Теплотехнічне проектування світлопрозорих огороджень

Забарвлені у масі стекла називають ще сонцезахисними,чи теплопоглинаючими, оскільки такі стекла поглинають більше сонячного випромінювання, ніж звичайні. Уся поглинена сонячна енергія усередині скла перетворюється на тепло і тому підвищує його температуру. В залежності від погодних умов до 50 % тепла, що було поглинуте склом, в подальшому шляхом конвекції та випромінювання може надійти всередину приміщення (рис. 2.6).

Існує дві категорії забарвленого у масі скла: традиційне, що знижує як яскравість світла, так і теплонадходження, та спектрально-селективне тоноване, що знижує теплонадходження при незначному зниженні пропускання видимого світла [24].

Традиційне забарвлене скло найчастіше є компромікомпромісом між пропусканням сонячного світла та тепла. Так, бронзові та сірі стекла активніше зменшують надходження ВС, ніж ІЧ. Це може викликати необхідність збільшення площі світлопрорізів за умовами виконання норм природного освітлення, що, в свої чергу, призведе до ще більшого надходження сонячного тепла. Тому традиційне забарвлене у масі скло не є оптимальним з точки зору зменшення теплонадходжень від сонячної енергії.

Спектрально-селективні тоновані стекла мають світло-синій чи зелений відтінок, і показники пропускання ВС у них значно вищі, ніж у стекол бронзового та сірого відтінків, при цьому вони сильно поглинають ІЧ.

На рис. 2.7, а наведено спектри пропускання сонячної енергії різними тонованими стеклами. Як видно з рисунка, спектрально-селективні тоновані стекла при високій прозорості для ВС значно краще затримують ІЧ, ніж стекла бронзового та сірого відтінків, і трошки краще, ніж зелені стекла, що також мають певну селективність.

Забарвлене у масі скло хоча і зменшує надходження прямої сонячної енергії у приміщення, однак воно само стає джерелом тепла, оскільки поглинена ним сонячна енергія нагріває його. Тому виникла ідея виготовлення тепловідбиваючих стекол, які не поглинають теплову енергію, а відбивають її у той бік, з якого вона надходить. У технічній літературі використовуються також інші назви таких стекол: низькоемісійні, енергозберігаючі, “теплові дзеркала”, Low-E скло (від англійських слів Low Emissivity – низька емісійна здатність). У будівництві застосовуються три основних типи тепловідбиваючих стекол [24]:

1. Low-E скло з високою світлопрозорістю. Це скло активно відбиває ІЧ, починаючи приблизно з 1500 нм. таке скло краще всього підходить для будинків у кліматичних зонах з тривалим опалювальним сезоном, особливо для вікон, орієнтованих на північний бік, оскільки воно дозволяє максимально проникнути сонячній енергії у приміщення, але блокує теплове випромінювання з приміщення.

2. Спектрально-селективне Low-E скло пропускає ВС, але відбиває всі інші частини сонячного спектру. Таке скло є найкращим для будинків у різкоконтинентальному кліматі, де необхідно будинки опалювати взимку, а влітку - кондиціонувати. Низький коефіцієнт пропускання цього скла запобігає тепловим втратам узимку. Улітку воно, пропускаючи ВС, блокує більшу частину ІЧ, знижуючи, таким чином, витрати на охолодження.

3. Low-E скло з низкою світлопрозорістю. Нанесення тепловідбиваючого покриття на забарвлене у масі скло призводить до створення скла, яке зменшує яскравість та забезпечує високий рівень відбивання сонячного тепла. Цей тип скла розроблений спеціально для спекотного клімату.

На рис. 2.7, б наведено усереднені спектри пропускання сонячної енергії різними тепловідбиваючими стеклами.

За технологією виготовлення тепловідбиваючі стекла є двох типів: з твердим та м’яким покриттям.

Розміщення вікон у стінах

Проблема боротьби з конденсацією вологи виникає також у місцях примикання вікон та дверей до стіни. При установленні віконної коробки важно правильно визначити глибину посадки вікна у стінному прорізі, щоб точка роси знаходилась усередині вікна та частини стіни, що до нього примикає. Тільки у цьому випадку водяна пара не буде конденсуватися на внутрішньому боці вікна та стіни. утворення конденсату всередині віконного блоку, а також у конструкції, що межує з ним, залежить від місця розташування вікна.

У стінах, які виконані з одного матеріалу, шар можливої конденсації розташований від половини до двох третин товщини конструкції від її внутрішньої поверхні, а у багатошаровій стіні – співпадає з шаром утеплювача. В зв’язку з цім, у однорідних стінах рекомендується розміщувати вікна посередині зовнішніх стін, а у стінах з утеплювачем – так, щоб внутрішня поверхня віконної рами була ближче до приміщення, ніж внутрішня поверхня утеплювача. Бажано також використовувати додаткове утеплення укосів [33].

На рис. 11.11 наведені різні варіанти вірного розташування віконних блоків у прорізі, які забезпечують сухість місця з’єднання вікна з огороджуючою конструкцією. На рисунку показано проходження кривих рівних температур (ізотерм) у товщі огородження, що отримані при значеннях температур t_в = 20 °С і t_з = -15 °С. При розрахунковій вологості повітря 50% точка роси в приміщенні t_р = 9,3 °С. проходження ізотерми 10 °С у товщі огородження гарантує при цих умовах сухий стан внутрішніх поверхонь конструкції у місцях приєднання.

[1] Шари рахуються від внутрішньої поверхні огороджувальної конструкції