Застосування скла у сучасному будівництві
А.Б. Жималів, канд. техн. наук
Тепловідбивне скло – це скло з плівковими покриттями, що відображає сонячну та теплову радіацію. Воно підрозділяється на сонцезахисне (рефлектне) та низькоемісійне скло. На ринку скла розрізняють рефлектні та низькоемісійні скла з м'якими та твердими покриттями. Комерційне виробництво великогабаритного рефлектного та низькоемісійного скла будівельного призначення стало можливим з появою розробок та впровадженням рентабельних високопродуктивних технологічних процесів їх отримання – це вакуумні (м'які покриття) та піролітичні методи нанесення покриттів на стрічки флоат-скла (тверді покриття). Рефлектне скло - це скло з плівковими покриттями, що відображає сонячну область спектру і захищає будівлі від підвищеної інсоляції. Вони запобігають перегріву в приміщенні в літній час, знижують витрату енергії системами кондиціонування і завдяки своїм дзеркальним покриттям та різним варіантам скління значно змінюють вигляд будівель та міст. Рефлектне скло має покриття з оксидів перехідних металів (тверді покриття), оксидів, нітридів металів або металеві плівки, сплави металів (м'які покриття). В даний час існує великий вибір скла з сонцезахисними покриттями, що відбивають, що відрізняються своїми оптичними характеристиками (табл. 2). Вони можуть мати різний колір у світлі, що проходить і відображається, що важливо враховувати при установці скла з покриттями в системи скління. Низькоемісійне скло – це скло з плівковими покриттями, що відображає теплові промені довгохвильового діапазону і за рахунок цього значно підвищує опір теплопередачі скла і, відповідно, значно знижує тепловтрати через віконні отворизимовий час.
Низькоемісійне скло вважають однією з найбільших розробок у промисловості листового скла в останні десятиліття. Широке застосування знайшли низькоемісійне скло з прозорими напівпровідниковими оксидними плівками олова, індія (тверді покриття) і скла з багатошаровими металевими та просвітлюючими покриттями (м'які покриття). З металів використовується переважно срібло, золото. В якості захисних і просвітлюючих покриттів використовуються частіше оксиди, нітриди вісмуту, цинку, кремнію. Використання золота і срібла як тепловідбивного покриття обумовлено фізико-хімічними властивостями зазначених металів, що забезпечують високе відображення у видимій та ІЧ-області сонячного та довгохвильного діапазону при збереженні світлопропускання до 40 % (без покриттів, що просвітлюють). Таким чином, низькоемісійне скло з металевими покриттями є одночасно рефлектним склом. Основною характеристикою скла з низькоемісійним покриттям є коефіцієнт теплової емісії. Значення цього коефіцієнта для скла з твердим покриттям зазвичай становить 0,15-0,18, для скла з м'яким покриттям - 0,03-0,15 (для звичайного флоат-скла
0,84). Рефлектне скло з м'якими покриттями і низькоемісійне скло використовується в пакетному і багатошаровому варіанті скління. Для низькоемісійного скла покриття має бути на внутрішньому склі у бік міжскляного простору. Рефлектне скло з твердим покриттям може використовуватися і в одинарному склінні плівкою назовні. Ринкова частка тепловідбивного скла з покриттями у склінні вікон становить у Європі 50 %, у США – 30 %. Потенціал українського ринку енергоефективних вікон та скління за деякими даними оцінюється не менше ніж 35 млн кв. м/рік[2]. Високоефективне рефлектне і низькоемісійне скло виробляють провідні скляні фірми світу, причому такі фірми як Pilkington (Великобританія), PPG (США), Saint Gobain (Франція) мають обладнання і виробляють плівкове енергозберігаюче скло як з твердими, так і м'якими покриттями широкого асортименту (табл. 2). ВАТ «Саратовський інститут скла» освоїв виробництво і вийшов на ринок скла з новими видами продукції – рефлектним та низькоемісійним склом з м'якими покриттями, виробленими сучасним високопродуктивним вакуумним методом за технологією фірми «BOC Coating Technology» (США). Використання цих стекол дозволяє значно розширити можливості дизайну будівель і забезпечити світлопропускання конструкції відповідно до СНиП і теплопередачі. Новим видом високоефективного сонцезахисного скління є комбіновані скла, що є теплопоглинаючими стеклами з нанесеними на них сонцезахисними плівками. Таке скло має знижене світлопропускання та підвищені сонцезахисні властивості. Їх використовують, в основному, як облицювальні панелі та в стрічковому склінні будівель. Найбільш ефективним варіантом склоконструкцій, в яких використовуються рефлектні, низькоемісійні та звичайні стекла, є склопакети. Склопакет – герметична склоконструкція, що складається з двох і більше стекол, відокремлених один від одного спеціальними профілями-розпірками різної ширини, зазвичай від 6 до 18 мм. По периметру склопакет ущільнений водостійким непроникним полімерним матеріалом. Склопакети можуть бути одно- або двокамерними. Завдяки своїй герметичній конструкції склопакети мають вищі в порівнянні з подвійним (однокамерний склопакет) та потрійним (двокамерний склопакет) скліннямтепло- та звукоізоляційні характеристики. Використання ж у них спеціальних стекол, сонце- і тепловідбиваючих, а також заповнення міжскляного простору газом (аргоном) значно підвищують їх експлуатаційні характеристики та розширюють сфери використання. За кордоном у зв'язку з енергетичною кризою наприкінці 70-х та на початку 80-х рр. н. були розроблені та впроваджені у масовому виробництві склопакети з опором теплопередачі до 0,65 (м2 0С)Вт, а до початку 90-х рр. - 0,75-0,95 (м2 0С) Вт. Опір теплопередачі склопакетів, що виробляються зараз у США та країнах західної Європи, досягає 1,6–2 (м2 0С)Вт [3]. З огляду на актуальність проблеми підвищення рівня теплозахисту скління сучасних будівель, Саратівський інститут скла активізував роботи в галузі енергозберігаючого скла та склопакетів. В даний час ми здійснюємо випуск цієї продукції на обладнанні фірми Peter Lisec (Австрія). Інститут виробляє одно- та двокамерні склопакети різноманітних конструкцій та з різними по ширині міжскляними просторами (від 6 до 18 мм). У ВАТ «Саратовський інститут скла» склопакети виготовляються із звичайного флоат-скла, а також з використанням низькоемісійного, рефлектного, теплопоглинаючого, загартованого скла. Склопакет з одним низькоемісійним склом дозволяє зменшити втрати тепла з будівлі порівняно зі склопакетом із звичайного флоат-скла в 1,4 рази. Останнім часом в Україні для будівельних цілей все більше стали застосовувати безпечні види скління - загартоване і великогабаритне багатошарове архітектурне скло. Багатошарове архітектурне скло проводиться шляхом склеювання двох або більше листів скла за допомогою полівінілбутиральної плівки (ПВБ) під впливом високих температур та тиску. Багатошарове скловідрізняється тривалим терміном служби та високими експлуатаційними якостями. Багатошарове скло – чудовий травмобезпечний, шумо- та звукоізоляційний скломатеріал. Крім того, воно захищає приміщення від шкідливого впливу ультрафіолетових променів. В даний час багатошарове скло успішно використовується в теплицях і ботанічних садах, а також як зенітні ліхтарі, скляні дахи зимових садів, криті пішохідні зони, для скління спортивних споруд. Одним із прикладів є перескління верхнього освітлення захисних ліхтарів Ермітажу Саратовським інститутом скла, де був використаний гнутий триплекс зі світлорозсіювальною плівкою. Плівка ПВБ випускається різної колірної гами. Тонована плівка ПВБ знижує пропускання сонячної енергії і, таким чином, нагрівання приміщення істотно покращує дизайн будівлі. При цьому багатошарове скло не спотворює колірне сприйняття навколишнього середовища. Багатошарове скло класів захисту А1, А2 завтовшки 10–13 мм встановлюється на промислових, житлових та громадських будівлях, які не мають значних матеріальних цінностей (продовольчі магазини, ресторани, бари, офіси, виробничі цехи). Багатошарове скло класу захисту А2, А3 товщиною 13–18 мм встановлюється на будинках з цінностями високої споживчої вартості (музеї, картинні галереї, ювелірні та магазини зброї тощо). Одним із найбільших виробників даного скла є ВАТ «Саратовскло», яке виробляє його на імпортному устаткуванні, а також «Салаватскло», «Борський скляний завод», «Саратовський інститут скла» та ін. З огляду на світовий досвід застосування скла Ми вважаємо, що найближчим часом у нас в Україні архітектурно-будівельне скло різного функціонального призначення стане одним з домінуючих.компонентів в архітектурі, так як воно забезпечує екологічну чистоту, сучасний дизайн і стиль, дозволяє застосовувати найрізноманітніші архітектурно-світлові рішення в прозорих конструкціях будівель, споруд, малих архітектурних форм, в оздобленні приміщень. В даний час в Україні є достатньо потужностей для отримання сучасного будівельного скла та забезпечення міст України найрізноманітнішою скляною продукцією, що дозволяє зберегти тепло, підвищити комфортність і безпеку приміщень і змінити вигляд наших міст. При цьому вся продукція за якістю відповідає найвищим світовим стандартам.