равновесие помещений круглый год при минимальном расходе энергии на отопление.

Кроме того, это еще и наиболее дешевая оконная продукция с точки зрения срока окупаемости понесенных затрат.

Натяжение одной или двух низкоэмиссионных пленок в межстекольном пространстве решает проблему громоздких оконных конструкций с трех- и четырехслойным остеклением, а в комбинации с аргоном или криптоном настолько повышает энергоэффективность окон, что они начинают выполнять уже не просто ограждающую, но и отопительную функцию.

Такое покрытие имеет от шести до двенадцати слоев атомарной толщины различных материалов и практически невидимо для глаза. При этом оно селективно отражает, поглощает или пропускает электромагнитные излучения волн различной длины. Характеристики покрытия заданы таким образом, что оно пропускает через стекло видимую часть света, но отражает инфракрасные (тепловые) и блокирует вредные ультрафиолетовые лучи.

Как защитить стекло?

В качестве основного компонента стеклопакета «Тепловое зеркало» используется оптическая полимерная (полиэтилентерафталантная пленка толщиной 75 мкм с низкоэмиссионным напылением (с примерной структурой: диэлектрик (30 нм)металл (10‑20 нм)диэлектрик (30 нм)металл и т. д.). Эти покрытия, количество которых колеблется от 8 до 12 – в зависимости от типа и функционального назначения пленки, – наносятся методом вакуумного магнетронного напыления для придания необходимых спектрально‑селективных свойств. Слои металлов (золото, серебро, оксид индия и др.) обеспечивают селективное пропускание электромагнитных волн в спектре излучения. А прозрачные для излучения слои диэлектрических покрытий защищают металлы от окисления. По сочетанию двух основных свойств – степень черноты (менее 0,05) и прозрачность в видимом диапазоне (более 80%) – некоторым пленкам «Soutwall Technologies» сегодня нет равных в мире.

Вследствие установки и натяжения только одной такой пленки в межстекольном пространстве не только отсекаются огромные (до 70%) потери теплоты путем излучения, но и уменьшается конвекция, что в совокупности увеличивает сопротивление теплопередаче конструкции остекления на 50%. Небольшой вес, нормативная светопрозрачность и звукозащитные качества дополняют техническую характеристику этой технологии.

В настоящее время изготавливаются и применяются примерно 12 видов пленки «Тепловое зеркало» – от прозрачной до бронзовой и золотистой. Например, пленка марки HM 88 и пленка с двусторонним покрытием марки ТС 88 – практически прозрачны и рассчитаны на применение в стеклопакетах в северных климатических зонах, где важны дополнительные теплопоступления от солнца для обогрева помещений.

Окна с пленкой могут выполнять роль пассивных гелиосистем. Для климатических условий стран со значительной солнечной нагрузкой интенсивность солнечных энергопоступлений на вертикальные поверхности конструкций зданий в отопительный период сопоставима с июльскими.

И для жары, и для стужи

Расчет теплового баланса показал, что, например, для стеклопакета «Тепловое зеркало» марки ТС 88 (при ориентации на юг) поступление тепла через вертикально расположенную светопрозрачную конструкцию в отопительный период (январь) превышают теплопотери. Поэтому применение таких стеклопакетов возможно в любых строительных сооружениях: они обеспечивают не только высокие теплозащитные характеристики, но и дополнительный обогрев помещений, а также защиту интерьера от выцветания. Это очень важно не только для жилых и общественных зданий, но и для аэропортов, музеев, памятников архитектуры, магазинов и ресторанов.

Стеклопакеты "Тепловое зеркало" (Heat Mirror) в офисном центре

Стеклопакеты с пленками марок HM 77, HM 66 и SC 75 обладают более высокой отражающей способностью и рекомендуются к применению в окнах на южных и западных фасадах с большой площадью остекления в зданиях, где требуется хорошая светопроницаемость и одновременно высокая солнцезащита. Это могут быть школы, больницы, музеи, библиотеки. Целесообразно также устанавливать такие стеклопакеты на вертикальных плоскостях теплиц, соляриев, зимних садов и оранжерей. Внешне стеклопакеты с пленками указанных марок похожи на HM 88, но обладают не меньшим солнцезащитным действием, чем матовые или затемненные стекла, которые часто используют в банках и торговых центрах.

В свою очередь стеклопакеты с пленками марок HM 55 и HM 44 обеспечивают еще большую степень солнцезащиты и применяются при наклонном остеклении нежилых зданий, где требуется более сильная солнцезащита и достаточная светопроницаемость – в оранжереях, помещениях с вертикальным остеклением, обращенных на юг и т. д.

Максимальной солнцезащитой и высокой степенью отражения обладают стеклопакеты с пленками марок HM 33 и HM 22. Именно поэтому они широко используются в крупных нежилых зданиях с естественным освещением, поступающим сквозь остекленные крыши, а также при наклонном остеклении соляриев для защиты от вредных излучений.

Особняком стоит класс пленок HPR, прозрачных с одной стороны и зеркальных с другой. Такие пленки могут защитить от посторонних глаз банк, офис и любое помещение на первом этаже, оставляя его сравнительно прозрачным изнутри.

Необходимо особо подчеркнуть и следующую особенность новой технологии. Вследствие уменьшения температурных колебаний возле окон с «Тепловым зеркалом» создаются благоприятные условия для роста комнатных растений. Последние зависят от количества и качества попадающего в помещение естественного света. Качество света зависит от способности остекления идентифицировать и пропускать именно полезные излучения (видимый свет и фотосинтетические активные излучения), контролируя при этом температурные напряжения и вредные излучения (инфракрасные и ультрафиолетовые). Чувствительные к длине волны излучений пленки «Тепловое зеркало» обеспечивают повышение качества света и – соответственно – комфортные условия для роста растений.

Небольшой вес, высокая отражающая способность в диапазоне инфракрасного (как коротковолнового, так и длинноволнового излучения), возможность выбора типов пленки с различными показателями светопропускания и солнцезащиты (в зависимости от характера климатических условий, уровня теплоизоляции окон, этажности и ориентации здания по сторонам света) позволяют говорить о том, что светопрозрачные конструкции со стеклопакетом «Тепловое зеркало» могут быть применены в различных точках планеты от Аляски до Саудовской Аравии.

Для чего нужна термическая изоляция?

Установка «Теплового зеркала» позволяет получить параметры термической изоляции, вдвое превосходящие таковые для окон с однокамерными стеклопакетами и намного превышающими параметры термического сопротивления тройного остекления или стеклопакетов с низкоэмиссионными стеклами. Учитывая то, что до 60% энергии отопления и кондиционирования зданий теряется через окна, параметры термической изоляции окон могут иметь огромное влияние на стоимость строительства и содержания сооружений. Затраты на установку «Тепловых зеркал» окупаются в процессе эксплуатации новых зданий за счет экономии на системах отопления и кондиционирования в течение трех-пяти лет, в то время как замена старых окон на окна с обычными однокамерными стеклопакетами окупается лишь за 15–20 лет.

Еще одним важным критерием для выбора остекления является показатель звукоизоляции. У «Теплового зеркала», в отличие от обычных двухстекольных стеклопакетов, он выше на 35% и более. Эта характеристика особенно важна для зданий, расположенных на основных магистралях городов и в районах, где работают устройства, создающие значительный шум.

Наконец, обычные стекла пропускают до 70% вредных ультрафиолетовых лучей. Распространенное мнение о том, что ультрафиолет, проходящий сквозь окна, обладает бактерицидными свойствами, не имеет под собой никакого научного обоснования. Фактически только высокие дозы жесткого облучения, которые достигаются при длительном воздействии кварцевых ламп, могут очистить помещение от некоторых видов бактерий.

Зато достоверно известно, что ультрафиолетовые лучи вызывают выцветание ковров, занавесей, картин и мебели.

Стекла с низкоэмиссионными покрытиями лишь до некоторой степени уменьшают вредное влияние ультрафиолета.

«Зеркала» же дают практически стопроцентную защиту. Поэтому их установка будет особенно актуальна для витрин магазинов с одеждой, мебелью и другими подверженными выцветанию изделиями, а также в остеклении библиотек, художественных галерей и музеев.

Связаться с нами >>>