Стеклопакет

редактировать

Деревянный оконный профиль EURO 68 с изоляционным остеклением

Стеклопакет (IG) состоит из двух или более стекол оконные стекла разделены вакуумом или заполненным газом пространством для уменьшения теплопередачи через часть оболочки здания. окно с изоляционным стеклом обычно известно как двойное остекление или окно с двойным остеклением, тройное остекление или окно с тройным остеклением, или четырёхстворчатое остекление или четырехкамерное окно, в зависимости от того, сколько оконных стекол использовано в его конструкции.

Стеклопакеты (стеклопакеты) обычно изготавливаются из стекла толщиной от 3 до 10 мм (от 1/8 "до 3/8"). Более толстое стекло используется в особых случаях. В конструкции также может использоваться ламинированное или закаленное стекло. Большинство устройств производятся из стекла одинаковой толщины на обоих стеклах, но для специальных применений, таких как акустическое затухание или безопасность, может потребоваться включение в устройство стекла разной толщины.

A секционная диаграмма стационарного стеклопакета (IGU) с указанием соглашения о нумерации, используемого в этой статье. Поверхность № 1 обращена наружу, поверхность № 2 - это внутренняя поверхность внешней панели, поверхность № 3 - это внешняя поверхность внутренней панели, а поверхность № 4 - это внутренняя поверхность внутренней панели. Окно рамка помечено # 5, разделитель обозначен как # 6, пломбы показаны красным (# 7), внутренний откос находится на правая сторона (# 8) и внешний подоконник слева (# 9)
Содержание
  • 1 Двустворчатые и штормовые окна
  • 2 Прокладка
  • 3 Конструкция
  • 4 Тепловые характеристики
  • 5 Теплоизоляционные свойства
  • 6 Звукоизолирующие свойства
  • 7 Долговечность
    • 7.1 Растрескивание под действием теплового напряжения
  • 8 Оценка потерь тепла через стеклопакеты
  • 9 См. Также
  • 10 Ссылки
  • 11 Внешние ссылки
Двустворчатые и штормовые окна
Типичная установка стеклопакетов с рамками из ПВХ

Изоляционное стекло - это эволюция старых технологий, известных как окна и штормовые окна. В традиционных двойных окнах для разделения внутреннего и внешнего пространства использовалось одно остекление.

  • Летом оконный экран будет устанавливаться снаружи над двойным окном, чтобы не допустить животных и насекомых.
  • Зимой экран был удален и заменено на штормовое окно, которое создает двухслойное разделение между внутренним и внешним пространством, увеличивая изоляцию окон в холодные зимние месяцы. Для обеспечения вентиляции штормовое окно можно подвесить на съемных петлях и открыть с помощью складных металлических рычагов. Как правило, при открытых штормовых окнах экранирование было невозможно, хотя зимой насекомые обычно не активны.

Традиционные штормовые окна и экраны являются относительно трудоемкими и трудоемкими, требуя снятия и хранения штормовых окон весной. и переустановка осенью и хранение экранов. Вес большой рамы штормового окна и стекла делает замену верхних этажей высоких зданий сложной задачей, требующей многократного подъема по лестнице с каждым окном и попыток удерживать окно на месте, одновременно закрепляя зажимы по краям. Однако современные копии этих штормовых окон старого стиля могут быть выполнены со съемным стеклом на нижней панели, которое при желании можно заменить съемным экраном. Это избавляет от необходимости менять все штормовое окно в зависимости от времени года.

Изолированное остекление образует очень компактный многослойный сэндвич из воздуха и стекла, что исключает необходимость в ливневых окнах. Экраны также могут быть оставлены установленными круглый год с изолированным остеклением и могут быть установлены таким образом, чтобы разрешить установку и удаление изнутри здания, исключая необходимость подниматься по внешней стороне дома для обслуживания окон. Можно заменить изоляционное остекление на традиционные двойные рамы, хотя это потребует значительной модификации деревянного каркаса из-за увеличенной толщины сборки IG.

Современные оконные блоки с IG обычно полностью заменяют старые двухвесные блоки и включают другие улучшения, такие как лучшее уплотнение между верхним и нижним окнами, а также балансировка веса с пружинным управлением, которая устраняет необходимость в больших грузах внутри стены рядом с окнами, обеспечивая большую изоляцию вокруг окна и уменьшая утечку воздуха, обеспечивая надежную защиту от солнца и сохраняя в доме прохладу жарким летом и тепло зимой. Эти уравновешивающие механизмы с пружинным приводом также обычно позволяют верхней части окон поворачиваться внутрь, что позволяет очищать внешнюю поверхность стеклопакета изнутри здания.

Разделитель
Разделитель: 9,5 / 13,5 / 19,5 мм

Стекла разделены «разделителем». Прокладка, которая может быть типа теплая кромка, представляет собой деталь, которая разделяет два стекла в системе изоляционного стекла и герметизирует газовое пространство между ними. Первые прокладки были сделаны в основном из стали и алюминия, которые, по мнению производителей, обеспечивали большую долговечность, а их более низкая цена означает, что они остаются распространенными.

Однако металлические прокладки проводят тепло (если металл не улучшен термически), подрывая способность стеклопакета (IGU) снижать тепловой поток. Это также может привести к образованию воды или льда на дне герметичного блока из-за резкой разницы температур между окном и окружающим воздухом. Чтобы уменьшить теплопередачу через прокладку и повысить общие тепловые характеристики, производители могут делать прокладку из менее проводящего материала, например, из конструкционной пены. Прокладка из алюминия, которая также содержит высокоструктурный термобарьер, уменьшает конденсацию на поверхности стекла и улучшает изоляцию, что измеряется общим значением U.

  • Прокладка, уменьшающая тепловой поток в Конфигурации остекления также могут иметь характеристики звукопоглощения, когда внешний шум является проблемой.
  • Обычно прокладки заполнены или содержат осушитель для удаления влаги, захваченной в газовом пространстве во время производства, тем самым снижая точка росы газа в этом пространстве и предотвращение образования конденсата на поверхности №2 при падении температуры наружного стекла.
  • Появилась новая технология для борьбы с потерями тепла из традиционных распорных стержней, включая улучшения структурные характеристики и долговечность улучшенного металла (алюминий с термобарьером) и прокладок из пенопласта.
Конструкция

Стеклопакеты часто изготавливаются на заказ на заводских производственных линиях, но стандартно единицы ре также доступны. Размеры по ширине и высоте, толщину оконных стекол и тип стекла для каждого стекла, а также общую толщину устройства должны быть предоставлены производителю. На сборочной линии прокладки определенной толщины нарезаются и собираются до необходимой общей ширины и высоты и заполняются осушителем. По параллельной линии стекла разрезаются по размеру и промываются, чтобы они были оптически прозрачными.

Примеры современных пластиковых и деревянных оконных профилей с изоляционным остеклением

Клейкий герметик (полиизобутилен ) наносится на поверхность распорки с каждой стороны, и стекла прижимаются к распорке. Если агрегат заполнен газом, в прокладке собранного агрегата просверливаются два отверстия, прикрепляются линии для вытяжки воздуха из пространства и его замены (или оставления только вакуума) желаемым газом. Затем линии удаляются и отверстия закрываются для удержания газа. Более современный метод заключается в использовании газового наполнителя онлайн, который избавляет от необходимости сверлить отверстия в проставке. Затем блоки герметизируются с краевой стороны с использованием либо полисульфида, либо силиконового герметика, либо аналогичного материала для предотвращения попадания влажного наружного воздуха в блок. Осушитель удаляет следы влаги из воздушного пространства, так что вода не появляется на внутренних поверхностях (без конденсации) стеклянных окон, обращенных к воздушному пространству, в холодную погоду. Некоторые производители разработали специальные процессы, которые объединяют прокладку и осушитель в единую систему нанесения.

Изоляционное остекление, состоящее из двух стеклянных панелей, соединенных вместе в единое целое с уплотнением между краями окон, было запатентовано в США Томасом Стетсоном в 1865 году. Оно было преобразовано в коммерческое предприятие продукт в 1930-х годах, когда было подано несколько патентов, и продукт был объявлен компанией Libbey-Owens-Ford Glass в 1944 году. Их продукт продавался под торговой маркой Thermopane, которая была зарегистрирована как торговая марка в 1941 году. Thermopane технология существенно отличается от современных стеклопакетов. Две стеклянные панели были сварены вместе с помощью стеклянного уплотнения, а расстояние между двумя панелями составляло менее 0,5 дюйма (1,3 см), типичного для современных устройств. Торговая марка Thermopane вошла в словарь стекольной промышленности как обобщенный товарный знак для любого стеклопакета.

Тепловые характеристики

Определяется максимальная изоляционная эффективность стандартного стеклопакета. по толщине пространства. Как правило, большинство герметичных блоков достигают максимальных значений изоляции при использовании пространства 16–19 мм (0,63–0,75 дюйма) при измерении в центре стеклопакета.

Толщина стеклопакета - это компромисс между максимальным значением изоляционной способности и способностью системы обрамления, используемой для переноски устройства. Некоторые системы остекления жилых и большинства коммерческих помещений могут вместить идеальную толщину стеклопакета. Проблемы возникают с использованием тройного остекления для дальнейшего снижения потерь тепла в стеклопакете. Сочетание толщины и веса приводит к тому, что блоки становятся слишком громоздкими для большинства систем остекления жилых или коммерческих помещений, особенно если эти стекла содержатся в подвижных рамах или створках.

Этот компромисс не применяется к стеклу с вакуумной изоляцией (VIG) или остеклению с вакуумированием, поскольку потери тепла из-за конвекции устраняются, оставляя радиационные потери и проводимость через краевое уплотнение и необходимые опорные стойки в области лица. В этих установках VIG большая часть воздуха удаляется из пространства между стеклами, оставляя почти полный вакуум. Установки VIG, которые в настоящее время представлены на рынке, герметично закрыты по периметру стеклом для припоя, то есть стеклянная фритта (порошковое стекло), имеющая пониженную температуру плавления, нагревается для соединения компонентов. Это создает стеклянное уплотнение, которое испытывает возрастающие нагрузки при увеличении разницы температур в устройстве. Это напряжение может ограничивать максимально допустимый перепад температур. Один производитель рекомендует 35 ° C. Столбы, расположенные близко друг к другу, необходимы, чтобы укрепить остекление и противостоять атмосферному давлению. Расстояние между столбами и диаметр ограничивали изоляцию, достигаемую конструкциями, доступными с 1990-х годов, до R = 4,7 ч · ° F · фут2 / БТЕ (0,83 м2 · К / Вт), не лучше, чем высококачественные стеклопакеты с двойным остеклением. Последние продукты заявляют о производительности R = 14 ч · ° F · фут2 / БТЕ (2,5 м2 · К / Вт), что превышает показатели стеклопакетов с тройным остеклением. Необходимые внутренние стойки исключают приложения, в которых желателен беспрепятственный обзор через стеклопакет, например, большинство жилых и коммерческих окон, а также охлаждаемые витрины для пищевых продуктов.

Вакуумная технология также используется в некоторых непрозрачных изоляционных продуктах, называемых панелями с вакуумной изоляцией.

Более старый способ улучшить изоляционные характеристики - заменить воздух в помещении. с более низкой теплопроводностью газа. Конвективная теплопередача газа является функцией вязкости и удельной теплоемкости. Одноатомные газы, такие как аргон, криптон и ксенон, часто используются, поскольку (при нормальных температурах) они не переносят тепло при вращении режима, что приводит к более низкой теплоемкости, чем у многоатомных газов. Аргон имеет теплопроводность 67% от теплопроводности воздуха, криптон имеет примерно половину проводимости аргона. Аргон составляет почти 1% атмосферы и выделяется при умеренных затратах. Криптон и ксенон - это всего лишь следовые компоненты атмосферы и очень дороги. Все эти «благородные» газы нетоксичны, прозрачны, не имеют запаха, химически инертны и коммерчески доступны из-за их широкого применения в промышленности. Некоторые производители также предлагают гексафторид серы в качестве изоляционного газа, особенно для звукоизоляции. У него всего 2/3 проводимости аргона, но он стабильный, недорогой и плотный. Однако гексафторид серы - чрезвычайно мощный парниковый газ, который способствует глобальному потеплению. В Европе SF. 6подпадает под действие директивы по фторсодержащим газам, которая запрещает или контролирует его использование для нескольких приложений. С 1 января 2006 года SF. 6запрещен как индикаторный газ и во всех приложениях, кроме высоковольтных распределительных устройств.

. В целом, более эффективен заполняющий газ при его оптимальной толщине., тем тоньше будет оптимальная толщина. Например, для криптона оптимальная толщина меньше, чем для аргона, и для аргона меньше, чем для воздуха. Однако, поскольку сложно определить, смешался ли газ в стеклопакете с воздухом во время производства (или смешался ли он с воздухом после установки), многие конструкторы предпочитают использовать более толстые зазоры, чем было бы оптимально для заполняющего газа, если бы он были чистыми. Аргон обычно используется в стеклопакете, поскольку он наиболее доступен по цене. Криптон, который значительно дороже, обычно не используется, за исключением производства очень тонких стеклопакетов или тройных стеклопакетов с чрезвычайно высокими эксплуатационными характеристиками. Ксенон нашел очень мало применения в стеклопакетах из-за стоимости.

Теплоизолирующие свойства

Эффективность изолированного стекла может быть выражена как R-значение. Чем выше значение R, тем больше сопротивление теплопередаче. Стандартный стеклопакет, состоящий из прозрачных стекол без покрытия (или светильников) с воздухом в полости между огнями, обычно имеет значение R 0,35 К · м / Вт.

При использовании US обычных единиц, практическое правило в стандартной конструкции стеклопакета состоит в том, что каждое изменение в компоненте стеклопакета приводит к увеличению на 1 R-значение эффективности блока.. Добавление газообразного аргона увеличивает эффективность примерно до R-3. Использование стекла с низким коэффициентом излучения на поверхности №2 добавит еще одно значение R. Правильно спроектированные стеклопакеты с тройным остеклением и покрытиями с низким коэффициентом излучения на поверхностях №2 и №4, заполненные газообразным аргоном в полостях, позволяют получить стеклопакеты с показателем R до R-5. Некоторые стеклопакеты с вакуумной изоляцией (VIGU) или многокамерные стеклопакеты, использующие пластиковые пленки с покрытием, дают R-значения до R-12,5

Дополнительные слои остекления обеспечивают возможность для улучшенной изоляции. В то время как стандартное двойное остекление является наиболее широко используемым, тройное остекление не является редкостью, а четырехсекционное остекление производится для очень холодных сред, таких как Аляска. Доступно даже пяти- и шестистепенное остекление (четыре или пять полостей) - с коэффициентами изоляции средней части, эквивалентными стенам.

Звукоизолирующие свойства

В некоторых ситуациях изоляция относится к подавление шума. В этих условиях большое воздушное пространство улучшает качество шумоизоляции или класс передачи звука. Асимметричное двойное остекление с использованием стекла разной толщины вместо обычных симметричных систем (одинаковая толщина стекла используется для обоих источников света) улучшит акустические характеристики затухания стеклопакета. Если используются стандартные воздушные пространства, гексафторид серы можно использовать для замены или увеличения инертного газа и улучшения характеристик шумоподавления.

Другие варианты материала остекления влияют на акустику. Наиболее широко используемые конфигурации остекления для звукопоглощения включают многослойное стекло с различной толщиной промежуточного слоя и толщиной стекла. Включение структурной, термически улучшенной алюминиевой термобарьерной воздушной прокладки в изоляционное стекло может улучшить акустические характеристики за счет снижения передачи внешних источников шума в системе окон.

Проверка компонентов системы остекления, включая материал воздушного пространства, используемого в изоляционном стекле, может гарантировать общее улучшение передачи звука.

Долговечность

Срок службы стеклопакетов зависит от качества используемых материалов, размера зазора между внутренней и внешней панелями, разницы температур, качества изготовления и места установки как с точки зрения направления облицовки. и географическое положение, а также лечение, которое получает подразделение. Стеклопакеты обычно служат от 10 до 25 лет, а окна, обращенные к экватору, часто служат менее 12 лет. На стеклопакеты обычно предоставляется гарантия на срок от 10 до 20 лет в зависимости от производителя. При изменении стеклопакетов (например, при установке солнцезащитной пленки) производитель может аннулировать гарантию.

Альянс производителей стеклопакетов (IGMA) провел обширное исследование для характеристики отказов промышленных стеклопакетов за 25-летний период.

Для стеклопакетов стандартной конструкции конденсат собирается между слоями стекла, когда уплотнение по периметру выходит из строя и когда влагопоглотитель становится насыщенным, и, как правило, его можно устранить только путем замены стеклопакета. Отказ уплотнения и последующая замена приводят к значительному увеличению общих затрат на содержание стеклопакетов.

Большая разница температур между внутренним и внешним стеклом вызывает нагрузку на клеи для разделителей, которые в конечном итоге могут выйти из строя. Агрегаты с небольшим зазором между стеклами более склонны к выходу из строя из-за повышенного напряжения.

Изменения атмосферного давления в сочетании с влажной погодой в редких случаях могут в конечном итоге привести к заполнению промежутка водой.

Гибкие уплотняющие поверхности, препятствующие проникновению внутрь оконного блока, также могут быть повреждены, порваны или повреждены. Замена этих уплотнений может быть затруднена или невозможна из-за того, что окна IG обычно используют экструдированные швеллерные рамы без крепежных винтов или пластин. Вместо этого краевые уплотнения устанавливаются путем вдавливания односторонней гибкой кромки в форме стрелки в прорезь на экструдированном канале, и часто их невозможно легко извлечь из экструдированной прорези для замены.

В Канаде с начала 1990 года есть несколько компаний, предлагающих обслуживание вышедших из строя стеклопакетов. Они обеспечивают открытую вентиляцию атмосферы путем сверления отверстий в стекле и / или распорке. Этот раствор часто устраняет видимый конденсат, но не может очистить внутреннюю поверхность стекла и пятна, которые могли возникнуть после длительного воздействия влаги. Они могут предложить гарантию от 5 до 20 лет. Это решение снижает изоляционные свойства окна, но может быть «зеленым» решением, когда окно все еще находится в хорошем состоянии. Если стеклопакет заполнен газом (например, аргоном, криптоном или смесью), газ рассеивается естественным образом, и значение R.

С 2004 года также есть компании, предлагающие такой же процесс восстановления вышедших из строя стеклопакетов в Великобритании, и есть одна компания, предлагающая восстановление вышедших из строя стеклопакетов в Ирландии с 2010 года.

Растрескивание под термическим напряжением

Растрескивание под термическим напряжением не отличается для изолированного и неизолированного остекления. Разница температур по поверхности стеклянных панелей может привести к растрескиванию стекла. Обычно это происходит, когда стекло частично затемнено и одна часть нагревается солнечным светом. Тонированное стекло увеличивает нагрев и термическое напряжение, в то время как отжиг снижает внутреннее напряжение, создаваемое стеклом во время производства, оставляя больше прочности для сопротивления термическому растрескиванию.

Тепловое расширение создает внутреннее давление или напряжение, когда расширяющийся теплый материал сдерживается более холодным материалом. Трещина может образоваться, если напряжение превышает прочность материала, и трещина будет распространяться до тех пор, пока напряжение на вершине трещины не станет ниже прочности материала. Обычно трещины возникают и распространяются от узкой заштрихованной кромки реза, где материал непрочен, а напряжение распространяется на небольшой объем стекла по сравнению с открытой площадью. Толщина стекла не оказывает прямого влияния на термическое растрескивание окон, поскольку термическое напряжение и прочность материала пропорциональны толщине. Хотя более толстое стекло будет иметь большую прочность после выдерживания ветровых нагрузок, это обычно является существенным фактором для больших стеклопакетов на высоких зданиях, а ветер улучшает отвод тепла. Повышенная стойкость к растрескиванию за счет более толстого остекления в обычных жилых и коммерческих помещениях является более надежным результатом использования закаленного стекла в соответствии со строительными нормами безопасности, требующими его использования для снижения тяжести травм при разбивании. Напряжения на режущей кромке должны быть уменьшены путем отжига перед отпуском, что устраняет концентрации напряжений, возникающие во время резки стекла, и это значительно увеличивает напряжение, необходимое для возникновения трещины от края. Стоимость обработки закаленного стекла намного превышает разницу в стоимости между стеклом 1/8 дюйма (3 мм) и материалом 3/16 дюйма (5 мм) или 1/4 дюйма (6,5 мм), что побуждает стекольщиков предлагать заменить потрескавшееся остекление. с более толстым стеклом. Это также может помочь избежать раскрытия покупателю того, что изначально следовало использовать закаленное стекло.

Оценка теплопотерь от стеклопакетов

Учитывая тепловые свойства створки, рамы, и подоконник, а также размеры остекления и тепловые свойства стекла, скорость теплопередачи для данного окна и набора условий могут быть рассчитаны. Ее можно рассчитать в кВт (киловаттах), но более полезно для расчета рентабельности может быть выражено как кВт-ч в год (киловатт-часы в год), исходя из типичных условий в течение года для данного места.

Стеклянные панели в окнах с двойным остеклением передают тепло в обоих направлениях посредством излучения через остекление за счет теплопроводности и через зазор между стеклами за счет конвекции, за счет теплопроводности через раму, а также за счет проникновения уплотнений по периметру и уплотнения рамы в здание. Фактические расценки будут варьироваться в зависимости от условий в течение года, и, хотя использование солнечной энергии может быть весьма желательным зимой (в зависимости от местного климата), летом это может привести к увеличению затрат на кондиционирование воздуха. Нежелательную теплопередачу можно уменьшить, например, используя занавески ночью зимой и солнцезащитные козырьки летом летом. Пытаясь провести полезное сравнение альтернативных оконных конструкций, Британский совет по рейтингам окон определил «рейтинг энергопотребления окна» WER, варьирующийся от A для наилучшего до B и C и т. Д. При этом учитывается комбинация потерь тепла. через окно (значение U, обратное R-значение ), солнечное усиление (значение g) и потери из-за утечки воздуха вокруг рамы (значение L). Например, окно с рейтингом A в типичный год будет получать столько тепла от солнечной энергии, сколько теряет по другим причинам (однако большая часть этого выигрыша будет происходить в летние месяцы, когда жильцам здания может не понадобиться тепло.). Это обеспечивает более высокие тепловые характеристики, чем обычная стена.

См. Также
Ссылки
  • Справочник по химии и физике, 62ed, CRC Press, ISBN 0-8493-0462-8
Внешние ссылки
  • СМИ, связанные с Изолированное остекление на Wikimedia Commons
  • Архитектура Windows Doors Australia
  • Graham Machin [1pting Windows Doors Staffordshire
Последняя правка сделана 2021-05-24 03:41:40
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте