Стекла с низкоэмиссионным покрытием

По оценке теплотехников в загородных домах через окна уходит 20-25% тепла, в квартирах многоэтажных домов — 40-50%. В связи с этим производители окон принимают все возможные меры для снижения тепловых потерь: используют качественные уплотнители, многокамерные профили рам и стеклопакеты с разной формулой, теплые откосы и подоконники. Задача решалась, но показатели теплопотерь уменьшались незначительно.

Все изменилось с появлением низкоэмиссионного стекла. Что это такое, насколько эффективно сохраняет тепло, расскажет эксперт сайта StroyGuru.

Что такое низкоэмиссионные стекла для окон

Низкоэмиссионное стекло — это стекло с низким эмиссивитетом. Непонятно? Попробуем раскрыть суть простыми словами: низкоэмиссионное стекло — это обычное флоат-стекло, которое с одной стороны отполировали, а затем нанесли незаметное для глаз покрытие. В пленке и кроется весь секрет высокой энергоэффективности стеклопакетов. Они пропускают видимый свет в обоих направлениях, а тепловые лучи отражают. При этом с двух сторон: зимой в помещение, летом на улицу.

Если сравнивать окна с обычными стеклами и низкоэмиссионными, то последние экономят тепловую энергию на 30-40% лучше, при цене на 10-15% выше. Это позволяет в средней полосе России окупать инновационные окна в загородных домах за год, квартирах — за 3-4 года.

Принцип работы

Принцип действия низкоэмиссионных стекол подсмотрен у зеркала. Только оно отражает все подряд и с одной стороны, а стекло, благодаря специальной тонюсенькой пленке, только инфракрасные, их еще называют тепловые, волны и с двух сторон. Электромагнитное излучение видимого спектра (свет) отражающая пленка пропускает. Правда, при этом незначительно, до 10%, возрастают потери светового потока.

Благодаря такому строению зимой тепло не уходит на улицу, а летом не попадает в помещение. Солнечный свет круглый год беспрепятственно проникает в жилье.

Способность любой поверхности поглощать тепло с последующей его отдачей обозначается термином «эмиссивитет». Этот показатель оценивается от 0 до 10 (можно встретить и от 0 до 1). У обычного стекла коэффициент эмиссии или эмисситент поверхности (Е) — 9 (0,89), стекла с жестким покрытием (k) — от 1,8 до 4 (0,18-0,4), низкоэмиссионное стекло с мягким напылением — от 0,3 до 1,9 (0,03-0,19).

Приведенные цифры показывают высокую эффективность низкоэмиссионного стекла.

Виды

До последнего времени было 2 вида энергосберегающего стекла: k- и i-стекло. Недавно появился третий: мультифункциональное.

K-стекло

Стекло с твердым энергоэффективным покрытием получают в процессе производства обычного, полированного термическим способом стекла. Технологический процесс выглядит следующим образом: на слой тяжелого легкоплавкого металла, обычно олово, но может быть и свинец, наливается расплавленная стекломасса («флоат-метод», в переводе «наплывной»). Если дальше не предпринимать никаких операций, то после остывания получается знакомое всем «флоат-стекло».

Если же при температуре около 600^оС на поверхность стекломассы нанести слой оксидов индия-олова, получается энергоэффективное k-стекло с прозрачной пленкой, отражающей инфракрасные лучи. Из-за того, что напыление производится на расплав, молекулы оксидов проникают в кристаллическую решетку верхнего слоя стекломассы, образуя своеобразный сплав кварцевого песка и металлов. Такую пленку невозможно повредить механическим способом — стала частью стекла. Именно поэтому покрытие и называют твердым, иногда жестким.

Благодаря напылению обычное стекло приобретает другие эксплуатационные характеристики:

• коэффициент теплопроводности — 1,9-1,6 Вт/(м²*^оС). У обычного стекла около 5,82 Вт/(м²*^оС);
• светопропускная способность — SF 70 (пропускается 70% солнечного света);
• срок хранения — неограниченный;
• способ обработки — стандартный;
• закаливание — обязательное;
• расположение в стеклопакете — любое;
• одинарное остекление — допускается.

Если сравнивать с другими видами низкоэмиссионного стекла, то выигрывает по прочности напыления и способности пропускать дневной свет, проигрывая в главном: теплоизоляционных свойствах. В России не производится.

I-стекло

Стекло с низкоэмиссионным мягким покрытием производят по другой технологии: на остывшую стекломассу, в условиях вакуума, напыляется слой серебра. Для защиты серебряного напыления наносится вторичное покрытие из оксида титана. Общая толщина нанесенной пленки — 0,08-0,012 мкм.

Уровень сцепления стекла и серебра недостаточно высокий — можно легко отделить механическим путем (соскрести любым металлическим предметом). Поэтому такие пленки называют «мягким покрытием».

Существенным недостатком такого стекла является низкая химическая устойчивость серебра — быстро окисляется в атмосферном воздухе, в результате чего теряется способность покрытия отражать тепловые лучи. Такая особенность накладывает некоторые ограничения на сборку стеклопакетов.

Во-первых, i-стекло нельзя долго хранить даже в герметичной упаковке, во-вторых, в стеклопакете оно должно стоять напылением внутрь камеры, в-третьих, в самой камере не должно быть кислорода (замещается аргоном).

По теплоизоляционным свойствам мягкое напыление значительно превосходит все виды используемого стекла. Так, эмиссивитет обычного стекла — 8,5, k-стекла — 2-4, i-стекла — 0,4. Но по пропускной способности солнечного света уступает — SF 62 (у твердого покрытия — SF 70).

Из других особенностей отметим:

• требуется осторожная и аккуратная обработка — пленка может отделяться большими участками;
• необходимость снятия напыления под слой герметика — во время эксплуатации отслоится от стекла;
• отсутствие возможности закаливать.

Мультифункциональное стекло

Мультифункциональное покрытие (iM-стекло) отличается от мягкого напыления количеством слоев: пять вместо двух. При этом каждый слой выполняет определенную функцию. Так, первый и последний отвечают за зеркальность поверхности, второй и четвертый защищают серебро с хромом от окисления, средний слой — основной, отражает электромагнитные волны инфракрасного спектра.

Изменение состава нанесенной пленки привело к другим эксплуатационным характеристикам:

• стали отражаться солнечные лучи;
• увеличилась прочность — появилась возможность закаливать;
• стекло после нагрева может принимать любые формы без риска отслоения пленки;
• улучшились теплоизоляционные характеристики — отражающими способностями обладают все слои напыления;
• стеклу можно придавать голубоватый или зеленоватый оттенок без потери светопропускной способности (технологи заявляют о возможности окрашивать поверхность в любой цвет).

Существенный недостаток iM-стекла — высокая цена, которая, впрочем, компенсируется комфортом, большим сроком службы и удобством в эксплуатации.

Преимущества и недостатки

У низкоэмиссионного стекла есть сильные и слабые стороны.

Технология изготовления

Производство низкоэмиссионных стекол сложное, требующее специальных технологических линий и строгого соблюдения технических условий изготовления. Поэтому получить энергосберегающее стекло в кустарных условиях невозможно. Среди лучших производителей «Saint Gobam» (Франция), «Pilkington» (Великобритания), PPG (США), «Glavelbel» (Россия).

Стекло с низкоэмиссионным твердым покрытием изготавливают путем осаждения отражающих материалов на горячую, порядка 600^oС, поверхность стекла. Полученное таким способом покрытие устойчиво к механическому воздействию, не вступает в химическую реакцию с компонентами воздуха, не требует специальных условий хранения, простое в обработке.

По другой технологии слои низкоэмиссионного покрытия стекла наносятся один за другим (мягкий способ). Первым напыляется серебро. Толщина слоя — 15 нм. Затем защитные слои из оксидов никеля, кремния, олова, титана. Полученная пленка чувствительна к механическому воздействию, кислороду и влаге (окисляется). Поэтому i-стекло не может долго храниться, в стеклопакете обязательно ставится внутрь камеры. Еще одно важное требование — закачка в камеру инертных газов, замещающих кислород с полной герметизацией.

Установщики окон утверждают: применяемые герметики не в состоянии удержать аргон или ксенон весь эксплуатационный период. Примерно через 5-7 лет инертный газ замещается воздухом, а напыление исчезает. И это у компаний с современным оборудованием. У малых предприятий аргон улетучивается уже через 1-2 года. Для предотвращения окисления серебра на Западе предусмотрена подкачка инертного газа.

В России также — по ГОСТ Р54176-2010: «Национальный стандарт Российской Федерации. Стекло с низкоэмиссионным мягким покрытием. Технические условия» в окнах из такого стекла должны быть клапаны для подкачки аргона. Но пока никто их не видел. Производители объясняют сложившуюся ситуацию двойной герметизацией: внутренний слой из бутиловой ленты, наружный из полисульфида или полиуретана. Поэтому клапан не нужен. Насколько эффективна такая защита, сказать сложно — используется около 5-6 лет. Пока на форумах жалоб на уход инертного газа нет.

Несмотря на недостатки, производство стекла с мягким напылением постоянно растет: превысило 65% от всего объема низкоэмиссионного стекла.

Как определить наличие такого стекла у стеклопакета

Визуально определить наличие низкоэмиссионного стекла в стеклопакете сложно. Не каждый специалист сможет это сделать. Избежать обмана у продавца или фирмы-изготовителя можно, не прибегая к использованию специального прибора. Для этого нужно:

• попросить сертификат соответствия;
• посмотреть маркировку на дистанционной рамке — в конце набора цифр, показывающую формулу стеклопакета, должно стоять обозначение стекла с напылением — «I» (мягкое), «K» (жесткое), «SELEKT» (мультифункциональное).

• поднести к стеклу зажженную спичку или зажигалку. У обычного стеклопакета отражение пламени одного цвета, белого или желтого, у стекла с напылением — разное. Обычно присутствует синий или красный оттенок второго язычка пламени.

Заключение

Использование низкоэмиссионного стекла позволяет значительно экономить на отоплении в загородных домах и коттеджах. В квартирах такие окна практически не окупаются. Причина банальная — потери тепла через оконные проемы в квартирах на первый взгляд большие — до 30-50%. Но это от общих потерь, а они, по сравнению с частными домами, на порядок ниже — тепло практически не уходит через пол, потолок и внутренние стены.