Применение стекла в современном строительстве

   Стекло – уникальный светопрозрачный строительный и конструкционный материал, границы и возможности использования которого постоянно расширяются в соответствии с новыми требованиями рынка стекла по цветовой гамме, светотеплозащитным и прочностным характеристикам, габаритам остекления.
   В настоящее время, помимо традиционного остекления, все большим спросом пользуются различные виды светотеплозащитного стекла, энергосберегающие стеклоконструкции, в том числе стеклопакеты, закаленное и многослойное стекло.
   Эта тенденция обусловлена рядом факторов и, прежде всего, требованиями архитекторов и дизайнеров по архитектурной выразительности зданий, безопасности их эксплуатации, а также ужесточением требований по теплозащите и механической прочности светопрозрачных ограждений.
   Светотеплозащитные стекла подразделяются на теплопоглощающие, теплоотражающие и комбинированные стекла.
   Теплопоглощающее стекло – это стекло, окрашенное в массе оксидами металлов и имеющее широкую цветовую гамму (голубое, зеленое, серое, янтарное, бронзовое). Цвет стекла и его светотеплозащитные свойства определяются содержанием и соотношением вводимых в его состав красителей. Светотехнические характеристики теплопоглощающих стекол обусловлены степенью поглощения и пропускания солнечной радиации. Теплопоглощающие стекла имеют широкий интервал оптических характеристик (светопропускание – не менее 50 %, а пропускание полной солнечной энергии – не более 60 %), что позволяет использовать их в различных климатических зонах. Такое стекло повышает комфорт внутри помещений, уменьшает расход электроэнергии системами кондиционирования. Теплопоступления внутрь помещений через оконные проемы при использовании теплопоглощающего стекла снижаются в 1,3 раза, а температура – на 3–50С в сравнении с обычным остеклением [1].
   Однако следует отметить, что из-за высокой поглощающей способности теплопоглощающие стекла нагреваются значительно выше, чем обычные стекла. Это обстоятельство следует учитывать при разработке оконных конструкций, в том числе при выборе зазоров между стеклом и элементами остекления.
   Теплопоглощающее стекло широко известно на мировом рынке. Оно производится более 30 лет ведущими стекольными фирмами мира, такими как «Pilkington» (Велико-
   британия), «Hlаverbel» (Бельгия), «PPG» (США), «Gardian» (США), «Saint Gobain» (Франция) и др. (табл. 1).
   Основным разработчиком и производителем теплопоглощающего флоат-стекла широкой цветовой гаммы в России и странах СНГ является Саратовский институт стекла. Институт вышел на отечественный и зарубежные рынки с данным видом продукции более 25 лет назад и в настоящее время продолжает работать над расширением его ассортимента с учетом запросов потребителей и производителей стекла (табл. 1).

   Теплоотражающее стекло – это стекло с пленочными покрытиями, отражающее солнечную и тепловую радиацию.
   Оно подразделяется на солнцезащитное (рефлектное) и низкоэмиссионное стекло. На рынке стекла различают рефлектные и низкоэмиссионные стекла с мягкими и твердыми покрытиями. Коммерческое производство крупногабаритного рефлектного и низкоэмиссионного стекла строительного назначения стало возможным с появлением разработок и внедрением рентабельных высокопроизводительных технологических процессов их получения – это вакуумные (мягкие покрытия) и пиролитические методы нанесения покрытий на ленты флоат-стекла (твердые покрытия).
   Рефлектное стекло – это стекло с пленочными покрытиями, отражающее солнечную область спектра и защищающее здания от повышенной инсоляции. Они предотвращают перегрев в помещении в летнее время, снижают расход энергии системами кондиционирования и благодаря своим зеркальным покрытиям и различным вариантам остекления значительно изменяют облик зданий и городов.
   Рефлектные стекла имеют покрытия из оксидов переходных металлов (твердые покрытия), оксидов, нитридов металлов или металлические пленки, сплавы металлов (мягкие покрытия).
   В настоящее время существует большой выбор стекол с солнцезащитными отражающими покрытиями, отличающимися своими оптическими характеристиками (табл. 2). Они могут иметь различный цвет в проходящем и отраженном свете, что важно учитывать при установке стекол с покрытиями в системы остекления.
   Низкоэмиссионное стекло – это стекло с пленочными покрытиями, отражающее тепловые лучи длинноволнового диапазона и за счет этого значительно повышающее сопротивление теплопередаче стекла и, соответственно, значительно снижающее теплопотери через оконные проемы в зимнее время.

   Низкоэмиссионное стекло считают одной из крупнейших разработок в промышленности листового стекла в последние десятилетия.
   Широкое применение нашли низкоэмиссионные стекла с прозрачными полупроводниковыми оксидными пленками олова, индия (твердые покрытия) и стекла с многослойными металлическими и просветляющими покрытиями (мягкие покрытия). Из металлов используется, в основном, серебро, золото.
   В качестве защитных и просветляющих покрытий используются, чаще, оксиды, нитриды висмута, цинка, кремния. Использование золота и серебра в качестве теплоотражающего покрытия обусловлено физико-химическими свойствами указанных металлов, обеспечивающих высокое отражение в видимой и ИК-области солнечного и длинноволного диапазона при сохранении светопропускания до 40 % (без просветляющих покрытий). Таким образом, низкоэмиссионное стекло с металлическими покрытиями является одновременно и рефлектным стеклом.
   Основной характеристикой стекла с низкоэмиссионным покрытием является коэффициент тепловой эмиссии. Значение этого коэфициента для стекол с твердым покрытием обычно составляет 0,15–0,18, для стекол с мягкими покрытием – 0,03–0,15 (для обычного флоат-стекла ~ 0,84).
   Рефлектные стекла с мягкими покрытиями и низкоэмиссионые стекла используются в пакетном и многослойном варианте остекления. Для низкоэмиссионного стекла покрытие должно быть на внутреннем стекле в сторону межстекольного пространства. Рефлектное стекло с твердым покрытием может использоваться и в одинарном остеклении – пленкой наружу.
   Рыночная доля теплоотражающих стекол с покрытиями в остеклении окон составляет в Европе 50 %, в США – 30 %. Потенциал российского рынка энергоэффективных окон и остекления по некоторым данным оценивается не менее 35 млн кв. м/год [2].
   Высокоэффективное рефлектное и низкоэмиссионное стекло производят ведущие стекольные фирмы мира, причем такие фирмы как Pilkington (Великобритания), «PPG» (США), «Saint Gobain» (Франция) имеют оборудование и производят пленочное энергосберегающее стекло как с твердыми, так и мягкими покрытиями широкого ассортимента (табл. 2).
   ОАО «Саратовский институт стекла» освоил производство и вышел на рынок стекла с новыми видами продукции – рефлектными и низкоэмиссионными стеклами с мягкими покрытиями, производимыми современным высокопроизводительным вакуумным методом по технологии фирмы «BOC Coating Technology»(США).
   Использование данных стекол позволяет значительно расширить возможности дизайна зданий и обеспечить светопропускание конструкции в соответствии со СНиПами и по теплопередаче.
   Новым видом высокоэффективного солнцезащитного остекления являются комбинированные стекла, представляющие собой теплопоглощающие стекла с нанесенными на них солнцезащитными пленками. Такие стекла имеют пониженное светопропускание и повышенные солнцезащитные свойства. Их используют, в основном, в качестве облицовочных панелей и в ленточном остеклении зданий.
   Наиболее эффективным вариантом стеклоконструкций, в которых используются рефлектные, низкоэмиссионные и обычные стекла, являются стеклопакеты.
   Стеклопакет – герметичная стеклоконструкция, состоящая из двух и более стекол, отделенных друг от друга специальными профилями-распорками различной ширины, обычно от 6 до 18 мм. По периметру стеклопакет уплотнен непроницаемым водостойким полимерным материалом. Стеклопакеты могут быть одно- или двухкамерными.
   Благодаря своей герметичной конструкции стеклопакеты имеют более высокие по сравнению с двойным (однокамерный стеклопакет) и тройным (двухкамерный стеклопакет) остеклением тепло- и звукоизоляционные характеристики.
   Использование же в них специальных стекол, солнце- и теплоотражающих, а также заполнение межстекольного пространства газом (аргоном ) значительно повышают их эксплуатационные характеристики и расширяют сферы использования. За рубежом в связи с энергетическим кризисом в конце 70-х и начале 80-х гг. были разработаны и внедрены в массовом производстве стеклопакеты с сопротивлением теплопередаче до 0,65 (м2 0С)Вт, а к началу 90-х гг. – 0,75–0,95 (м2 0С)Вт. Сопротивление теплопередаче стеклопакетов, производимых сейчас в США и странах западной Европы, достигает 1,6–2 (м2 0С)Вт [3].
   Учитывая актуальность проблемы повышения уровня теплозащиты остекления современных зданий, Саратовский институт стекла активизировал работы в области энергосберегающих стекол и стеклопакетов. В настоящее время мы осуществляем выпуск этой продукции на оборудовании фирмы «Peter Lisec» (Австрия).
   Институт производит одно- и двухкамерные стеклопакеты разнообразных конструкций и с различными по ширине межстекольными пространствами (от 6 до 18 мм). В ОАО «Саратовский институт стекла» стеклопакеты изготовляются из обычного флоат-стекла, а также с использованием низкоэмиссионных, рефлектных, теплопоглощающих, закаленных стекол. Стеклопакет с одним низкоэмиссионным стеклом позволяет уменьшить потери тепла из здания по сравнению со стеклопакетом из обычного флоат-стекла в 1,4 раза.
   В последнее время в России для строительных целей все больше стали применять безопасные виды остекления – закаленное и крупногабаритное многослойное архитектурное стекло.
   Многослойное архитектурное стекло производится путем склеивания двух или более листов стекла с помощью поливинилбутиральной пленки (ПВБ) под воздействием высоких температур и давления. Многослойное стекло отличается длительным сроком службы и высокими эксплуатационными качествами.
   Многослойное стекло – превосходный травмобезопасный, шумо- и звукоизоляционный стекломатериал. Кроме того, оно защищает помещения от вредного воздействия ультрафиолетовых лучей. В настоящее время многослойное стекло успешно используется в теплицах и ботанических садах, а также в качестве зенитных фонарей, стеклянных крыш зимних садов, крытых пешеходных зон, для остекления спортивных сооружений. Одним из примеров является переостекление верхнего освещения защитных фонарей Эрмитажа Саратовским институтом стекла, где был использован гнутый триплекс со светорассеивающей пленкой.
   Пленка ПВБ выпускается различной цветовой гаммы. Тонированная пленка ПВБ снижает пропускание солнечной энергии и, таким образом, нагревание помещения, существенно улучшает дизайн здания. При этом многослойное стекло не искажает цветовое восприятие окружающей среды. Многослойное стекло классов защиты А1, А2 толщиной 10–13 мм устанавливается на промышленных, жилых и общественных зданиях, не имеющих значительных материальных ценностей (продовольственные магазины, рестораны, бары, офисы, производственные цеха). Многослойное стекло класса защиты А2, А3 толщиной 13–18 мм устанавливается на зданиях с ценностями высокой потребительской стоимости (музеи, картинные галереи, ювелирные и оружейные магазины и т.д.).
   Одним из крупнейших производителей данного стекла является ОАО «Саратовстекло», которое производит его на импортном оборудовании, а также «Салаватстекло», «Борский стекольный завод», «Саратовский институт стекла» и др.
   Учитывая мировой опыт применения стекла, мы считаем, что в ближайшее время у нас в России архитектурно-строительное стекло различного функционального назначения станет одним из доминирующих компонентов в архитектуре, так как оно обеспечивает экологическую чистоту, современный дизайн и стиль, позволяет применять самые разнообразные архитектурно-световые решения в прозрачных конструкциях зданий, сооружений, малых архитектурных формах, в отделке помещений.
   В настоящее время в России имеется достаточно мощностей для получения современного строительного стекла и обеспечения городов России самой разнообразной стекольной продукцией, позволяющей сберечь тепло, повысить комфортность и безопасность помещений и изменить облик наших городов. При этом вся продукция по качеству отвечает самым высоким мировым стандартам.

Библиографический список:
      1. Горина И.Н.,Кондрашов В.И.,Романов Б.Е. Теплопоглощающее листовое стекло. – М.: ВНИИЭСМ, 1986.– 44 с.
   2. Hans Joachim Glaeser. 2 internationale Konferenz uber die Beschichtung von Glas (ICCY) //Glastech. Ber. Sei. Technol. – 1998.– Vol. 71. – Nr. 11. – S. 126–127.
   3. Спиридонов А.В. Современное состояние
   и перспективы совершенствования светопрозрачных ограждений.// Строительные материалы. № 7. 1998. – с. 4–6.