Стеклопакет - подробное описание

Стеклопакет — изделие из двух или более стекол (чаще всего 3х), герметично соединенных друг с другом при помощи дистанционной рамки, а также внутреннего и внешнего герметиков, образующих замкнутую полость, заполненную осушенным воздухом или инертными газами. Промышленное производство первых стеклопакетов началось в 1934г в Германии и применялись для остекления железнодорожных вагонов. Сейчас по технологии производства стеклопакетов, имеющих двойную герметизацию, изготавливаются около 90% современных стеклопакетов.

Производство стеклопакетов

На первом этапе на дистанционную рамку наносят бутиловый герметик и заполняют рамку осушителем (молекулярным ситом), поглощающим влагу из воздушной прослойки. Далее, рамки с герметиком помещаются между стекол, и конструкция склеивается.

На втором этапе наносится внешний герметик. Это — или эластичные двухкомпонентные полисульфидные герметики (бутил и тиокол), или однокомпонентные герметики на основе синтетического каучука.

Безусловно, на солидных производствах все операции по нанесению герметиков делаются автоматически, а не вручную.

Осушитель (молекулярное сито) обезвоживает воздух, находящийся внутри стеклопакета, и устраняет возможность выпадения конденсата между стеклами. Отсюда следует - что появление конденсата в межстекольном пространстве стеклопакета в процессе эксплуатации говорит о появлении там "влажного" воздуха. Происходит это при его разгерметизации, и при гарантийном случае (если стекло не разбито, например) замена производится бесплатно. Если говорить о рынке окон вообще - то появление конденсата в пакете может быть и в результате отклонений от норм (грубых нарушений) при его изготовлении — отсутствие осушителя или, чаще всего, неполной герметизации.

На этих фото - "неправильные" стеклопакеты, которые мы обнаружили в новостройке!

Так называемое «узкое место» стеклопакета — это краевая зона (контур примыкания стекол к дистанционной рамке). Из-за дешевого оборудования или не соблюдения технологии, что сплошь и рядом бывает на небольших или «молодых» предприятиях, в краевой зоне сначала могут образовываться микротрещины или сколы, которые в готовом стеклопакете скрыты герметиком, но они как клинья будут разрушать стекло, разрывая его. Второй причиной разрушения стеклопакета, которое начинается с краю, является локальное температурное растягивающее напряжение и перепады давления. Для компенсации напряжений в краевой зоне необходим герметик с высоким модулем упругости, который хорошо воспринимает растягивающие усилия. Следовательно, применение высококачественного герметика очень важно, т. к. существенным недостатком недорогих герметиков следует считать их размягчение при нагревании под воздействием солнечной радиации.

Ну, если составом герметиков интересуется не каждый потенциальный покупатель, то уж о том, чье стекло использует компания, спрашивают все.

В соответствии со свойствами стекла и областью его применения стекло разделено на группы — марки. Сначала, следует понять, что стекло различных марок выходит с одной линии. На выходе осуществляется контроль, и если стекло соответствует по качеству марке М1, его кладут в ящик с надписью М1, если — М2, то в ящик с надписью М2 и т. д. Всего восемь марок.

Чем ниже цифра в марке стекла — тем выше его качество, меньше дефектов (пороков) на единице поверхности, тем более качественные и ответственные конструкции им можно остеклять, лучше его физические и оптические свойства. Самое высококачественное остекление светопрозрачных конструкций производится как правило из оконного полированного стекла 2,0 — 6,0мм марки М1.

Качество стекол, выпускаемых нашими заводами, очень различно. Лучшим российским стеклом признано стекло завода г. Бор (Нижегородская область). На заводе стоит единственное в нашей стране оборудование германской фирмы Granzenbah стоимостью около 1 млн. долл., которое имеет мощность до 500 тонн стекла в сутки. Проект профинансирован инвестором Борского стекольного завода — бельгийским концерном Glaverbell, который владеет в общей сложности 25% акций предприятия. Сумма инвестиционной программы, рассчитанной на 5 лет, составляет 110 млн. долл. Вряд ли какой другой стекольный завод СНГ может по качеству составить конкуренцию Борскому.

В настоящее время Борский стекольный завод занимает 25% российского стекольного рынка, в производстве «триплекса» — 65%, в выпуске стекла М1, применяемого в стеклопакетах и авто — 94%.

Все компании заявляют, что изготавливают стеклопакеты исключительно из полированного стекла марки М1 Борского завода. Как понять какое стекло Вам привезли? Формально, по ГОСТу, для М1 допускается до четырех пороков на кв. м., а расстояние между ними должно быть не меньше 300мм.

Стекло марки М1 Борского завода практически не содержит пороков, и если на привезенном окне царапина или какое-то вкрапление мозолит Вам глаза, то, скорее всего, это стекло марки М2. Если же картинка за окном «плывет», когда Вы смотрите на стекло под углом 450, то это — стекло марки М3. В любом из вышеперечисленных случаев, если обнаружен дефект, уважающая себя фирма заменит стеклопакет, не ссылаясь на нормы ГОСТа, а на производстве у крупных фирм есть собственная служба контроля, которая отбракует лист с дефектом еще на этапе резки.

Классификация cтеклопакетов

Теперь пора поговорить о классификации стеклопакетов. В зависимости от теплотехнических, звукоизоляционных и других требований, в стеклопакете могут использоваться два или три стекла. Стеклопакеты классифицируются по количеству воздушных камер на однокамерные (два стекла) и двухкамерные (три стекла). В стеклопакете в самых разнообразных комбинациях могут быть установлены различные стекла, как по толщине, так и по их свойствам. Различают энергосберегающие, антирезонансные, солнцезащитные, антивандальные и другие виды стеклопакетов.

Очень важно при изготовлении стеклопакета правильно определить местоположение и ориентацию стекол со специальными свойствами. В случае использования низкоэмиссионных (энергосберегающих) стекол, такие стекла устанавливаются как внутренние, при этом поверхность с покрытием обязательно должна находиться внутри стеклопакета. Солнцезащитные стекла рекомендуется устанавливать как внешнее стекло. Кроме того, Вам могут предложить заполнить межстекольное пространство инертными газами. В маркировке стеклопакета указывают толщину и тип стекол, ширина дистанционных рамок, тип газа, используемый для их заполнения (по умолчанию — воздух).

Итак, обо всем по порядку.

Первое, что волнует Вас при выборе стеклопакета — тепло, т. е. теплоизоляция.

Понятие «базовый стеклопакет» существует во всех компаниях. У нас он имеет формулу 4-14-4-14-4 (три стекла по 4мм толщиной и дистанционная рамка по 14мм между ними — общая толщина стеклопакета 40мм). Окно Salamander с этим стеклопакетом имеет приведенный коэффициент сопротивления теплопередаче 0,66 м2°С/Вт, и снижает уровень наружного шума примерно на 34 Дб.

РИС-1 Стеклопакет 2х-камерный с к-стеклом. Огонёк зажигалки отражается от каждой поверхности каждого стекла. Таким образом видим - в стеклопакете - три стекла. Дальнее от нас стекло имеет низкоэмиссионное покрытие на внутренней стороне. Отражение имеет другой цвет. Цвет может несколько отличаться в зависимости от типа покрытия. Когда стеклопакет будет стоять в окне - к-стекло будет первым из помещения.

Главное, что должны знать заказчики окон «по обе стороны среднего образования»- это нормативная величина приведенного коэффициента сопротивления теплопередаче, равная 0,55м2°С/Вт, ее установили Московские Государственные Строительные Нормы и Правила. Такой уровень теплозащиты легко обеспечивают такие наши стеклопакеты, как двухкамерный (разумеется, если воздушные прослойки шире 6мм, еще лучше, если они различной ширины, например, 4—12-4—16-4) или однокамерный стеклопакет с энергосберегающим k-стеклом (4—32-4 k-glass + аргон). В этих случаях (при условии нормального влажностного режима внутри помещения — до 55%) вероятность запотевания существенно уменьшается даже при низкой наружной температуре.

Правда, долго работая с заказчиками, приходилось не редко слышать жалобы, что после установки изделий с к-стеклом, комнатные растения и цветы расти стали хуже, листья становились блеклыми, появлялась плесень. Кроме этого, как правило, при замене окон хочется еще и отгородиться от шума большого города, а по уровню звукоизоляции однокамерный стеклопакет с k-стеклом ничем не лучше обычного однокамерного стеклопакета, только дороже.

Двухкамерный стеклопакет, в котором расстояния между стеклами различны (например, 4—16-4—12-4), снижает уровень наружного шума на 38—40Дб — это замечательный результат. Хочется рекомендовать этот оптимальный вариант остекления для домов, находящихся вблизи источников шума — автомобильных дорог, промышленных предприятий и т. д. Мы предлагаюем данный стеклопакет по цене стандартного двухкамерного стеклопакета.

Стоит обратить внимание , что других компаниях Вам могут предложить установить такой стеклопакет, но цена при этом будет выше за «нестандартность». Для условий нашего города такие стеклопакеты наиболее оптимальный выбор и по качеству, и по цене, поскольку, их расчетные характеристики более чем удовлетворяют требованиям по тепло- и звукоизоляции, а по цене они дешевле однокамерных стеклопакетов с низкоэмиссионным к-стеклом или тем более - с триплексом.

Как удостовериться, что Вам действительно привезли двухкамерный стеклопакет? Посмотрите на отражение огонька от спички или зажигалки в стеклопакете. Количество отраженных язычков должно быть в два раза больше количества стекол, (т. е. в 2х-камерном пакете — шесть). Если Вы заказывали стеклопакет с энергосберегающим стеклом, то второй от Вас язычок должен иметь другой оттенок — сиреневатый. см РИС-1.

Звукоизоляция стеклопакета

Очень многие надеются, что замена окон решит и проблему звукоизоляции. Эта задача более чем актуальна для тех, кто живет рядом с автомагистралями, железнодорожными путями, аэропортами и т. д. правильный выбор стеклопакетов должен снизить шум до величин, регламентируемых санитарными нормами.

Звук — это механические колебания и волны, распространяющиеся в газах (воздух, например), жидкостях, твердых телах, которые воспринимаются человеческим ухом. Количество колебаний в 1 сек. определяет частоту, которая измеряется в герцах (Гц). Человек воспринимает звук в диапазоне частот от 16 до 20000Гц. Наиболее чувствителен к воздействию средних частот (от 400 до 3000Гц), а наименее чувствителен к звуку на низких частотах (до 400Гц). Громкость звука выражается звуковым давлением, измеряемом в децибелах (дБ). Разница уровней давлений в 1дБ соответствует минимальной величине различимой слухом. Если Вам кажется, что звук стал громче в 2 раза, то это значит, что звуковое давление повысилось на 10дБ (Или наоборот: если снизить звуковое давление на 10дБ, то станет тише в 2 раза).

Порог слышимости принят за 0дБ (это полная тишина). 10дБ — шелест листвы, 75—80дБ — громкая музыка или городская транспортная магистраль. 130—140дБ — болевой порог.

Шум окружающей человека среды образуется как результат сложения звуковых колебаний множества городских источников шума, все шумы имеют различные амплитуды и частоты. Уровень шума в комнате зависит от расстояния, которое разделяет помещение с источниками шума. Кроме этого на уровень шума влияет и влажность воздуха, и температура его, и наличие ветра, и наличие преграды, отделяющей Ваши окна от источников шума. Все же основной источник шума — транспортные потоки на улицах наших городов. В СНиПе II-12—77 «Защита от шума» указаны расчетные шумовые характеристики транспортных потоков в дБ.

Звукоизоляция окна зависит от нескольких факторов: количества и толщины стекол, толщины воздушной прослойки между стеклами, герметичности стыков.

При излучении звука возникает воздушный шум, который воздействует на окно. Излучаемый звук достигает ограждения, преграды (например, первого стекла в стеклопакете) и вызывает его колебания. Колеблющееся наружное стекло излучает звук в межстекольное пространство, где воздух играет роль амортизатора, т. е. на второе стекло приходит уже ослабленное звуковое воздействие, которое, в свою очередь, вызывает колебание второго стекла, а оно излучает звук в комнату и, таким образом, шум «настигает» человека.

Каждое стекло рассматривается как тонкая пластина, которая изгибается (колеблется) под внешним воздействием звуковой волны. Звукоизоляция конструкции имеет провал на так называемой резонансной частоте. (Экспериментально установлена зависимость, определяющая наличие двух частотных диапазонов звукоизоляции, разделенных граничной частотой.) На этой частоте скорость изгибных волн в стеклопакете совпадает со скоростью звука в воздухе. При волновом совпадении распределение давления на поверхности стеклопакета точно соответствует распределению амплитуды его собственных колебаний, что приводит к резкому увеличению интенсивности колебаний и снижению звукоизоляции. После этого провала звукоизоляция интенсивно растет. У стеклопакета резонансная частота находится в области 200—250 Гц. К сожалению, частота «транспортного» шума тоже лежит в этом диапазоне. Основной целью звукоизоляционного проектирования окон является сглаживание резких падений звукоизоляции или максимально возможное выведение граничной частоты стеклопакета в сторону частот, отличных от диапазона частот уличного шума и области наибольшей слышимости.

Если толщина воздушных прослоек в двухкамерном стеклопакете одинакова, то такой стеклопакет, практически, не имеет преимуществ перед однокамерным, потому что в таком стеклопакете происходит повышение граничной частоты и приближение ее к области наилучшей слышимости. Так же, при одинаковых стеклах, их граничные частоты (резонансы) совпадают и преимущества, полученные за счет увеличения общей суммарной толщины стекол, пропадают, т. к. граничная частота смещается в зону средний частот, которые наиболее восприимчивы человеческим ухом.

Таким образом, оптимальными характеристиками обладают двухкамерные стеклопакеты, у которых различны толщина и воздушных камер, и самих стекол. Звукоизоляция таких стеклопакетов составляет около 40 дБ и более.

Отдельно можно выделить звукоизолирующие свойства триплекса. Важным преимуществом этого многослойного стекла, используемого для безопасного остекления, является его применение с целью повышения звукоизоляции. Триплекс, благодаря промежуточному слою смолы, задерживает высокочастотные и среднечастотные звуковые волны, чем выгодно отличается от монолитных стекол, которые, подвергаясь звуковым колебаниям, начинают резонировать и пропускать звук. Звукоизоляция триплекса толщиной 7 мм составляет 33 дБ!

Относительно заполнения стеклопакетов различными газами — в Чехии и Германии проводили испытания таких изделий. Данные испытания показали, что это практически не улучшает показатели по звукоизоляции, исключение составляет заполнение камер стеклопакета шестифтористой серой (из материалов технического совещания АПРОК в апреле 2001г.).

И, конечно, на звукоизоляцию большое влияние оказывает герметичность стыков: уплотнители, по периметру рамы и створок, хорошее прилегание которых должна обеспечивать безукоризненная работа фурнитуры и герметичная установка конструкции в проем, т. е. грамотный и качественный монтаж.

Теплоизоляция стеклопакета

Сохранение тепла — одна из первых причин, побудивших Вас менять окна.

Заметим, что толщина стекол, устанавливаемых в стеклопакет, не оказывает практически никакого влияния на его теплозащитные свойства. (Но это, разумеется, не относится к низкоэмисионным стеклам.) Наружное остекление в одно стекло может быть применено только для неотапливаемых помещений, т. е. балконов, витрин, веранд.

Теплопередача через воздушные прослойки стеклопакета осуществляется излучением, конвекцией и теплопроводностью.

Для уменьшения потерь тепла путем инфракрасного излучения (они составляют около 70% от общего количества), наибольший интерес представляет излучательно-поглощательная способность внутреннего стекла. Чем меньше эта величина, тем меньшее количества тепла уйдет в сторону более холодного стекла. Идея применения стекол с низкоэмиссионным покрытием, связана с желанием понизить излучательную способность стекла, увеличивая отражение стеклом длинноволнового излучения тепловых, нагревательных, бытовых приборов обратно в помещение. Потери тепла за счет излучения падают приблизительно с 70% до 15—20%.

Низкоэмиссионные стекла достаточно хорошо пропускают видимый свет (различие между обычным прозрачным стеклом и стеклом с низкоэмиссионным покрытием очень несущественно), и почти не пропускают тепловую энергию в длинноволновом диапазоне (длина волны более 760нм). «Мягкое» i-покрытие наносится на уже готовое флоат-стекло. В отличие от «твердых» к-покрытий оно менее устойчиво к погодным и температурным воздействиям, не говоря уже о механических повреждениях.

Последнее отличие не имеет большого значения, т. к. стекло устанавливается в стеклопакет покрытием внутрь. Естественно, производителям гораздо труднее использовать i-стекло, легко царапающееся покрытие создает множество трудностей при перевозке стекла и непосредственно при изготовлении стеклопакета. При изготовлении к-стекла оксид олова оседает на поверхности горячего флоат-стекла, становясь неотдилимой его частью. Образуется крепкое и прочное покрытие, обладающее химической, термической и механической прочностью, равноценной стеклу без покрытия.

Как показывают данные исследований, при толщине межстекольного пространства до 8мм, конвекция воздуха затруднена. Конвективный теплообмен связан с переносом тепла вместе с воздухом (теплый воздух поднимается, холодный — опускается). Вдоль теплого внутреннего стекла воздух поднимается, а его место занимает холодный, опустившийся вниз вдоль холодного наружного стекла. Так, между стеклами образуется конвекция воздуха, который переносит тепло наружу, а холод внутрь. При толщине воздушной прослойки до 8мм общее сопротивление стеклопакета увеличивается пропорционально увеличению ее толщины. С увеличением толщины воздушной камеры конвективный теплообмен в ней становится более интенсивным, а доля передачи тепла за счет теплопроводности уменьшается. При этом увеличение толщины камеры уже не приводит к росту теплоизолирующих свойств стеклопакета, т. е. увеличение толщины воздушной камеры свыше 8мм очень незначительно влияет на изменение теплопроводности.

Куда уходит тепло? Тепло уходит через стеклопакет тремя путями. Во-первых, посредством невидимого для глаз ИК-излучения, составляющего для обычного однокамерного стеклопакета, заполненного осушенным воздухом, около 70% потерь тепла. Оставшиеся 30% потерь приходятся на прямую проводимость тепла от одного тела, к другому, через воздух или по цепочке: стекло, герметик, рамка, герметик, стекло и на конвекцию воздуха внутри стеклопакета.

Поэтому, можно с сомнением отнестись к заявлениям производителей, заполняющих обычный однокамерный стеклопакет тяжелым газом, например, аргоном и утверждающим, что такой стеклопакет можно назвать энергосберегающим. Аргон представляет собой более вязкий, по сравнению с воздухом, газ, который улучшает теплоизоляцию за счет уменьшения конвекции. Но, поскольку доля теплопотерь через конвекцию у обычного однокамерного стеклопакета составляет около 15%, то в результате, получается незначительный выигрыш, как правило не улучшающий тепловые характеристики более, чем на 5%. Напрашивается очевидный вывод о том, что заполнять газом стеклопакет с обычными стеклами нецелесообразно.

Итак, коэффициент теплопередачи характеризует количество тепла в ваттах (Вт), которое проходит через один квадратный метр конструкции при разности температур по обе стороны в один градус, единица измерения — Вт/м2°С. Чем меньше значение коэффициента теплопередачи, тем выше теплоизоляционные свойства. Коэффициент сопротивления теплопередаче, который принят в России — величина обратная коэффициенту теплопередачи.

Основной величиной, отражающей теплозащитные качества светопрозрачных конструкций, является приведенное термическое сопротивление окна. Приведенное термическое сопротивление определяется в соответствии со следующим нормативным документом: СНиП II-3—79* «Строительная теплотехника», которые являются переизданием СНиП II-3—79 с изменениями, утвержденными и введенными в действие с 1 июля 1986г. постановлением Госстроя СССР от 19 декабря 1985г. № 241, с изменением № 3, введенным в действие с 1 сентября 1995г. постановлением Минстроя России от 11 августа 1995г. № 18—81, с изменением № 4, утвержденным и введенным в действие 1 марта 1998г. постановлением Госстроя России от 19 января 1998г. № 18—8.