În sistemele moderne de ferestre și fațade, partea translucidă, de regulă, este umplute cu ferestre cu geam dublu. Geamurile cu geam dublu sunt două sau mai multe foi de oțel lipite împreună de-a lungul perimetrului și formând una sau mai multe spații închise (camere) între geamuri.
Datorită etanșeității camerelor, proprietățile de performanță ale unităților din sticlă izolatoare sunt semnificativ îmbunătățite în comparație cu sticla plană. Geamurile cu geam termopan îndeplinesc funcțiile de bază atribuite ferestrelor: pentru a lăsa soarele în cameră și pentru a face o conexiune vizuală cu lumea exterioară. Funcțiile auxiliare includ reducerea pierderilor de căldură prin deschideri, protecția împotriva zgomotului și a vântului. Dacă se utilizează sticlă de calitate superioară pentru fabricarea geamurilor cu geam termopan, se efectuează de obicei primele două funcții. Cu restul funcțiilor, și mai ales cu reducerea pierderilor de căldură, există adesea probleme. Înainte de a răspunde la problema rezolvării acestor probleme, este necesar să se ia în considerare proiectarea geamurilor cu geam dublu și a acelor fenomene fizice care contribuie la îndeplinirea acestor funcții.
Au trecut aproape 200 de ani de când a fost înregistrat primul brevet pentru o unitate de sticlă. În acest timp, tehnologia sa de proiectare și fabricație sa schimbat semnificativ. Au existat diferite tipuri de ferestre cu geam termopan cu utilizarea de materiale noi. Totuși, aplicarea lor largă în structurile translucide trebuie atribuită începutul anilor 70 ai acestui secol. Pe piața din Rusia, geamurile cu geam dublu au apărut la sfârșitul anilor 80. Introducerea largă a acestora în Rusia a fost facilitată de introducerea GOST 24866-89 "Unități glazurate în scopuri de construcții." Condiții tehnice. " În prezent, noul GOST 24866-99 "Unități glazurate în scopuri de construcții." Specificații. "
Noul standard prevede divizarea geamurilor cu geam termopan în funcție de scopul lor:
• construcția generală (pachetul de sticlă este fabricat din tablă conform GOST 111);
• rezistent la șocuri (folosind ochelari de protecție multistrat, ochelari cu folii protectoare sau sticlă călită);
• economie de energie (folosind ochelari de economisire a energiei);
• crema de protecție solară (cu protecție solară);
• ferestre cu geam termopan destinate utilizării în condiții climatice la -60 оС;
• ferestre cu geam termopan concepute pentru a reduce zgomotul.
Pentru a identifica marcajele aplicate de izolare tipuri de sticlă, care pot fi determinate de grosimea sticlei, numărul de camere, modul în care acestea sunt umplute cu gaz, factorul de disponibilitate de economisire a energiei. De exemplu, marcarea 4K-18 Ar-4 indică faptul că primul K-sticlă are o grosime de 4 mm, o camera cu un cadru de 18 mm, umplută cu argon (Ar), al doilea - simplu sticlă de 4 mm grosime. Geamurile cu geam dublu au denumirea 4-8-4-10-4.
În funcție de scopul geamurilor cu geam termopan, caracteristicile lor sunt necesare pentru domeniul lor de aplicare.
Tehnologia de fabricare a geamurilor cu geam termopan a fost în principiu trei etape ale îmbunătățirii:
• fabricarea unităților de sticlă izolatoare pe bază de silicon de etanșare;
• fabricarea geamurilor cu geam termopan într-o singură etapă tehnologică bazată pe elemente de etanșare cu butil cu modul redus de butil;
• fabricarea geamurilor cu geam termopan în metode de etanșare în două etape, bazate pe agenți de etanșare cu polisulfură de mare capacitate (butil + tiocol).
Noul standard prevede fabricarea geamurilor cu geam dublu numai într-o metodă în două etape, care permite utilizarea geamurilor cu geam dublu la temperaturi de funcționare de la -50 la +50 oC. Alte metode de producție din standard nu sunt luate în considerare din cauza numărului mare de defecte și inconsecvențe în condițiile de funcționare din țara noastră.
Geamurile cu geam termopan pot fi cu o singură cameră, cu două camere și cu mai multe camere.
Structural geam format din foi de sticlă 1 (fig. 1), camere umplute cu gaz 2, rame 3 montant, dezumidificator 4, primul strat de etanșare 5 și al doilea strat de etanșare 6.
Fig. 1. Construcția geamurilor cu geam termopan:
a - o singură cameră; b - cu două camere; c, d - adâncimea primei și a celei de-a doua camere.
Intermediarul este folosit pentru a organiza spațiul dintre panouri. Este produsă cel mai adesea din aluminiu, dar există o navă mijlocie din oțel sau plastic. Partea goală a mijlocului este umplută cu un dezumidificator special care absoarbe umezeala din camere.
Pentru fabricarea geamurilor cu geam termopan aproape orice geam este potrivit. Dar, cel mai adesea folosit de sticlă M1, M2, întărite, multi-strat și speciale. În geamurile cu geam termopan, se utilizează măsuri speciale pentru stingerea zgomotului în anumite benzi de frecvență. Tipuri de sticlă în unități din sticlă izolatoare și grosimea lor sunt luate în funcție de scopul structurilor de lumină transparent, condițiile de funcționare și pentru a asigura perceperea sarcini mecanice de zăpadă (pentru lucarne), efecte de vânt și temperatură. Tehnologia modernă a producției de sticlă face posibilă producerea acestora cu o suprafață mare (10 m2 și mai mult), astfel încât problema asigurării siguranței operaționale asociate cu forța lor devine urgentă. Din păcate, în prezent nu avem o metodologie pentru calcularea rezistenței unităților de sticlă izolatoare, luând în considerare caracteristicile funcționării sticlei pentru încărcăturile mecanice.
Dimensiunea canapelei în înălțime (mm)
Valorile grosimii ochelarilor prezentate în tabelul 1 sunt luate din valoarea maximă a tensiunii în sticlă rezultată din sarcina vântului de 15 MPa. La proiectarea și fabricarea geamurilor cu geam termopan, trebuie luată în considerare valoarea efectivă a rezistenței de proiectare a geamului utilizat.
Valorile indicate în tabelul 1 nu se aplică în cazul blocurilor unice de ferestre pentru geamuri balcoane și scări, cerințele pe care trebuie să fie instalate în specificațiile tehnice pentru proiectarea specifică a produsului.
În regiunea Samara, produsele cu încărcătură eoliană sunt clasificate în clasa 3.
Izolare termică de sticlă depinde de grosimea sticlei, numărul camerelor de modul în camera umplută cu gaz, precum și prin măsuri speciale de economisire a energiei. În reglementările rusești proprietăți termice caracterizate prin rezistență de transfer termic R0 (m2 K / W sau ° C m2 / W), care corespunde diferenței de temperatură între aerul interior și exterior, împărțită la densitatea fluxului de căldură printr-o unitate de suprafață a structurii. Valoarea reală a rezistenței de transfer termic al geamului termoizolant nu trebuie să fie mai mică decât R0tr.st dorită, care la rândul său depinde de rezistența termică redusă a ferestrei în ansamblu și pe rezistența termică a materialului de cadru. Pentru zona Samara la temperatura de proiectare -30 ° C în conformitate cu TSN 12-308-97 CO redus rezistența termică necesară pentru ferestre este R0pr = 0,53 m2 K / W. Rezistența redusă la transferul de căldură al unității ferestrei depinde de caracteristicile termice și de dimensiunile geometrice ale cadrului, ale clapetelor și geamurilor cu geam dublu.
în cazul în care:
R0ст - rezistența redusă la transferul de căldură a geamului cu geam dublu, m2 K / W;
R0np - rezistență redusă la transferul de căldură a părții opace a ferestrei (cadru + carcasă), m2 K / W;
b - raportul dintre zonele părții translucide a ferestrei și opac.
Rezistența rezultată la transferul de căldură al unei ferestre cu geam dublu trebuie să fie determinată luând în considerare influența ramei distanțiere a mijlocului și a geometriei geamurilor cu geam dublu sau în funcție de rezultatele încercărilor.
Rezistența la transferul de căldură al elementelor ferestrelor opace (cadru + casements) este luată din rezultatele încercării sau din datele de referință ale conductivității termice a materialului (l).
Cu toate acestea, rezistența redusă la transferul de căldură al unității de fereastră este afectată de condiția de etanșare a geamului izolant din cadru. Luând în considerare acest factor, Institutul de Cercetări Fizice al Universității All-Russian propune determinarea rezistenței reduse la transferul de căldură al unității de fereastră în conformitate cu următoarea formulă:
în cazul în care:
Fst - suprafața părții translucide, m2;
Fnp - suprafața părții opace a cadrului, m2;
R0пр.ст, R0пр.нп - rezistență redusă a geamurilor cu geam dublu și a părții opace a cadrului;
L - perimetrul geamurilor cu geam termopan, m;
- parametru care ia în considerare condițiile în rama geamului de sticlă de etanșare izolant, luată de-a lungul mesei în funcție de valoarea rezistenței reduse a porțiunii opace (cadru + frunză).
Cunoașterea dimensiunilor geometrice ale unității de ferestre, materialul din care este fabricat blocul, și regiunea climatică, în care unitatea de fereastră care urmează să fie operată, în conformitate cu formula (1) sau (2), se poate determina cu mai mare precizie necesară reducerea geamului rezistență. De exemplu, ansamblul de fereastră este operată în Samara (rezistență redusă necesară R0pr = 0,53 m2 K / W), unitatea de două pliere este din lemn (pin, L0 = 0,09 W / m K), mărimea (pentru simplitate de calcul) 1500h1200 mm. Înlocuind datele din formula (2), fereastra cu vitraj dublu trebuie să aibă o rezistență redusă la transferul de căldură de cel puțin R0pr.st = 0,48 m2 K / W. Pentru unitățile de ferestre și ramele de colțar sunt realizate din profile de aluminiu cu inserția termică, sticlă ar fi rezistența redusă la transferul de căldură de cel puțin R0pr.st = 0,55 m2 K / W, deoarece profilul de rezistență din aluminiu termică redusă inferioară pin. Totuși, aceste calcule sunt corecte în absența pierderilor de căldură în nodul interfeței dintre unitatea ferestrei și perete, ceea ce este puțin probabil. Pentru a face față acestor pierderi, este necesar să se adauge 0,02 m2 K / W la rezistența calculată la transferul de căldură.
Valoarea reală a rezistenței la transferul de căldură a geamului cu geam dublu R0pr.st poate fi determinată teoretic, folosind programe de calculator sau prin teste de inginerie termică în camera climatică. Aceasta depinde de caracteristicile termice ale geamului izolator.
Transferul de căldură prin acoperirea translucidă are loc în principal în trei moduri: radiație, transfer de căldură și convecție. Radiația termică din sticlă pătrunde parțial prin ele, parțial reflectată în spate, parțial absorbită. Pierderea de căldură prin unitatea de sticlă este de 15% din cauza transferului de căldură, 15% - datorită convecției și 70% - datorită radiației.
Reducerea pierderilor de căldură prin decalajul (camera) între ochelari poate fi datorată selectării corecte a tipului de gaz cu care este umplut acest gol. Cea mai bună umplere a camerelor este gazul, care are simultan cea mai scăzută conductivitate termică (rezistență ridicată la transferul de căldură) și căldura specifică, precum și cea mai mare vâscozitate posibilă. Gazele de umplere a camerelor ferestrelor cu geam termopan, ținând cont de proprietățile lor, pot fi aranjate în următoarea secvență: xenon, krypton, argon, aer. La cost, aceste gaze sunt aranjate în ordine inversă. În geamurile cu geam termoizolant, se folosește gaz SF6.
Valorile calculate ale rezistenței la transferul de căldură a unor unități cu vitraj dublu sunt date în tabel. Valoarea reală a rezistenței la transferul de căldură poate fi determinată numai prin testarea geamurilor cu geam dublu în camera climatică. Astfel de teste sunt efectuate în centrul "Samarastroyspytaniya".
Având în vedere cele de mai sus, putem trage concluziile următoare:
tipul de geam izolant depinde de materialul din care sunt realizate cadrul și frunzele și de dimensiunile acestora;
în regiunile Samara și Samara se recomandă utilizarea geamurilor cu o singură cameră dublă, cu condiția ca acestea să fie fabricate din sticlă cu acoperiri reflectoare de căldură;
pentru ferestre din lemn, grosimea minimă a geamurilor cu geam dublu este de 4-8-4-10-4, umplută cu aer sau 4-8-4-8-4, umplută cu argon;
rezistența efectivă la transferul de căldură al geamului izolator se confirmă prin încercări în camera climatică;
producătorii de unități de sticlă izolatoare, este necesar să se aplice noi tehnologii pentru aplicarea de acoperire cu emisie scăzută la ochelari cu pulverizator de magnetron (i-glass), care permite reducerea pierderilor de radiații cu mai mult de 20 de ori.
Viktor Zubkov,
șeful Centrului de testare "Samarastroyspytaniya", Ph.D. profesor asociat
Președinte al MDC al Academiei de Stat pentru Arhitectură și Construcții din Samara
Vezi și:
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: