Теплоизоляция окон и витражей

Теплоизоляция окон и витражей

На протяжении всей истории строительства окна с точки зрения теплоизоляции были самой уязвимой частью здания, т.к. окнам приходилось выполнять две противоположных функции:

пропускать как можно больше света;
защищать помещение от холода, ветра, дождя.
Удорожание энергоносителей явилось побудительным мотивом многочисленных исследований в сфере строительных технологий, где основное внимание уделено именно светопрозрачным конструкциям, как самым уязвимым элементам здания. В настоящее время развитие технологий достигло такого уровня, что через окна и витражи можно получать энергии от солнца больше, чем терять.

Теплоотражающие стекла

Конструкция стеклопакета в его первоначальном виде в настоящее время не соответствует европейским нормам по теплоизоляции. В современном европейском строительстве применяются стеклопакеты со стеклами, имеющими теплоотражающие покрытия.

Тепловой поток, проходящий через стеклопакеты, состоит из 3-х частей:

лучистого теплообмена (инфракрасного излучения);

теплопроводности;

конвекции (движения и перемешивания) газа между стеклами.

На лучистую составляющую теплового потока приходится 2/3 переносимого тепла, а на 2 других фактора — лишь 1/3. Тончайшее металлическое покрытие, нанесенное на поверхность оконного стекла, отражает лучистую составляющую теплового потока обратно внутрь помещения.

Металлическое напыление обладает свойствами светового фильтра, поэтому его называют «селективным», то есть избирательным. Оно пропускает коротковолновое излучение, в то время как для длинных волн (инфракрасного спектра) оно работает как тепловое зеркало, отражая большую часть излучения. Таким образом, теплоотражающее покрытие оставаясь прозрачным существенно снижает тепловые потери через окна.

Стекло с теплоотражающим селективным покрытием должно устанавливаться в стеклопакет 1-м со стороны помещения. Лишь в этом случае можно добиться желаемого эффекта.

Стеклопакеты с теплоотражающим стеклом необходимо заполнять инертным газом, например, аргоном, в противном случае из-за большой возросшей разности температур между внутренним и наружным стеклом внутри стеклопакета усиливается конвекция воздуха.

Теплоотражающие стекла получают нанесением на поверхность стекла тонким пленок из металлов и оксидов металлов напылением, химическим осаждением. В Европе, где стеклопакеты с селективным напылением стали стандартом, выпускаются стекла с теплоотражающими покрытиями из золота, серебра, меди, никеля, алюминия, хрома, титана и их оксидов.

Прозрачная теплоизоляция

Понятие прозрачной теплоизоляции (ПТИ) включает в себя целую группу светопрозрачных материалов: акриловую пену, капиллярное стекло, сотовый поликарбонат, аэрогели. Слой такого материала толщиной 20 мм имеет большее тепловое сопротивление, чем кирпичная стена толщиной в 2 кирпича (510 мм). Причины следующие:

все эти материалы имеют пористую или трубчатую структуру и примерно на 35% состоят из воздуха и, соответственно, обладают отличными теплоизоляционными свойствами;

из-за малого размера пор в ПТИ практически отсутствует конвекция;

все эти материалы практически непрозрачны для теплового излучения.

Наилучшими теплоизоляционными свойствами обладают аэрогели, в частности селикагель. Размер пор в селикагеле намного меньше длины световой волны видимого спектра, и вследствие малого рассеивания видимого света, образцы толщиной 12 мм на 10% прозрачнее обычного двухслойного остекления. На просвет селикагель имеет чуть желтоватый оттенок.

Прозрачную теплоизоляцию во избежание загрязнений заключают между двумя стеклами.

На Западе прозрачную теплоизоляция широко используют в стенах Тромба, т.к. она позволяет значительно снизить ночные потери тепла, накопленного в течение дня.