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.

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.