CC BY
69
строительная теплофизика и энергосбережение
Обогреваемые стеклопакеты. Пути развития
С.Г. Карлов1, Л.А. Тихомиров2
1Научно-производственная компания ООО «Лаборатория стекла», 2НИИСФ РААСН
Строительные конструкции с большой площадью остекления создают ощущение близости к природе и в то же время ограждают от ее невзгод. Их основными элементами являются стеклопакеты, которые сохраняют тепло и пропускают естественный свет.
Но с наступлением холодов появляются проблемы. На остеклении внутри зимнего сада или бассейна появляется конденсат, на прозрачной крыше образуется ледяная корка и лежит снег. Избежать таких явлений, используя даже самые «теплые» стек-лопакеты, невозможно, поэтому в таких ситуациях целесообразно использовать стеклопакеты с электронагревом.
Внешне они ничем не отличаются от обычных стеклопакетов и даже в выключенном состоянии являются теплосберегающими. При изготовлении используется технология производства стеклопаке-тов для фасадного остекления с высокими энергосберегающими характеристиками — приведенное сопротивление теплопередаче стеклопакета Яо > 0,6м2°С/Вт (приведенное сопротивление теплопередаче — Яо (м2 °С/Вт) — используется для общей оценки всей светопрозрачной конструкции. Чем больше этот показатель, тем меньше теплопередача через конструкцию. Требуемые значения коэффициента сопротивления теплопередаче для каждого региона страны определяются в соответствии с продолжительностью отопительного периода. Для разных регионов Яо для стеклянных конструкций колеблется в пределах 0,45—0,6 м2 °С/Вт).
Дополнительным элементом, улучшающим теплотехнические свойства наружного остекления, является интегрирование в состав стеклопакета системы электроподогрева.
В качестве активного сопротивления используется нанесенный на стекло сплошной прозрачный слой из оксидов благородных металлов. Такое стекло используется в стеклопакетах с электронагревом, причем нагревательный слой находится внутри стеклопакета, тем самым полностью исключается возможность контакта с ним.
Обогреваемые стеклопакеты могут быть установлены в любые конструкции и помещениях любого назначения (мансардные окна, фасады, зимние сады, зенитные фонари, атриумы, бассейны, оранжереи и т.п.), как в наклонных, так и вертикальных плоскостях, вне зависимости от габаритных размеров и конфигурации. Они используются при изготовлении новых или устанавливаются в уже существующие конструкции.
Использование стеклопакета с электронагревом дает следующие преимущества:
• Электронагрев стеклопакета выравнивает раз-
ницу температур между внутренним стеклом стек-лопакета и воздухом в помещении, тем самым уменьшая нисходящие потоки холодного воздуха вблизи поверхности стекла, а снижение циркуляции холодного воздуха позволяет создать наиболее комфортные условия в помещении при минимальных затратах на отопление. Данная схема отопления жилых помещений идеально совместима с системой отопления «теплые полы».
• Использование стеклопакетов с электронагревом в остеклении бассейнов, оранжерей, зимних садов помимо основной функции обогрева позволяет получить распределение тепловой энергии, аналогичное естественному солнечному излучению в инфракрасном участке спектра.
• Предотвращает образование конденсата на светопрозрачных конструкциях, препятствует образования плесени и грибков на всех остекленных поверхностях. Поддерживает требуемый микроклимат совместно с системами климат-контроля.
• Применение стеклопакетов с электронагревом в остеклении светопрозрачных крыш (атриумов) позволяет удалять снег и лед с поверхности остекления, повышает безопасность конструкции — устраняет дополнительные нагрузки снега и льда. Позволяет максимально эффективно использовать естественное освещение.
• При использовании стеклопакетов с электронагревом в остеклении фасадов зданий и сооружений устраняется «холодный фон» от большой поверхности остекления, снижая затраты на отопление помещений стандартными способами. Увеличивается полезная площадь помещения.
• Стеклопакеты с электронагревом рекомендуется использовать в остеклении промышленных объектов, где температура, влажность, отсутствие конвекционных потоков воздуха является неотъемлемой частью технологического процесса.
Электропитание стеклопакетов с электронагревом осуществляется от сети переменного тока напряжением 220, 380 В частотой 50 Гц с заземлением, через вторичные симисторные источники электропитания с системой автоматической регулировки температуры и (или) влажности (термостаты).
Потребляемая мощность от сети переменного тока — от 50 до 300 Вт/кв.м в зависимости от решаемых задач и коэффициента использования.
Электропожаробезопасность стеклопакета с электронагревом обеспечивается:
• Конструкцией стеклопакета — электропроводящее стекло закалено, электропроводящий слой нанесен на внутреннюю поверхность стекла в стек-лопакете, электропроводящий слой не доходит до края стекла на расстояние не менее 5 мм, в каче-
строительная теплофизика и энергосбережение
стве межстекольной рейки используется ПВХ-рей-ка, для второго уровня герметизации стеклопакета используется герметик с отличными электроизоляционными свойствами.
• Обязательной установкой устройства защитного отключения УЗО в системе электропитания. В системе вторичного симисторного электропитания с электронным термостатом предусмотрено автоматическое отключение при нарушении цепи электропитания.
Кроме того, стеклопакеты с злектронагревом могут применяться в системах охранной сигнализации, полностью защищая периметр светопрозрач-ных конструкций без стандартных датчиков (к примеру: регистрация обрыва электроцепи на участках наклеенной на стекло алюминиевой фольги, датчиков разбитого стекла, дополнительных датчиков присутствия или приближения к объекту). Предлагаемая система совместима со всеми контроллерами современных систем сигнализации и видеонаблюдения. Для систем видеонаблюдения в инфракрасном диапазоне позволяет обойтись без приобретения ИК-прожекторов.
Одним из примеров успешного и эффективного использования стеклопакетов с электронагревом является бассейн, площадью остекления около 700 м2, работает с 1999 года круглые сутки, причем нагрев осуществляется зимой и летом. (рис.1,2).
Съемка производилась при следующих погодных условиях:
— температура наружного воздуха —20оС;
— температура воздуха внутри бассейна +25оС;
— скорость ветра (с/з) 12 м/с.
Состав светопрозрачной конструкции бассейна:
— накладной фасадный алюминиевый профиль, установленный на несущий стальной каркас;
— кровля: СПсЭН по формуле: 6 (закаленное, электронагреваемое) — 16 (ПВХ рейка) — 4.4.1 (триплекс) с максимальными размерами 1600х1200 мм (для таяния снега и льда на кровле);
— фасад: СПсЭН по формуле: 4 (пленка защитная тонирующая) —16 (ПВХ рейка) — 4 (закаленное, электронагреваемое) с максимальными размерами 1800х1200 мм (для снятия конденсата и отопления помещения.
Особенностью этого объекта является то, что отопление в помещении бассейна осуществляется только за счет нагрева СПсЭН фасада (панельно-лучистое отопление) и отсутствия теплопотерь через кровлю, а также для комфорта посетителей производится подогрев кромки пола вокруг чаши бассейна.
Рисунок 1. Вид из помещения.
Многолетняя круглогодичная и круглосуточная эксплуатация бассейна показала эффективность и надежность работы описываемого способа отопления и борьбы со снегом и льдом на светопрозрач-ной кровле. Таким образом, на данном примере рассмотрены функции СПсЭН.
Общий принцип работы СПсЭН основан на эффекте выделения теплоты электрическим током при протекании через проводник (Закон Джоуля-Лен-ца). В качестве проводника-нагревателя в СПсЭН используется электропроводящий слой поверхности К-стекла. Многолетний опыт работы с К-стек-лом различных производителей показал, что наиболее пригодным для СПсЭН является К-стекло производства «РПктд'Топ» как имеющее наиболее стабильное поверхностное сопротивление, и следовательно, способность к равномерному нагреву поверхности.
В качестве дистанционной рамки в СПсЭН ис-
444 5 2009
строительная теплофизика и энергосбережение
Рисунок 3. Использование обогреваемых стеклопакетов в частных домах.
пользуется ПВХ рейка. Первичная герметизация осуществляется неэлектропроводящим бутилом и полиуретаном для основной герметизации.
СПсЭН изготавливается в соответствии с ГОСТ 24866-99 «Стеклопакеты клееные строительного назначения» и инструкцией по проектированию, монтажу и эксплуатации стеклопакетов СН 481-75. В случае если максимальные размеры стеклопаке-тов выходят за рамки ГОСТа, возможно применение многослойного стекла в составе стеклопакета, толщина которого рассчитывается в каждом отдельном случае с учетом прочностных характеристик многослойного стекла, ветровых и снеговых нагрузок, угла наклона, конфигурации и требуемых теп-лофизических свойств. Для примера: СПсЭН для высотных зданий с размерами 1800х1600 рекомендуем изготавливать по формуле: 6 (закаленное) + 6 (закаленное, электронагреваемое), склеенное в
триплекс — 14 или 16 (ПВХ рейка) — 6.6 (энергосберегающее) 1 (триплекс). При этом вес 1 кв.м данного стеклопакета составляет 60 кг. Дальнейшее увеличение габаритных размеров влечет за собой увеличение толщины каждого триплекса в СПсЭН, и, как следствие, увеличение веса стекло-пакета.
Наиболее удачные обогреваемые стеклопаке-ты производит научно-производственная компания ООО «Лаборатория стекла» 192012, Санкт-Петербург, проспект Обуховской Обороны, д.120, Обу-ховский завод. Тел.: (812) 941-42-42, E-mail: info@steklolab.ru.
Обогреваемые стеклопакеты могут успешно использоваться как при остеклении фасадов высотных зданий, так и при строительстве частных домов, и бассейнов.
