Вакуумный стеклопакет своими руками

Вакуумные стеклопакеты

Введение

В современных хорошо утепленных зданиях коэффициент теплопередачи стен U достигает 0,3 Вт/(м 2 ·К) и даже ниже [1]. Однокамерные стеклопакеты с инертным газом аргоном и низкоэмиссиоными покрытиями является в настоящее время нормальной практикой при строительстве новых зданий. Коэффициент теплопередачи центральной части этих стеклопакетов U_g (то есть без учета влияния кромок) составляет от 1,3 до 1,1 Вт/(м 2 ·К). Однако на хорошо утепленном фасаде здания эти стеклопакеты представляют собой «теплые пятна», через которые происходят значительные потери тепла. Хорошие двухкамерные стеклопакеты могут иметь коэффициент теплопередачи от 0,7 до 0,5 Вт/(м 2 ·К). Однако это достигается за счет усложнения конструкции стеклопакетов, увеличения их толщины до нескольких сантиметров и применения дорогого инертного газа криптона.

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.

Атмосферное давление и традиционные стеклопакеты

Каждый стеклопакет имеет хотя бы одну герметически изолированную полость – пространство между стеклами. Обычно эта полость наполнена воздухом при том давлении, которые было в цехе в момент герметизации стеклопакетов. Допустим, что это атмосферное давление было нормальным. При изменении атмосферного давления по отношению к давлению внутри полости стекла стеклопакета становятся выпуклыми или вогнутыми (рисунок 1). Эти прогибы вызывают искажения отражения от стекол, которые более или менее заметны в зависимости от размеров стеклопакетов, толщины стекол, ширины полости и т. п. (см. подробнее здесь).

Рисунок 1 – Прогибы стекол однокамерного стеклопакета:

а – при пониженном атмосферном давлении;

б – при повышенном атмосферном давлении

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/см 2 х 10000 см 2 = 10000 кг = 10 тонн). Поэтому для предотвращения схлопывания стекол конструкция вакуумного стеклопакета требует применения серии столбчатых спейсеров, которые равномерно распределяют внутри его плоскости.

Конструкция вакуумного стеклопакета

Типичный вакуумный стеклопакет состоит из двух стекол толщиной 3-4 мм, которые изолируются по периметру газонепроницаемым герметиком. Одно стекло имеет низкоэмиссионное покрытие. Расстояние между стеклами составляет около 0,7 мм. Поэтому этот стеклопакет является значительно более тонким, чем типичный однокамерный стеклопакет (рисунок 2).

Ключевым элементом вакуумного стеклопакета является полость между стеклами. Наименование «вакуумный» подразумевает, что в полости нет никакой материальной среды, которая могла бы передавать тепло и звук от внутреннего стекла к наружному стеклу и наоборот.

Рисунок 2 – Конструкция вакуумного стеклопакета [2]

Чтобы достичь этого давление в этой полости должно составлять 10 -3 гПa. Эта величина составляет одну миллионную долю атмосферного давления. Только тогда становится возможным снизить теплопередачу оставшегося разреженного газа до величин менее, чем 0,1 Вт/(м 2 ·К), что обеспечит достижение высокого общего коэффициента теплопередачи в целом для стеклопакета [1, 2].

Сопротивление атмосферному давлению обеспечивают столбчатые спейсеры. Основные требования к спейсерам: они должны иметь низкую теплопроводность и быть почти невидимыми.

Передача тепла в стеклопакете

Существует три пути снижения передачи тепла через стеклопакет:

Теплопроводность
Тепловая конвекция
Тепловое излучение

Теплопроводность

Теплопроводность является основной формой передачи тепла в твердых материалах, таких как оконные рамы и герметичные кромки стеклопакетов. Количество потерь тепла может быть снижено путем применения соответствующих теплоизоляционных материалов, а также путем снижения количества сплошных материалов, например, за счет применения полых профилей.

Тепловая конвекция

Тепловая конвекция – это передача тепла через движение частиц материальной среды. Чем легче молекулы газа, тем больше они передают тепла. По этой причине межстекольные полости стеклопакетов заполняют тяжелыми инертными газами, такими как аргон. В самых лучших окнах применяют стеклопакеты, заполненные криптоном, молекулы которого еще тяжелее, чем у аргона. Однако криптон намного дороже аргона.

В полном вакууме, конечно, не существует ни конвекции, ни теплопроводности. Однако даже частичный вакуум резко снижает передачу тепла. Когда давление в полости снижается до такого уровня, что молекулы могут двигаться, почти не сталкиваясь одна с другой, то передача тепла снижается линейно со снижением величины давления.

Тепловое излучение

Все вещества излучают электромагнитные волны, спектр которых зависит от их температуры, и поэтому обмениваются энергией со своим окружением. В отличие от теплопроводности и конвекции тепловое излучение происходит также и в вакууме. Так называемые низкоэмиссионные покрытия на стеклах снижают эти тепловые потери. Эти ультратонкие пленки пропускают коротковолновое излучение (свет), но не пропускают длинноволновое инфракрасное излучение (тепловое излучение).

Система герметизации вакуумных стеклопакетов

Материалы, которые применяют для герметизации кромок, должны быть способными поддерживать вакуум внутри стеклопакета. Кроме того, они должны обладать высокими термоизоляционными характеристиками. Эти свойства должны сохраняться в условиях всех воздействий и нагрузок в течение полного срока службы стеклопакета. Это означает, что остаточное давление газа менее, чем 0,001 гПа должно оставаться стабильным в течение более 25 лет и при температуре от минус 40 до 60 ºС.

Кроме того, что эта система герметизации должна «держать» вакуум, она также обязательно должна обладать определенной упругостью. Это дает возможность выравнивать напряжения в ней и, тем самым, предотвращать возникновение трещин при нагрузках на кромки стекол.

Спейсеры вакуумных стеклопакетов

Применяемые в вакуумных стеклопакетах металлические и стеклянные столбики размером менее 0,35 мм являются практически невидимыми с расстояния 1 м. Эти спейсеры, расположенные на расстоянии 30-40 мм друг от друга, обеспечивают коэффициент теплопередачи вакуумного стеклопакета U_g около 0,50 Вт/(м 2 ·К) [2].

Преимущества вакуумных стеклопакетов

Лучшие стандартные стеклопакеты, в которых обычно применяется аргон, имеют коэффициент теплопередачи U_g от 1,3 до 1,1 Вт/(м 2 ·К). Двухкамерные стеклопакеты с криптоном имеют самые высокие теплоизоляционные характеристики (U_g от 0,7 до 0,5 Вт/(м 2 ·К)), но являются чрезмерно дорогими. Кроме того, чтобы достичь коэффициента теплопередачи U_g около 0,50 Вт/(м 2 ·К) эти стеклопакеты должны иметь ширину своих полостей 12-14 мм, что означает, что общая их толщина весьма значительна. Чрезмерный размеры и вес стеклопакетов вызывает проблемы с крепежными и другими деталями окон, например, с петлями. В отличие от двухкамерного стеклопакета вакуумный стеклопакет достигает величины U_g = 0,50 Вт/(м 2 ·К) при меньшем весе и меньшей толщине.

В настоящее время промышленные ваккумные стеклопакеты находятся еще в процессе разработки и дальнейшего совершенствования. С выходом на массовое производство они способны значительно повысить тепловую эффективность светопрозрачных конструкций, а также сделать их более легкими и удобными.

1. VIG – Vacuum Insulating Glass – 7th International Vacuum Insulation Symposium, Zurich-Dübendorf, 2005.

2. Vacuum Glazing – BINE projectinfo, 01/08

Ссылка для источника 2:

Узнать подробнее о вентилируемых фасадах вы сможете тут.

ООО «Алюком»
г. Москва, ул. Нагатинская, д. 16, стр. 9, офис 2-5

Тел.: +7 (495) 268 0444
E-mail: info@alucom.ru

Производство и склад: Калужская обл., г. Малоярославец, ул. Калужская, 64.

Вакуумный стеклопакет. Описание технологии и предназначения

С каждым годом, как в промышленности, так и в частном секторе, требования, предъявляемые к энергосбережению, становятся жестче. Доподлинно известно, что значительный процент потери тепла в помещении, помимо кровли, происходит через оконный проем, слабым местом которого является стекло, имеющее высокую теплопроводность. Занимая значительную площадь окна, стекло и является «слабым местом», через которое тепло выходит наружу помещения.

Получается, для того, чтобы сохранить тепло в помещении, необходимо тепловые потери окна свести к минимуму. Что нужно для этого сделать? Какими имеющимися технологиями это можно обеспечить? Рассмотрим одно эффективное решение, притворив которое в жизнь, можно рассчитывать на существенное сокращение тепловых потерь через окно. Речь пойдет о стеклопакете. Да не о простом, а о вакуумном. Рассмотрим подробнее, что из себя он представляет.

Из статьи Вы узнаете:

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).

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.

[tip]Внимание! Цена на вакуумный стеклопакет не просто большая, а огромная. Поэтому его установка в обычные квартиры нецелесообразна.[/tip]

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.

Перспективы применения вакуумной среды в оконных конструкциях.

Для улучшения теплоизоляционных характеристик стеклопакета, помимо вакуумирования, применяются и ряд других технологий. Например, закачка в межстекольное пространство инертного газа (аргон, криптон), сухого воздуха или шестифтористой серы. Однако именно технология вакуумирования считается наиболее перспективным направлением в деле придания современному окну, будь оно пластиковое, алюминиевое, либо деревянное со стеклопакетом, максимальных теплоизоляционных свойств.

В конце 2011 года в Японии уже была открыта промышленная линия по производству вакуумных стеклопакетов. Сегодня выпуск таких изделий налажен и в ряде европейских стран, но не в России.

Panasonic разработала вакуумные стеклопакеты из закалённого стекла

Рекламируя пластиковые окна, оконные компании порой применяют не совсем корректные термины. В частности, иногда в маркетинговых целях используется понятие «вакуумные стеклопакеты». Чаще всего в таких случаях речь идет об обычных клееных стеклопакетах, заполненных инертными газами или сухим воздухом. А называют данные конструкции «вакуумными» вследствие их герметичности, что является в корне ошибочным подходом. Разберемся с тем, что представляют собой настоящие вакуумные стеклопакеты.

Аннотация

В вакуумном стеклопакете, который состоит из двух листов стекла, системы поддерживающих распорок и безвоздушного пространства, изолирующая способность зависит от теплопроводности распорок, теплового излучения от внутренней поверхности стекла и конвекции очень малого количества газа (воздуха), который остается в пространстве между стеклами. Для улучшения изолирующей способности был разработан низкотемпературный производственный процесс, позволивший увеличить расстояние между распорками, применяя закаленное стекло. Этот процесс был реализован с помощью применения металлического герметика без использования свинца. Более того, излучение от поверхности стекла может быть уменьшено с помощью специального низкоэмиссионного покрытия.

Читать еще: Оконные блоки из ПВХ профилей технические характеристики

Образец стеклопакета, сделанный таким образом, показал рекордно низкое значение U-value 0,45 Вт/м2К. Это значение показателя равно теплопроводности изоляции из стекловаты толщиной 10 см. Вакуумный стеклопакет, произведенный по технологии низкотемпературных процессов может решительно изменить существующие концепции дизайна в архитектуре.

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.

Достоинства технологии

Главным требованием к производству стеклопакетов является использование материалов, которые длительное время сохраняли бы герметичность такого «сэндвича». Необходимо, чтобы молекулы воздуха не проникали в межстекольное пространство, иначе стеклопакет быстро потеряет свои теплоизоляционные свойства.

В сравнении с двухкамерным остеклением технология применения вакуумного стеклопакета делает оконную конструкцию легче почти в 2 раза, что в свою очередь дает возможным изготавливать оконный профиль менее жестким, не армированным металлом. Менее строгими становятся требования и к фурнитуре.

Зато коэффициент теплопроводности при трехслойном остеклении – 0,7Вт (кв. мК) и снизить его уже невозможно. Использование вакуумного стеклопакета позволяет достичь значения коэффициента в 0,5 Вт (кв. мК). При этом сильно вырастает светопередача, поскольку даже идеально полированное стекло, все-таки, мешает проникновению света. И чем больше слоев стекла, тем слабее освещенность помещения.

Применение вакуумных стеклопакетов считается очень перспективными. В Германии эти разработки финансируются правительством, и планируется пуск промышленной линии по их изготовлению в 2011 году. А в Японии уже сегодня существует предприятие, предлагающее вакуумное остекление.

Параллельно с усовершенствованием технологии по выпуску вакуумных стеклопакетов ведутся разработки по выпуску оконной рамы с высокой степенью термоизоляции.

В целом, можно сказать, что нас ждет революционный прорыв в области оконных технологий.

Вакуумный стеклопакет существующий на данный момент

Структура вакуумного стеклопакета SPACIA® показана на рис. 1 Стеклопакет состоит из двух листов стекла с вакуумной прослойкой между ними, толщиной 0,2 мм. Кромка пакета герметизирована стеклянной спайкой, с характерной температурой размягчения в 350 градусов цельсия.

Между двумя листами стекла помещены металлические распорки, высотой 0,2 мм, расставленные на расстоянии 20 мм друг от друга. Они обеспечивают равномерное влияние силы атмосферного давления на поверхность пакета. Воздух между стеклами откачивается через небольшой клапан, который расплавляется и закрывается в конце производственного процесса. Стандартный стеклопакет SPACIA® производится с низкоэмиссионным покрытием, нанесенным на внутреннюю плоскость одного из стекол.

Другой тип вакуумного стеклопакета, который называется «гибридный стеклопакет SPACIA21®» состоит из вакуумного стеклопакета и одной камеры обычного стеклопакета, заполненной газом (рис. 2). Другими словами, гибридный стеклопакет—это однокамерный стеклопакет, в котором вместо одного из стекол используется вакуумный пакет. Этот пакет обладает более высокими теплоизоляционными характеристиками, чем простой вакуумный стеклопакет.

Таблица 1 показывает теплоизоляционные характеристики нескольких типов остекления. Из таблицы видно, что вакуумный стеклопакет обладает более выгодными характеристиками, чем обычный однокамерный, заполненный газом. А гибридный пакет обладает очень хорошими теплоизоляционными показателями, на уровне 0,8 Вт/м2К при толщине всего лишь в 21 мм. Это значение теплопроводности соответствует характеристикам слоя стекловаты толщиной 50 мм.

Производственный процесс существующего вакуумного стеклопакета показан на рис. 3. После раскроя двух листов стекла, в одном из углов стекла сверлится отверстие для последующей откачки воздуха с помощью трубки и помпы. Затем стекло моется и с помощью специального оборудования к нему прикрепляются распорки. Лист стекла с распорками накрывается другим листом стекла. Герметик, состоящий из стеклянной пасты наносится по краям соединенных листов.

Затем получившаяся светопрозрачная конструкция нагревается в печи до рабочей температуры герметика. Достижение этой температуры необходимо, чтобы расплавить герметик. Затем конструкция извлекается для усиления откачки газа из внутренней полости в горячем состоянии. В конце производственного процесса крышка трубки, через которую был откачан воздух, расплавляется и закрывается.

Основной проект вакуумного остекления

Согласно проекту, предложенному Коллинзом и др. [1], оптимальное расположение распорок может быть рассчитано с учетом теплового потока, прочности листа стекла и прочности материала распорок. На базе этих параметров расчетное расстояние между распорками было принято 20 мм.

Теплоизоляционные свойства вакуумного стеклопакета зависят от теплопроводности распорок, теплопроводности оставшегося в вакууме газа и теплового излучения от внутренней стороны пакета. Рис. 4 показывает результаты расчета теплопроводности вакуумного стеклопакета. Эти расчеты были произведены для существующего стеклопакета с расстоянием между распорками в 20 мм и низкоэмиссионным стеклом с показателем эмиссионности 0,15. Теплопроводность это величина основанная на потоке тепла от одной стороны остекления к другой. Рис. 5 показывает отношение между этим значением и значением показателя U-value, который обычно используется для измерения характеристик стеклопакетов. Из этих рисунков можно сделать вывод, что существующий вакуумный стеклопакет с внутренним давлением 0,1 Па может иметь теплопроводность 2,0 Вт/м2К, которая соответствует U-value в 1,5 Вт/м2К.

Улучшение теплоизоляционных качеств стеклопакета

Основываясь на данном проекте, улучшение теплоизоляционных свойств пакета может быть достигнуто с помощью уменьшения числа распорок, снижения внутреннего давления в пакете и понижения эмиссионности поверхности стекла.

Уменьшение количества распорок, другими словами расстановка их на большем расстоянии может привести к разрушению стекла, так как оно всегда подвержено силе атмосферного давления. Для улучшения показателей теплоизоляции без угрозы разрушения стекла может быть использовано закаленное стекло.

Тем не менее, закаленное стекло не может быть использовано в существующем производственном процессе, по причине того, что оно плавится при температуре большей, чем 350 градусов, достигаемых при герметизации кромки пакета. Для решения этой проблемы был разработан низкотемпературный производственный процесс герметизации с использованием металлической, не содержащей свинец спайки при температуре 200 градусов.

Был разработан опытный образец производственной линии, позволявшей производить стеклопакеты максимального размера 2150 мм х 1350 мм. С использованием этого оборудования листы стекла нагревались, затем происходил автоматизированный процесс герметизации. Были оптимизированы температура стекла, температура расплавленного металлического герметика и скорость герметизации. С помощью этих изменений стало возможным использование закаленного стекла и более редкая расстановка распорок.

Дальнейшее улучшение теплоизоляционных характеристик было достигнуто с помощью применения покрытия стекла с еще более низкой эмиссионностью. В существующем пакете было использовано пиролитическое покрытие с показателем эмиссионности 0,15. В новом было применено не так давно разработанное покрытие с эмиссионностью 0,045. В этой статье мы рассматриваем пакет с использованием двух листов стекла с данным покрытием.

В дополнение ко всему, можно было бы использовать распорки из материала с более низкой теплопроводностью, чем металлические, например стеклянные или керамические. Эффективность применения таких материалов не рассматривается в данной статье, но без сомнения это очень важный фактор, который должен быть реализован в будущем.

Расстановка распорок в улучшенном вакуумном остеклении

Увеличение расстояния между распорками может быть достигнуто с применением закаленного стекла с более высокой поверхностной прочностью на изгиб. Исходя из этого, была рассчитана теплопроводность. Условия расчетов были приняты таковы: два листа закаленного стекла с покрытием с эмиссионностью 0,045 и расстоянием между распорками в 40 мм. Так как толщина использованных листов стекла составляет 3 мм, общая толщина стеклопакета составляет всего 6 мм. Результаты вычислений представлены на рис. 6

Сравнивая рис. 4 и рис. 6 мы можем увидеть огромную разницу в теплопроводности существующего вакуумного стеклопакета и улучшенного. Становится ясно, что увеличение расстояния между распорками и уменьшение эмиссионности внутренней поверхности стекла приводит к значительному улучшению показателей теплопроводности. Из рис. 6 видно, что стеклопакет с увеличенным до 40 мм расстоянием между распорками и внутренним давлением 0,1Па может обладать теплопроводностью 0,49 Вт/м2К. Из рис. 4 это значение приводит к значению показателя U-value в 0,45Вт/м2К.

Вакуумные рамки

используются для контроля герметичности пузырьковым методом. Контроль позволяет выявить сквозные дефекты в сварных соединениях и основных изделий из стали и пластика. Рамки применяются для контроля таких объектов как — резервуары, котлы, трубопроводы, топливные баки, облицовки и прочие объекты с односторонним доступом.

Вакуумные рамки имеют свидетельство об испытании Головной материаловедческой организации ОАО «НИКИМТ-Атомстрой» о возможности применения при контроле трубопроводов атомных энергетических установок и объектов других отраслей промышленности. По результатам испытаний, чувствительность контроля с применением вакуумных рамок, соответствует IV классу герметичности согласно ПНАЭ Г-7-008-89 и ПНАЭ Г-7-019-89

Вакуумные рамки с подсветкой

Наличие пузырьков в местах образования течей при контроле методом вакуумных рамок производится визуальным способом. Освещенность контролируемой зоны является важнейшим фактором, влияющих на качество контроля. Отсутствие необходимой освещенности приводит к пропуску дефектов, а использование для этих целей ламп или фонарей как минимум не очень удобно. В предлагаемой вакуумной рамке с подсветкой 12 мощных светодиодов, распределенных по поверхности светопанели, создают достаточный светопоток; питание 9 В; выключатель размещен на кран-ручке напуска атмосферы. Панель с источниками света тонкая (3 мм), изготовлена из прозрачного поликарбоната и легко изгибается, повторяя изгиб экрана вакуумной рамки при проведении дефектоскопии. Рамка с подсветкой помогает обеспечить необходимую освещенность для проведения контроля и как следствие более качественное его проведение

Для испытания чувствительности контроля с использованием вакуумных рамок может использоваться механическая регулируемая блок-течь БТ-1 «Эксперт».

В зависимости от формы контролируемых объектов могут быть использованы следующие стандартные виды вакуумных рамок :

Вакуумные стеклопакеты: особенности и свойства

Что представляют собой вакуумные стеклопакеты
Перспективы вакуумных стеклопакетов
Комбинированные стеклопакеты
Недостатки вакуумных стеклопакетов

При стабильно растущих ценах на газ, централизованное отопление и электричество энергоэффективность окон является одной из основных характеристик, и ей уделяется больше всего внимания. За последние годы в этой сфере было внедрено достаточно много инноваций – использование I- и k-стекол, утепление при помощи энергосберегающих пленок, закачка внутрь камер инертного газа, но вакуумные стеклопакеты превзошли все предыдущие технологии.

Внедрение этого изобретения позволит не только повысить энергоэффективность, но и уменьшить вес и толщину всех оконных конструкций. Эта инновация пока дорабатывается, хотя уже сегодня можно приобрести вакуумные оконные конструкции. Лидирует в этой области Япония, но Россия, Китай и Германия также активно двигаются в этом направлении.

Что представляют собой вакуумные стеклопакеты

Технологию, послужившую основой для изготовления вакуумных стеклопакетов, позаимствовали из производства герметично запаянных колб для термосов, из которых откачан воздух. То есть было использовано одно из главных свойств вакуума – его нулевая теплопроводность. Стекла в таких элементах оконных конструкций находятся на расстоянии 0,2-0,7 мм друг от друга. Такой незначительной вакуумной прослойки вполне достаточно, чтобы уменьшить теплопередачу между улицей и внутренними помещениями. Благодаря использованию этой технологии удалось:

рекордно уменьшить значение коэффициента теплопроводности;
улучшить звукоизоляцию;
увеличить светопропускную способность энергоэффективных окон.

Сейчас для обеспечения герметичности при изготовлении вакуумных стеклопакетов вся конструкция по контуру изолируется рамками из стеклоприпоя. При этом активно ведется разработка эластичного герметика, который был бы способен выдержать давление атмосферы. Однако пока используется специальная стеклянная паста, выступающая в роли герметика и имеющая температуру размягчения 350 °C.

Чтобы стекла толщиной 4-5 мм могли по всей своей площади выдержать атмосферное давление, между ними требуется установка специальных распорок. Диаметр этих элементов сопоставим с шириной вакуумной прослойки. Распорки расположены друг от друга на расстоянии, которое не затрудняет обзор из окон.

Перспективы вакуумных стеклопакетов

Окна, стеклопакеты для которых изготовлены по вакуумной технологии, имеют блестящие перспективы даже с учетом существующих проблем. Коэффициент теплопроводности Ug у трехслойного остекления в среднем составляет около 0,7 Вт/(м²K). Если провести сравнение, то обычный двухкамерный стеклопакет проигрывает по этому параметру вакуумной модификации, у которой Ug варьируется в пределах 0,45-0,5 Вт/(м²K).

Читать еще: Как отремонтировать стеклопакет своими руками

Значит, энергоэффективность вакуумного стеклопакета на 40-50% выше. На сегодняшний день разработаны и уже производятся модели этого типа, имеющие толщину всего 6 мм, которые обладают такой же теплоизоляцией, как и 100-миллиметровая плита стекловаты. Максимально приближенный коэффициент теплопроводности только у двухкамерных стеклопакетов с инертным газом и двумя I- или k-стеклами.

Комбинированные стеклопакеты

Недостатки вакуумных стеклопакетов

Поскольку эта технология стала активно разрабатываться и внедряться сравнительно недавно, до совершенства ей еще далеко. К основным минусам вакуумных стеклопакетов следует отнести:

хрупкость конструкции, снижающая уровень безопасности;
высокая стоимость изделий из-за сложности производственного процесса;
проблемы с разгерметизацией и попаданием через микротрещины воздуха внутрь камер.

Над устранением недостатков регулярно ведется работа, и некоторые проблемы частично решены. Китайцы уже изобрели гибкое краевое соединение, имеющее хорошую устойчивость к температурным колебаниям. Благодаря этому частично решен вопрос с разгерметизацией. Помимо этого китайским специалистам удалось в 2016 году разработать противоударное стекло «LandVac». Однако производство стеклопакетов этого типа с улучшенными характеристиками требует серьезных материальных затрат, поэтому пока инновационный продукт рассчитан исключительно на состоятельных покупателей.

Вакуумный стеклопакет. Описание технологии и предназначения

По действующим нормативам площадь остекления жилого помещения составляет 18% (25% — общественные здания), что делает задачу повышения теплоэффективности оконных проемов весьма актуальной. Технологии теплосбережения в отношении стеклопакетов развиваются в двух направлениях:

нанесение на стекла светопроницаемых покрытий, которые препятствуют теплопередаче, т.е. отражают инфракрасную составляющую спектра внутрь помещения (I и K-покрытия);
разработка конструкций стеклопакетов с различным числом камер и/или контролируемыми характеристиками воздуха или газа (2-х и 3-х камерные стеклопакеты, в которых одна из камер наполнена обезвоженным воздухом или инертным газом).

На практике применяются оба способа повышения теплоизоляции, но каждый из них подошел к своему технологическому пределу. Их комплексное применение не дает выраженного эффекта, но существенно влияет на стоимость остекления.

Что такое вакуумный стеклопакет?

Технический вакуум

А ещё очень разреженный газ именуют техническим вакуумом. Вакуум — это некая область пространства без вещества.

Вообще говоря, идеального вакуума в природе не встретить. Ведь даже в космическом пространстве, где, казалось бы, ничего нет, всё равно встречаются атомы водорода (пара атомов на кубический сантиметр). Но в теории достичь такого идеала всё же можно, в мизерных масштабах.

Техническим вакуумом считают газ, который находится при давлении ниже, чем в окружающем пространстве. Ну, к примеру, этого легко достичь в неких сосудах или в трубопроводе. Для этой цели существуют различные вакуумные насосы.

Для живых организмов нахождение в вакууме смертельно. Смерть наступает за несколько минут из-за гипоксии (нехватки кислорода).

Достоинства вакуумной технологии.

Продукция и услуги Фабрики Окон

Однокамерные и двухкамерные стеклопакеты не пропустят холод внутрь помещения, удержат тепло и позволят создать уют в доме.

Новейшие пластиковые окна эффективно отражают жару и удерживают тепло в доме. Обеспечивают поступление свежего воздуха без пыли, сквозняков и уличного шума.

Натуральность, экологичность, долговечность и изысканность – главные преимущества деревянных окон. Изделия обеспечивают высокий уровень теплоизоляции.

Универсальное окно с энергосберегающим покрытием и внешним напылением Double Silver. Обладает высокой светопропускной способностью, теплоизоляцией и защищает помещение от ультрафиолета и жары.

Стеклопакет с подогревом

Thermo Glass обеспечит оптимальный температурный режим в помещении и не пересушит воздух. Стеклопакет станет дополнительным источником тепла. Не пропустит снаружи холод зимой и зной летом.

Перспективы применения вакуумной среды в оконных конструкциях.

Похожие записи
Трещины на стеклопакете. Причины растрескивания стекла
Энергосберегающие стеклопакеты. Виды, преимущества, недостатки
Ударопрочные стеклопакеты

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.

Французское остекление. Описание возможностей и достоинств

Обсуждение: 3 комментария

Геннадий:
05.09.2018 в 21:30

При вакууме внутри стеклопакета, на 1 сантиметр квадратный, будет давить атмосфера силой в 1 килограмм. Теперь умножьте это на площадь всего стеклопакета. При 1 метре квадратном, будет 10 тонн, причем с двух сторон. Итого на ваш несчастный скелопакет, будет давить в сумме 20 тонн. При таких давлениях, металл ходит на миллиметры. А стекло хрупкая вещь.) Так что господа, не вешайте людям лапшу на уши.)))

09.09.2018 в 02:16

Черт, мы то думаем — почему селедка в вакуумной упаковке выдерживает 100кг*2 давления? :_) Пересмотрите внимательнее первый ролик

20.11.2018 в 15:00

геныч ты бредишь…. в школу надо было ходить на физику…

Заслонки с фланцами CF

Фото		Артикул для заказа	DN	A, мм	В, мм	С, мм	D, мм
420MBL040	DN 40 CF	152	22	30	42
420MBL063	DN 63 CF	171	37	51	42
420MBL100	DN 100 CF	186	65	90	42
420MBL160	DN 160 CF	212	111	123	42

Описание:

Заслонка с ручным приводом с фланцами CF
Материал: нерж.сталь
Угол открытия 90°
Т: -196…250 °C

Фото		Артикул для заказа	DN	A, мм	В, мм	С, мм	D, мм
420MBL040-p	DN 40 CF	214	22	30	59
420MBL063-p	DN 63 CF	234	37	51	59
420MBL100-p	DN 100 CF	249	65	90	59
420MBL160-p	DN 160 CF	276	111	123	59

Описание:

Заслонка с пневматическим приводом с фланцами CF
Материал: нерж.сталь
Угол открытия 90°
Т: -196…250 °C

Полный каталог «Смотровые окна и специальные стекла» в формате PDF (0,66 МБ)

Ассортимент деревянных окон

Наша компания производит деревянные окна со стеклопакетом, дерево-алюминиевые окна, евроокна. Разные стили: классический, этнический, модерн, готика, Hi-Tech, Techno — воплощают всё, что только можно придумать и реализовать, чтобы выполнить пожелания клиентов. Оригинальные формы нестандартных деревянных окон — арочных, треугольных, трапециевидных, круглых, ромбовидных, полуциркульных, эллипсоидных — превратят самое заурядное здание в сказочный волшебный замок. Совершенное оборудование предприятия позволяет изготовление:

сдвижных оконных систем;
цветных евроокон-витражей с резьбой;
угловых окон со ставнями;
многоцветных арочных окон глухих и открывающихся;
окон из евробруса с накладными импостами и стеклопакетами с дуплексом;
окон со шпросами белого, коричневого, золотого цвета.

Вакуумные покрасочные камеры, создающие лакокрасочное покрытие древесины на глубину 8 мм, позволяют довести число слоёв до 9 — значит, деревянные окна будут иметь первозданный вид практически вечно. Высочайшее качество современных способов покраски делает доступным и другие виды покрытия:

нанесение патины;
нанесение слоёв сусального золота, серебра и меди;
нанесение натурального пчелиного воска.

Вакуумный стеклопакет. Описание технологии и предназначения

На выставке Glasstec 2021, самой масштабной в области стекольной промышленности, состоявшейся в Германии в Дюссельдорфе, китайская компания Landglass представила на всеобщее обозрение новый продукт – LandVac – вакуумные стеклопакеты из закаленного стекла. Что это такое и каковы технологии его изготовления, рассказывает портал ОКНА МЕДИА.

Читать еще: Утепление стеклопакетов своими руками

Фото: Стенд компании LandGlass

Введение

В современных хорошо утепленных зданиях коэффициент теплопередачи стен U достигает 0,3 Вт/(м2·К) и даже ниже [1]. Однокамерные стеклопакеты с инертным газом аргоном и низкоэмиссиоными покрытиями является в настоящее время нормальной практикой при строительстве новых зданий. Коэффициент теплопередачи центральной части этих стеклопакетов Ug (то есть без учета влияния кромок) составляет от 1,3 до 1,1 Вт/(м2·К). Однако на хорошо утепленном фасаде здания эти стеклопакеты представляют собой «теплые пятна», через которые происходят значительные потери тепла. Хорошие двухкамерные стеклопакеты могут иметь коэффициент теплопередачи от 0,7 до 0,5 Вт/(м2·К). Однако это достигается за счет усложнения конструкции стеклопакетов, увеличения их толщины до нескольких сантиметров и применения дорогого инертного газа криптона.

Технологические особенности напыления на стекло

Принцип подобного эффекта основан на том, что затемненное помещение довольно сложно рассматривать на фоне более ярких отражений.

На сегодняшний день нет полупрозрачных зеркал, которые бы имели возможность пропускать свет в одну сторону и не пропускать в иную. Для того, чтобы делать такое стекло, люди стали применять специальные способы, которые позволяют изделия с односторонним эффектом.

Так, простые зеркала могут представлять собой стекла, на задней поверхности которых нанесено крайне плотное, а также толстое отражающее покрытие. Зеркала, которые имеют одностороннюю прозрачность, делают по аналогии, но при этом применяется более тонкий, а еще пропускающий свет слой покрытия.

В роли альтернативы на сегодняшний день часть применяют зеркальную пленку, которая будет нанесена на поверхность изделия. Такая зеркального типа пленка может быть легко нанесена на уже готовое изделие.

Есть два основных метода напыления:

Пиролитический метод (он осуществляется еще при изготовлении).
Вакуумный тип напыления (наносятся на готовые типы изделий, посредством установок специального типа).

На сегодняшний день есть несколько видов разновидностей напыления вакуумного типа, и самыми популярными можно называть магнетронное высокоскоростное и ионно-плазменное.

Концепция вакуумного стеклопакета

Расчеты специалистов показывают, что однокамерный стеклопакет с откаченным из него воздухом может достигать коэффициентов теплопередачи до 0,5 Вт/(м2·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.

Атмосферное давление и традиционные стеклопакеты

Рисунок 1 – Прогибы стекол однокамерного стеклопакета:

а – при пониженном атмосферном давлении;

б – при повышенном атмосферном давлении

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.

Перспективы технологии

Изготовление первых вакуумных стеклопакетов для коммерческих целей впервые началось в Японии в 1997 году. В настоящее время они производятся и в других странах, включая Россию. Однако это производство пока носит ограниченный характер из-за дороговизны конечного продукта.

Тем не менее, многие специалисты считают, что у стеклопакетов с вакуумной камерой имеются серьезные перспективы в будущем. Такие светопрозрачные конструкции обладают сниженным весом и множеством других плюсов, о которых мы уже говорили. Фактически вакуумные стеклопакеты оптимально подходят для остекления различных зданий, в том числе и жилых домов. И после разработки подходящих для них рам и фурнитуры, данные стеклопакеты могут получить очень широкое распространение. А это, в свою очередь, будет означать подъем технологий остекления на качественно новый уровень.

Резюме

При выборе пластиковых окон следует внимательно относиться к словам менеджеров и рекламщиков, и не попадаться на маркетинговые уловки. Всегда есть вероятность столкнуться с подменой понятий или ошибочным толкованием терминов. Вакуумными могут называться только стеклопакеты, имеющие в своей конструкции вакуумную камеру. Но никак не обычные стеклопакеты с сухим воздухом или аргоном/криптоном.

Чтобы иметь уверенность в качестве покупаемых пластиковых окон, обращайтесь только в оконные компании, которые долго работают на рынке и имеют достойную репутацию. уже много лет занимается производством и установкой окон ПВХ в Москве с использованием качественных стеклопакетов и профилей REHAU и КВЕ. Также у нас вы можете купить пластиковые окна в Железнодорожном, заказать пластиковые окна в г. Московский и других городах МО.

Конструкция вакуумного стеклопакета

Рисунок 2 – Конструкция вакуумного стеклопакета [2]

Чтобы достичь этого давление в этой полости должно составлять 10-3 гПa. Эта величина составляет одну миллионную долю атмосферного давления. Только тогда становится возможным снизить теплопередачу оставшегося разреженного газа до величин менее, чем 0,1 Вт/(м2·К), что обеспечит достижение высокого общего коэффициента теплопередачи в целом для стеклопакета [1, 2].

Передача тепла в стеклопакете

Существует три пути снижения передачи тепла через стеклопакет:

Теплопроводность
Тепловая конвекция
Тепловое излучение

Теплопроводность

Тепловая конвекция

Тепловое излучение

Преимущества вакуумного напыления титана

При нанесении в вакууме происходит осаждение титана, благодаря чему получается равномерное и надежное тонкопленочное покрытие. Кроме того напыление титана в вакуумной среде на стекла и зеркала имеет и другие преимущества:

Высокая степень адгезии титана и заготовки.
Высокая химическая устойчивость титановых покрытий.
Возможность корректировки свойств покрытий.
Получение покрытий с заданной степенью отражения и пропускания.
Приемлемая цена зеркальных и тонированных изделий, полученных таким способом.

Система герметизации вакуумных стеклопакетов

Подробности. Виды напылений стекла

Магнетронное напыление

Такая разновидность обработки будет предполагать нанесение на стеклянные поверхности разные виды металлов и их соединений посредством применения метода магнетронного напыления. Изделия обрабатывают в условиях закрытого пространства. Такой тип обработки поводят на молекулярном уровне, за счет чего изделия получают высокие эксплуатационные и качественные характеристики. Для получения требуемого эффекта часто применяют различные газы – азот, кислород или даже аргон. В процессе реакции на поверхности изделий получаются слои металлов. Это будет обеспечивать возможность изготавливать стекла с разными заданными характеристиками.

Стекла, тонировка которых была сделана с применением технологии магнетронного напыления, есть целый ряд достоинств:

Прекрасные светоотражающие характеристики.
Прекрасные характеристики теплового отражения.
Благодаря возможности моделирования толщины слоя металла, который был нанесен, производители способы делать стекла с требуемыми характеристиками светового отражения и светового пропускания.
Такой тип покрытия может применяться даже для обработки узорчатых стекол.
Относительно небольшая, а также допустимая стоимость.

Рассмотрим вторую технологию обработки.

Ионно-плазменное напыление

Для того, чтобы наносить ионно-плазменный тип напыления на стекло, следует обязательно поместить изделие в условиях вакуума. При закрытом пространстве находится инертный газ, катоды, имеющие отрицательный заряд и металлическое покрытие, анод, который заряжен положительно, а еще подшипник с тройными вкладышами

. Слой напыления во время обработки наносят именно на подшипник. Плазменный способ дает возможность нанесения на поверхность изделий сплавы всевозможных металлов, а еще их соединений, таких как серебро, титан, алюминий, хром, никель и прочее. Качество наносимых покрытий всегда будут напрямую зависеть от поверхностного качества.

В таком деле следует учесть еще и такие моменты, как фактура или шероховатость заготовки, качество подготовки самой поверхности, а еще культура производства. Можно отметить, что сдерживающим фактором, который будет оказывать воздействие на распространение такого способы можно называть весьма жесткие требования к подготовке поверхности, а еще цена применяемого оборудования.

Сапфирное напыление

Отдельного внимания будут заслуживать стекла с напылением сапфира. В часовой промышленности такая технология часто применяется для того, чтобы создавать циферблаты. В роли материала для производства применяется минеральное стекло, которое же, в свою очередь, искусственно выращивают из кристаллов кремния оксида. Для любителей особенно прочных стекол, швейцарские мастера делали стекла даже из сапфира искусственного происхождения.

Таким изделиям будет характерна высокая прочность и не менее большая стоимость. Решение между ценой и прочностью было найдено после того, как были изобретены стекла минерального типа, на которое было нанесено напыление из сапфиров. Такой тип напыления имеет прочность сапфирового и цену простого минерального. Единственным недостатком можно называть быстрый срок истирания.

0 0 голоса

Рейтинг статьи