Применение тепловых зеркал в современной зарубежной архитектуре

Библиотека в г. Болдер, штат Колорадо, США

В последние десятилетия двадцатого века человечество все с большим усердием пытается устроить свой быт экономно и экологично.Одним из способов обустройства своего жилища по этому своеобразному принципу «двух эко» стала борьба за повышение эффективности оконного и фасадного остекления. Общеизвестен тот факт, что именно эти ограждающие конструкции являются, пожалуй, самым «слабым» местом любого жилого или административного здания. Именно через окна и витрины происходит максимальная утечка тепла (до 60% от общих теплопотерь) и проникновение шума и вредных составляющих спектра солнечного света.

Сейчас в России применяется несколько вариантов повышения эффективности систем остекления. Практически традиционными уже стали одно и двухкамерные стеклопакеты. В большинстве новых жилых и административных зданий строители пытаются использовать именно эту систему. Ее плюсы общеизвестны – уровень тепло и звукоизоляции по отношению к «со ветскому» двойному или тройному остеклению в среднем повышается в 1,5 раза.

Однако прогресс не стоит на месте, появляются новые технологии, позволяющие удовлетворить все более возрастающие требования потребителей. Для повышения теплоизоляционных свойств стеклопакеты стали накачивать инертными газами. Чаще всего для этих целей используется аргон. Так, у однокамерного стеклопакета, заполненного аргоном коэффициент теплопроводности равен 2,3 Вт/(м²°C) вместо 2,8 по сравнению с обычным.

Достаточно недавно на российском рынке появились стекла со специальными покрытиями – так называемые низкоэмиссионные стекла и К стекла. Принцип действия этих стекол примерно одинаков – на поверхность стекла наносится специальное покрытие, которое отражает часть тепла, идущего изнутри обратно в помещение. Правда из за разницы в технологии производства (для К стекла напыление является пиролитическим, наносимым в процессе горячего формования) потребительские качества низкоэмиссион ных стекол несколько выше. Так, коэффициент теплопроводности низкоэмиссионного стекла марки «Planiterm Futur» равен 1,72 Вт/(м²°C), а у К стекла –2,0.

Конструкция и принцип работы теплового зеркала. UV, VIS, IR – соответственно, ультрафиолетовая, видимая и инфракрасная составляющие солнечного спектра

Совсем недавно на российском рынке появилась еще одна технология под названием «Тепловое зеркало» («Heat Mirror»), разработанная американской компанией «SouthWall Technologies» еще в восьмидесятые годы. Принцип этой новинки сводится к следующему: в камере стеклопакета между обычными стеклами натягивается прозрачная мембрана с низкоэмиссионным покрытием, которое может наноситься как на одну, так и на обе стороны. Такая мембрана устанавливается и закрепляется между двумя дистанционными рамками из стали. В результате получается двухкамерный стеклопакет, по весу равный однокамерному обладающий рядом потребительских свойств, недосягаемых для других систем. Так, например, стеклопакет с мембраной марки НМ77 имеет коэффициент теплопроводности всего 1,13 Вт/(м²°C). Применение же комбинированных стеклопакетов с одновременным использованием и «теплового зеркала», селективных стекол позволяет добиться коэффициента теплопроводности 0,5 Вт/(м²°C), это при коэффициенте прохождения видимого света 0,59! Но это еще не предел – применение так называемых Quad систем, когда ставятся две мембраны параллельно, позволяет получить коэффициент теплопроводности стеклопакета 0,4 Вт/(м²°C). И это все без значительного увеличения веса остекления. Кстати, именно малый вес в сочетании с высокими теплоизоляционными свойствами делает стеклопакеты с «тепловым зеркалом» наиболее приемлемым решением для остекления световых фонарей и зимних садов.

В последнее время в России стала входить в обиход и еще одна немаловажная характеристика оконных систем – коэффициент «Solar Schading». Он определяет, какая доля совокупной тепловой энергии проникает через стеклопакет из внешней среды внутрь помещения. За единицу в этом коэффициенте принят аналогичный понижающий эффект обычного стекла. По характеристике Solar Schading стеклопакет со стеклами Planiterm Futur значительно опережает К стекла. В свою очередь,стеклопакеты с «тепловым зеркалом» в самой «дешевой» поставке уже немного превышают по этому параметру стекла Planiterm Futur, более дорогие варианты соответственно могут дать выигрыш до 40% по сравнению с низкоэмиссионными стеклами.

Секрет такой уникальной эффективности «теплового зеркала» заключается в особенностях его действия. Несколько типов мембран предназначенных для различных климатических условий, позволяют, подобрать «зеркало», фильтрующее именно те части солнечного спектра, которые нежелательны для микроклимата помещений в каждой конкретной местности. Например, для Петербурга специалисты рекомендуют бесцветные мембраны, которые обладают максимальной светопропускающей способностью. Согласитесь, что довольно странно ставить затемненные стекла в городе и без того обделенном солнечным светом. То же самое касается появления зеркальных фасадов в историческом центре города, где они совершенно неуместны по архитектурному стилю.

За счет широкой номенклатуры пленок у архитекторов появляется возможность выбирать стеклопакеты для фасадов различной экспозиции. Например, для окон южной ориентации более приемлемы мембраны, максимально отражающие тепловую и ультрафиолетовую составляющие солнечного спектра. Именно за счет вы сокой селективности мембрана, с одной стороны удерживает тепло в помещении, а с другой – защищает его от перегрева в летний зной. Остановимся подробнее на фильтрации ультрафиолетового спектра. Не секрет, что именно ультрафиолет является губительным для различного рода тканей,полиграфической и художественной продукции – краски, как говорят, «выгорают на солнце».

Интерьер муниципального центра в г. Гольден, США

Именно это свойство «тепловых зеркал» стоит взять на заметку проектировщикам и строителям, работающим над созданием выставочных залов и павильонов, магазинов и офисов. При возведении зимних садов, наоборот, имеет смысл выбирать тепловые зеркала с максимальным пропусканием ультрафиолета, необходимого для процесса фотосинтеза растений. Декоративные возможности стеклопакетов с тепловым зеркалом также обширны – мембраны могут быть тонированными с несколькими оттенками и степенью прозрачности. В результате, помимо самых высоких энергоэффективных характеристик для архитекторов существует еще и возможность выбора внешнего вида фасада: от зеркального до прозрачного.

Бесспорно, на данный момент «тепловое зеркало» является наиболее прогрессивным видом эффективного остекления. Теплоизоляционные свойства таких стеклопакетов не только вписываются в требования нового СНиПа по теплотехнике, но и превосходят их с большим запасом. Именно поэтому строители часто отказываются от массового применения «теплового зеркала» в жилищном строительстве. Однако есть ряд объектов, где действует принцип: чем больше теплоизоляция – тем лучше. Например, частные коттеджи, здания с фасадами из стекла, а также зимние сады, бассейны и спортивные залы. При столь обширных площадях остекления, теплопотери и избыточная инсоляция через него огромны, поэтому каждая лишняя десятая доля, вычтенная из коэффициента теплопроводности, приносит значительную экономию на отоплении и вентиляции.

Современная архитектура все чаще стремится раcтворить визуальную границу между зданием и окружающей средой. Такую задачу успешно решают стеклянные фасады, однако чем больше стекла, тем больше проблем с внутренним микроклиматом здания. Эстетика и комфорт вступают в противоречие. «Тепловое зеркало» — технология, которая позволяет, не жертвуя светопропускающей способностью стекла, обеспечить и надежную теплоизоляцию,защиту от летней инсоляции.

Характеристики различных типов стеклопакетов

* обычно для стеклопакетов указывается величина коэффициента теплопроводности в вертикальном положении. Однако для наклонных светопрозрачных конструкций по причине увеличения конвективной составляющей в общем объеме теплопередачи значение этого коэффициента может увеличиваться на величину до 30%.