Вакуумный стеклопакет своими руками

Обзор вакуумных стеклопакетов

Кандидат наук, бессменный эксперт сайта, реальный, а не абстрактный (в отличие от прочих ресурсов) человек.

Самые большие потери тепла в расчете на 1 м 2 площади приходятся на окна, точнее, стеклопакеты. Так, у стен коэффициент теплопередачи примерно 0,3 Вт/(м 2 *К). Аналогичный показатель стеклопакетов – 1,1-1.3 Вт/(м 2 *К). Поэтому производители окон ищут способы уменьшить потери тепла через оконный проем. В ход идут:

• большое количество камер в стеклопакете;
• использование низкоэмиссионного стекла;
• замена воздуха инертным газом.

Предпринимаемые меры дают результат. Многокамерные стеклопакеты с инертным газом криптоном и k-стеклом повышают энергоэффективность окна – коэффициент теплопередачи снижается примерно до 0,7 Вт/(м 2 *К). В принципе этого достаточно. Но возникает другая проблема: оконная конструкция усложняется, что ведет к сильному росту ее стоимости (способны купить только состоятельные владельцы коттеджей) и увеличению веса стеклопакета и створок, что в свою очередь требует увеличения толщины армирующего металла. Получается заколдованный круг.

Проблему технологи и ученые пытаются решить за счет откачки воздуха из камер стеклопакетов. Дальше всех в этом направлении продвинулась Япония. Есть свои наработки и у Китая. Не отстают от них Россия и Германия.

Редакция сайта StroyGuru решила познакомить своих посетителей с инновационным видом окон и рассказать, что такое вакуумные стеклопакеты, их преимущества и недостатки, перспективы разработки.

Концепция вакуумного стеклопакета

Альтернативным подходом к совершенствованию стеклопакетов является концепция вакуумных стеклопакетов (vacuum insulated glazing, VIG). Иногда их называют также «стеклопакетами с откачанным воздухом» (evacuated glazing unit, EGU). Японские и китайские компании уже предлагают такие стеклопакеты, однако их коэффициент теплопередачи составляет всего лишь от 1,3 до 1,1 Вт/(м 2 ·К) [2].

Расчеты специалистов показывают, что однокамерный стеклопакет с откаченным из него воздухом может достигать коэффициентов теплопередачи до 0,5 Вт/(м 2 ·К) [1, 2]. При этом общая толщина стеклопакета может быть не более 10 мм и толщиной стекол 4 мм. При этом нет необходимости применения инертных газов.

Новые свойства вакуумных стеклопакетов

Обеспечить безопасность вакуумного стеклопакета — трудная задача для стекольной промышленности, которую не удавалась решить на протяжении многих лет. С 2007 года более 100 высококвалифицированных инженеров и ученых интенсивно работали над технологией производства вакуумного стеклопакета. В августе 2016 компания LandGlass Technology Co.Ltd, специализирующееся на развитии и производстве печей для изготовления стекла, выпустила вакуумный стеклопакет из закаленного стекла под названием «LandVac», обладающего противоударными свойствами.Фото: вакуумное стекло

С помощью эксклюзивной технологии низкотемпературной сварки поверхностное натяжение закаленного стекла превышает 90 мегапаскалей (Mpa), что улучшило его силу сопротивления ветру и противоударные свойства

Достоинства вакуумной технологии.

Чтобы получить качественный стеклопакет, свойства которого позволяют его эксплуатировать на протяжении всего срока службы пластикового окна, одной откачки воздуха до состояния вакуума явно недостаточно. Необходимо обеспечить сохранность безвоздушного пространства камер максимально возможное время.

В статье, озаглавленной «история пластиковых окон» уже упоминался тот факт, что срок эксплуатации отдельных оконных ПВХ конструкций превышает сорок, а то и пятьдесят лет. Безусловно, такое количество времени вакуум между камерами стеклопакета не сохранится – срок в пять-семь лет для него считается пределом. Если требуется восстановление вакуумной среды, то необходимо демонтировать стеклопакет и в заводских условиях откачать воздух из камер. Альтернатива этому — его замена на новый. Конечно, можно обойтись и без вакуума в межстекольном пространстве, однако хорошего сохранения тепла от окон с таким дефектом ожидать не следует.

Если проводить сравнение по эффективности, то удерживаемое тепло вакуумного стеклопакета (с двумя стеклами) соответствует возможностям по теплопроводности обычного двухкамерного стеклопакета (с тремя стеклами), без откаченного из камер воздуха до безвоздушного состояния.

Соответственно, при одинаковой теплопроводности однокамерная конструкция обладает меньшим весом, что благоприятно сказывается на требованиях к прочности применяемых в ней материалов.

Что такое вакуумный стеклопакет?

Предназначение вакуумных стеклопакетов — создание теплосберегающих прозрачных экранов в конструкциях зданий и теплиц в виде различных стеклянных покрытий (оконные проемы, лоджии, зимние сады, оранжереи и др.).

Наукой доказано, что идеальным термоизолятором является вакуум. Из школьного курса физики известно, что вакуум – это, по сути, пустота. Учитывая данную особенность безвоздушного пространства, разработчики оконных систем внедрили вакуум в конструкцию стеклопакета, в котором он служит в качестве утеплителя. Рассмотрим особенности применяемой технологии для получения вакуумного стеклопакета.

В конструкции такого решения задействуется стекло, толщина которого составляет 4 мм. Два стекла с распоркой между ними толщиной в полсантиметра образуют камеру.

[tip]Важно! Как уже отмечалось ранее, существуют несколько видов стеклопакетов, в том числе: однокамерные, двухкамерные, трехкамерные. [/tip]

При помощи специального заводского оборудования воздух из межкамерного пространства удаляется. В конце процесса создается разряжение — так называемый технический вакуум.

Чтобы получить конструкцию, с успехом противостоящую существующему атмосферному давлению, инженеры освоили технологию изготовления вакуумного стеклопакета, которая включает в себя наличие в нем нескольких распорок (соответственно и камер).

Атмосферное давление и вакуумные стеклопакеты

Аналогичное явление происходит и с вакуумными стеклопакетами, но совершенно в других масштабах. Атмосферное давление оказывает на плоскую конструкцию из двух стекол с «вакуумной» полостью между ними очень большую нагрузку – 10 тонн на каждый квадратный метр (1 кг/см2 х 10000 см2 = 10000 кг = 10 тонн). Поэтому для предотвращения схлопывания стекол конструкция вакуумного стеклопакета требует применения серии столбчатых спейсеров, которые равномерно распределяют внутри его плоскости.

Электровакуумное стекло

Электровакуумное стекло применяется для электрических ламп накаливания, люминисцентных ламп, радиоламп и др. Главными требованиями к нему являются определенный коэффициент теплового расширения и термическая стойкость ( от 100 до 1000 С) в зависимости от особенностей данной лампы. Для этих целей используется силикатное, боросшшкатное, алюмосиликатное и кварцевое стекло.

Электровакуумное стекло представляет собой полуфабрикат, предназначенный для изготовления ламп накаливания, газоразрядных ламп, рентгеновских трубок и других подобных из делий. Для электрических ламп изготовляют две детали: колбу ( баллон) и ножку, в которой закрепляется светящаяся нить Ввиду особых требований, предъявляемых к электровакуумному стеклу, для его изготовления применяют многокомпонент ную шихту.

Электровакуумное стекло используется для изготовления ламп накаливания, а также электронных и ионных приборов: электронно-лучевых трубок, газотронов, рентгеновских трубок, ртутных выпрямителей и других изделий.

Электровакуумное стекло используется также в производстве многих других электровакуумных приборов: генераторных ламп, передающих трубок, фотоумножителей. Стеклянные детали таких приборов изготовляют из стекол разнообразных составов и главным образом из боросиликатных стекол с низким коэффициентом термического расширения.

Произ-во медицинского, оптического, химико-лабораторного, приборостроительного и электровакуумного стекла по сложившейся практике учитывается в соответствующих отраслях пром-сти.

К электровакуумному стеклу относятся стеклянные детали различных электровакуумных приборов: электронно-лучевых трубок, радиоламп, генераторных ламп. Особую группу составляют детали ламп накаливания и люминесцентных. Основным видом электротехнического стекла являются стеклянные изоляторы, применяемые на линиях электропередач.

Изделия из электровакуумного стекла прессованные.

Важнейшим свойством электровакуумных стекол является коэффициент термического расширения. Это объясняется тем, что в процессе производства электровакуумных приборов стеклянные детали спаиваются с различными металлами. Для получения надежных спаев необходимо подбирать стекла таким образом, чтобы коэффициенты термического расширения стекла и металла в спае незначительно отличались друг от друга. Для производства радиоламп, ламп накаливания и ламп дневного света используют штучное стекло ( колбы радиоламп и ламп накаливания) и весовое стекло: стеклянные трубки и штабики, из которых изготовляют ножки ламп, предназначенные для установки в лампе различных металлических деталей, например спирали лампы накаливания.

Температура начала размягчения электровакуумных стекол лежит в пределах 530 — 810 С; при этом она характеризуется вязкостью стекла примерно 1025 пз.

Почему вакуумные стекла (VIG, Vacuum Insulated Glass) становятся актуальными сегодня

Дело все вот в этом графике, который демонстрировался в разных докладах.

• Поделитесь с друзьями
• Share

График демонстрирует, что для улучшения теплотехнических показателей стеклопакета необходимо увеличивать количество стекол. Данные из доклада Карина Либа и Конрада Хубера (Karin Lieb, Konrad Huber), Rosenheimer Fenstertage 2021 Фото: IFT Rosenheim

Физика процесса такова, что для улучшения теплотехнических показателей стеклопакета необходимо увеличивать количество стекол в стеклопакете. Только недавно совершили рывок и вывели стеклопакет и энергосбережение на первое место по важности и привыкли к «толстым» двухкамерным газонаполненным стеклопакетам. Но что же дальше? Четыре и больше стекл увеличивают вес створки и снижают количество естественной освещенности помещения. Попытки заменить внутренние стекла на пленки не увенчались успехом (сейчас такой продукт производится в ограниченных количествах).

Вакуумные стекла могут стать следующей технологией в развитии светопрозрачных конструкций и энергоэффективности

Андрей Лесьо основатель и CEO платформы OKNA.ua

Вакуумные стекла (Vacuum glass (VG) или Vacuum insulated glass (VIG)) — предлагаю использовать термин «вакуумные стекла», а не вакуумные стеклопакеты из-за их толщины и возможности различать обычные стеклопакеты от стеклопакетов с вакуумными стеклами. При самостоятельном применении или в составе стеклопакетов с использованием селективных стекл (i-стекла или low-e стекла) могут стать следующей технологией в развитии светопрозрачных конструкций и энергоэффективности. Они способны обеспечить ощутимое уменьшение теплопроводности U при весе и светопропускании, сопоставимом с традиционными стеклопакетами. Без дополнительной нагрузки и увеличения толщины стеклопакетов, а значит с сохранением фурнитуры и монтажной ширины рам, можно получить существенный прирост теплоизоляционных характеристик окна.

• Поделитесь с друзьями
• Share

Схема вакуумного стекла Фото: Commercialwindows.org

Стоит ли дополнительных трат

Если учесть вышесказанную информацию, то к покупке и поклейки пленки стоит подходить с особым вниманием. Тем более что во время выбора, у вас не будет возможности проверить все ее качества. Это станет известно уже только после монтажа, когда вернуть ее будет невозможно. Под видом энергосберегающей пленки могут продать обычную фольгированную, которая просто сделает помещение темнее. Поэтому обращайтесь только к крупным поставщикам, у которых можно получить все необходимые документы и гарантийные обязательства.

Энергосберегающая пленка для окон будет актуальна в тех случаях, когда лето в местности очень жаркое, а зима довольно холодное. Из-за таких особенностей климата переходные периоды практически не будут ощущаться, поэтому отрицательные стороны энергосберегающей пленки для окон компенсируются. Она не подходит для парников и теплиц, где могла бы сэкономить теплопотери. Без УФ лучей, которые она блокирует, растения просто погибнут. Так как пленка способна поглощать часть радиоволн. В их диапазон попадают и волны мобильной связи. Если вы деловой человек и каждый звонок на счету, то подумайте, не помешает ли энергосберегающая пленка вашим делам. Хотя это может быть и плюсом, когда часто звонят надоедливые клиенты.

Введение

Вакуумные стеклопакеты были изобретены около 90 лет назад. Тем не менее, промышленное производство не было налажено долгое время. Основной сложностью в изготовлении являлось то, что напряжение при растяжении на поверхности листов стекла при учете атмосферного давления могло привести к разрушению стекла.

Коллинз и др. завершили базовый проект концепции структуры вакуумного стеклопакета [1,2,3]. В 1994, используя эту концепцию, специалисты Nippon Sheet Glass перепроектировали стеклопакет с учетом особенностей японского рынка [4] и начал развивать его промышленное производство. В 1997 году на рынок был выпущен стеклопакет для остекления жилых домов, названный SPACIA®. Он обладал высокими теплоизоляционными свойствами при малой толщине. С тех пор технология вакуумных стеклопакетов вносила свой ощутимый вклад в улучшение теплоизоляции окон жилых домов в Японии.

Решение нескольких технических проблем позволило улучшить теплоизоляционные свойства вакуумного стеклопакета. В этой статье дальнейшее улучшение характеристик мы будем рассматривать в качестве развития характеристик существующего пакета.

Вакуумные стеклопакеты

Двойной вакуумный стеклопакет с ИК-покрытием на двух стеклах заменяет кирпичную стену толщиной 0,5-1 м. При строительстве теплицы или зимнего сада из вакуумных стеклопакетов затраты энергии на отопление снижаются на 90%.

Описание:

Вакуумные стеклопакеты производится по принципу термоса.

Для исключения конвективной составляющей теплопередачи через стеклопакет такого типа уровень вакуума доводят до технического. Вакуумный зазор между стеклами составляет 40 мкм. Толщина стекла 4-5 мм. Плоские стекла по контуру спаяны узкими, шириной 0,8 -1,0 мм и толщиной 0,20 мм, рамками из стеклоприпоя. Таким образом, стеклопакет представляет собой паяную по контуру полую пространственную конструкцию , обладающую высокой прочностью, что позволяет использовать в таких стеклопакетах стандартные стекла толщиной 4-5 мм.

Теплопередача в таких вакуумных стеклопакетах хотя и присутствует, но она крайне мала по сравнению с обычными стеклопакетами. При наличии ИК-покрытия на стеклах сопротивление теплопередачи может быть увеличено в 10 раз по сравнению с одинарным остеклением и сравнимо с кирпичной стеной толщиной 0,5-1 м.

Если в жилом доме установлены двойные оконные рамы с толщиной стекла 5 мм, то при замене стекла на вакуумные стеклопакеты толщиной 5-6 мм используются те же оконные рамы. Теплоизолирующие свойства окна улучшатся в 5—10 раз и будут такими же, как у кирпичной стены толщиной 0,5—1 м. Это самый экономичный метод повышения комфортности жилого помещения , так как не требует замены рам.

Преимущества:

– двойной вакуумный стеклопакет с ИК-покрытием на двух стеклах заменяет кирпичную стену толщиной 0,5-1 м,

– при строительстве теплицы или зимнего сада из вакуумных стеклопакетов затраты энергии на отопление снизятся на 90%,

– вакуумные стеклопакеты дают простор для фантазии архитекторов и строителей. Представьте себе обычный теплый дом с кирпичными стенами толщиной 1 м и такой же теплый дом с толщиной стен 10 мм, выполненных из вакуумных стеклопакетов,

– солнечные коллектора с вакуумными стеклопакетами нагревают воду не до 60°С, а до 90°С, т. е. они из установок для горячего водо­снабжения переходят в разряд установок для отопления зданий.

Сравнение сопротивления теплопередачи:

как сделать вакуумный стеклопакет
аренда вакуумной присоски для стеклопакетов
вакуумная присоска стеклопакетов
вакуумные захваты для стеклопакетов
вакуумные подъемники для стеклопакетов бу
вакуумные подъемники стеклопакетов
вакуумные стеклопакеты своими руками
вакуумный стеклопакет в бишкеке купить цена
пиллары для вакуумного стеклопакета
производство вакуумных стеклопакетов