Окна и остекление | WBDG - Руководство по проектированию всего здания

Окна давно используются в зданиях для дневного освещения и вентиляции. Многие исследования даже показали, что здоровье, комфорт и производительность улучшаются благодаря хорошо проветриваемым помещениям и доступу к естественному свету. Однако окна также представляют собой основной источник нежелательных потерь тепла, дискомфорта и проблем с конденсацией. Только в 1990 году энергия, использованная для компенсации нежелательных тепловых потерь и поступления через окна в жилых и коммерческих зданиях, обошлась Соединенным Штатам в 20 миллиардов долларов (четверть всей энергии, используемой для отопления и охлаждения помещений).

В последние годы окна претерпели технологическую революцию. Теперь доступны высокопроизводительные, энергоэффективные оконные и стеклопакеты, которые могут значительно сократить потребление энергии и источники загрязнения: они имеют меньшие потери тепла, меньшую утечку воздуха и более теплые поверхности окон, что повышает комфорт и минимизирует образование конденсата. Эти высокоэффективные окна имеют двойное или тройное остекление, специальные прозрачные покрытия, изоляционный газ, зажатый между стеклами, и улучшенные рамы. Все эти функции уменьшают теплопередачу, тем самым сокращая потери энергии через окна.

На этой странице ресурсов рассматриваются основные понятия для определения окон и систем остекления, особенно энергоэффективных окон.

Описание

Оконные системы состоят из стекол, структурных рам, распорок и уплотнителей. В последние годы разнообразие типов стекол, покрытий и рам, доступных для использования в оконных системах, резко увеличилось, а также появилась возможность точной настройки и оптимизации выбора окон для каждого проекта.

Факторы, влияющие на работу окон.
Изображение предоставлено Energy User News

Тщательная спецификация окон и систем остекления имеет важное значение для энергоэффективности и комфорта всех зданий. В жилых конструкциях с преобладанием поверхностной нагрузки (таких как жилые дома) оптимальная конструкция окон и характеристики остекления могут снизить потребление энергии на 10–50 % по сравнению с принятой практикой в большинстве климатических условий. В коммерческих, промышленных и институциональных зданиях с преобладанием внутренней нагрузки правильно подобранные системы окон могут снизить затраты на освещение и ОВК на 10–40%.

К выбору окон и остекления следует подходить комплексно. Как только команда дизайнеров и владелец согласуют проблему дизайна, можно будет оценить варианты окон и остекления. Вопросы для рассмотрения включают:

Притоки и потери тепла
Ультрафиолетовый контроль
Цветовые эффекты
Энергетические требования

В конечном счете, оптимальный выбор окон и систем остекления будет зависеть от многих факторов, включая тип использования здания, местный климат, тарифы на коммунальные услуги и ориентацию здания.

A. Выбор окон и остекления

Для полной спецификации оконной системы необходимо указать следующие характеристики:

Окно U-значение
Коэффициент солнечного тепла окна (SHGC) или коэффициент затенения (SC)
Видимый коэффициент пропускания стекла (T_{защитное стекло})

Для конкретных эстетических и эксплуатационных целей спецификатор может также указать:

Оттенки (цвета) и покрытия

U-значение

Значение U указывает скорость теплового потока за счет теплопроводности, конвекции и излучения через окно в результате разницы температур внутри и снаружи. Чем выше U-фактор, тем больше тепла передается (теряется) через окно зимой.

Единицы U-значения: БТЕ в час на квадратный фут на °F (БТЕ/час · фут² · °F)

U-факторы обычно варьируются от 1.3 (для типичного окна с одинарным остеклением в алюминиевой раме) до 0.2 (для многослойного окна с высокими эксплуатационными характеристиками с низкоэмиссионными покрытиями и изолированными рамами).

Окно с коэффициентом теплопередачи 0.6 будет терять в два раза больше тепла при тех же условиях, что и окно с коэффициентом теплопередачи 0.3.

Общий (или чистый) коэффициент U окна может быть значительно выше, чем коэффициент U центра стекла.

Коэффициент увеличения солнечного тепла (SHGC)

SHGC показывает, какая часть солнечной энергии, падающей на окно, передается через окно в виде тепла. По мере увеличения SHGC потенциал солнечного усиления через данное окно увеличивается.

SHGC представляет собой отношение от 0 до 1. SHGC = 0 означает, что никакая часть падающей солнечной энергии не передается через окно в виде тепла, а SHGC = 1 означает, что вся падающая солнечная энергия передается через окно в виде тепла.

Окно с SHGC 0.6 пропускает в два раза больше солнечного тепла, чем окно с SHGC 0.3.

Как правило, окна с низкими значениями SHGC желательны в зданиях с высокой нагрузкой на кондиционирование воздуха, а окна с высокими значениями SHGC желательны в зданиях, где требуется пассивное солнечное отопление.

Термин «КШЗ» является относительно новым и призван заменить термин «коэффициент затенения (КЗ)». Хотя эти термины связаны, коэффициент затенения стекла определяется как отношение притока солнечного тепла через данное остекление по сравнению с прозрачным одинарным стеклом толщиной 1/8 дюйма.

Характеристики стеклоизоляции, области применения и особенности эксплуатации

Стекловолокно представляет собой форму армированного волокном пластика, где стекловолокно представляет собой армированный пластик. Возможно, по этой причине стекловолокно также известно как пластик, армированный стекловолокном, или пластик, армированный стекловолокном. Стекловолокно обычно сплющено в лист, произвольно расположено или вплетено в ткань. В зависимости от использования стекловолокна стекловолокно может быть изготовлено из различных видов стекла.

Стекловолокно легкое, прочное и менее хрупкое. Лучшая часть стекловолокна — это его способность принимать различные сложные формы. Это в значительной степени объясняет, почему стекловолокно широко используется в ваннах, лодках, самолетах, кровлях и других областях.

В этой статье мы поговорим больше о типах стекловолокна, а также об их свойствах и применении. Давайте начнем.

Виды и формы стеклопластика:

В зависимости от используемого сырья и их пропорций для изготовления стекловолокна, стекловолокно можно разделить на следующие основные типы:

Стекло: Стекло, также называемое щелочным стеклом, устойчиво к химическим веществам. По составу стекловолокна А оно близко к оконному стеклу. В некоторых частях мира он используется для изготовления технологического оборудования.
C-стекло: С-стекло обладает очень хорошей устойчивостью к химическому воздействию и также называется химическим стеклом.
Е-стекла: Его также называют электрическим стеклом, и оно является очень хорошим изолятором электричества.
AE-стекло: Это щелочестойкое стекло.
S стекло: оно также называется структурным стеклом и известно своими механическими свойствами.

Стекловолокно поставляется в различных формах для различных применений, основными из которых являются:

Стекловолокно: Ленты из стекловолокна состоят из нитей стекловолокна и известны своими теплоизоляционными свойствами. Эта форма стекловолокна находит широкое применение в обертывании сосудов, горячих трубопроводов и т.п.
Стекловолокно: Ткань из стекловолокна гладкая и доступна в различных вариантах, таких как нити из стекловолокна и нити из стекловолокна. Широко используется в качестве тепловых экранов, в противопожарных завесах и др.
Веревка из стекловолокна: Канаты плетут из нитей стекловолокна и используют для упаковки.

Свойства стекловолокна

Механическая сила: Удельное сопротивление стекловолокна выше, чем у стали. Таким образом, он используется для создания высокопроизводительных
Электрические характеристики: Стекловолокно является хорошим электрическим изолятором даже при небольшой толщине.
несгораемость: Поскольку стекловолокно является минеральным материалом, оно негорюче. Он не распространяет и не поддерживает пламя. Он не выделяет дыма или токсичных продуктов при воздействии тепла.
стабильность размеров: Стекловолокно не чувствительно к колебаниям температуры и влажности. Имеет низкий коэффициент линейного расширения.
Совместимость с органическими матрицами: стекловолокно может иметь различные размеры и может сочетаться со многими синтетическими смолами и некоторыми минеральными матрицами, такими как цемент.
Негниющий: Стекловолокно не гниет и не подвергается воздействию грызунов и насекомых.
Теплопроводность: стекловолокно имеет низкую теплопроводность, что делает его очень полезным в строительной отрасли.
Диэлектрическая проницаемость: это свойство стекловолокна делает его пригодным для электромагнитных окон.

Применение стеклопластика в различных отраслях промышленности.

Материалы с высокотемпературной изоляцией обеспечивают эффективный тепловой барьер для промышленных уплотнений. Поскольку стекловолокно является прочным, безопасным и обеспечивает высокую теплоизоляцию, стекловолокно является одним из наиболее предпочтительных материалов для промышленных прокладок. Они не только обеспечивают лучшую изоляцию, но также помогают защитить оборудование, сохранить энергию и обеспечить безопасность профессиональной рабочей силы. Возможно, именно по этой причине стекловолокно широко используется в следующих отраслях промышленности:

Производство напитков: Решетка из стекловолокна используется во многих областях, например, на линиях розлива и в варочных цехах.
Автомойки: В последнее время решетка из стекловолокна широко используется для защиты от ржавчины и для придания контрастного цвета областям, которые ранее выглядели запретными. Он осветляет внутреннюю часть туннеля автомойки, заставляя машину выглядеть чище, чем она была.
химическая промышленность: В этой отрасли решетка из стекловолокна используется для защиты от скольжения встроенной поверхности песка и химической стойкости различных смоляных соединений. Используемые химикаты сочетаются со смолами.
Охлаждающие башни: Поскольку градирни всегда влажные, их необходимо защищать от ржавчины, коррозии и других проблем с безопасностью. Благодаря превосходным свойствам стеклопластика, он используется в этих башнях в качестве экранирования для защиты людей и животных от опасных зон.
Доки и пристани: Доки подвергаются коррозии, ржавчине и повреждению соленой морской водой. Так, стекловолокно здесь используется для защиты.
Пищевая: На предприятиях по переработке курятины и говядины решетки из стекловолокна используются для предотвращения скольжения и защиты от разъедающей крови. В большинстве областей пищевой промышленности также используется стекловолокно, поскольку другие материалы для решетки не подходят.
Фонтаны и аквариумы: Во всех размерах фонтанов и аквариумов используется стекловолокно для поддержки камней, чтобы улучшить циркуляцию и фильтрацию из-под камней. В больших общественных фонтанах решетки из стекловолокна используются для защиты форсунок и фонарей от повреждений. Это также удерживает людей от утопления в фонтанах.
Производство: Встроенная зернистая поверхность решетки из стекловолокна обеспечивает сопротивление скольжению во влажных местах или в местах, где присутствуют гидравлические жидкости или масла.
Металлы и добыча полезных ископаемых: Решетка из стекловолокна используется в областях электронной очистки, подверженных химической коррозии. Здесь нельзя использовать другие решетчатые материалы.
Выработка энергии: Во многих областях энергетики, таких как резервуарные парки, скрубберы и т. д., используется стекловолокно. Причиной этого является непроводящее свойство стекловолокна.
Гальванические заводы: В этом приложении используется решетка из стекловолокна из-за противоскользящих свойств поверхности.
Целлюлозно-бумажное производство: Свойство стекловолокна, которое делает его устойчивым к химической коррозии, используется на целлюлозных и отбеливающих заводах. В последнее время стеклопластик используется во многих сферах благодаря своей коррозионной стойкости и противоскользящим свойствам.
Автоматизированная индустрия: Стекловолокно широко используется в автомобильной промышленности. Почти каждый автомобиль имеет компоненты и обвесы из стекловолокна.
Аэрокосмическая промышленность и оборона: Стекловолокно используется для производства деталей как для военной, так и для гражданской аэрокосмической промышленности, включая испытательное оборудование, воздуховоды, кожухи и другие.

Узнайте больше о портфолио Phelps Fiberglass

Стекловолокно является важным компонентом целого ряда отраслей промышленности, включая очистные сооружения, системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, противопожарную защиту и нефтяные месторождения. Чтобы узнать больше о стекловолокне и его применении, позвоните в Phelps по телефону 1-800-876-SEAL сегодня для получения более подробной информации и ознакомьтесь с ассортиментом стекловолокна Phelps.

Как работает низкоэмиссионное стекло

Стекло является одним из самых популярных и универсальных строительных материалов, используемых сегодня, отчасти благодаря его постоянно улучшающимся солнечным и тепловым характеристикам. Одним из способов достижения этих характеристик является использование пассивных и солнцезащитных покрытий с низким коэффициентом излучения. Итак, что такое низкоэмиссионное стекло? В этом разделе мы предлагаем вам подробный обзор покрытий.

Чтобы понять покрытия, важно понять спектр солнечной энергии или энергию солнца. Ультрафиолетовый (УФ) свет, видимый свет и инфракрасный (ИК) свет занимают разные части солнечного спектра – различия между ними определяются их длинами волн.

Ультрафиолетовый свет, который вызывает исчезновение внутренних материалов, таких как ткани и настенные покрытия, имеет длину волны 310-380 нанометров при представлении характеристик стекла.
Видимый свет занимает часть спектра между длинами волн примерно от 380-780 нанометров.
Инфракрасный свет (или тепловая энергия) передается в виде тепла в здание и начинается с длины волны 780 нанометров. Солнечное инфракрасное излучение обычно называют коротковолновой инфракрасной энергией, в то время как тепло, излучаемое теплыми объектами, имеет более высокие длины волн, чем солнце, и называется длинноволновым инфракрасным излучением.

Покрытия Low-E были разработаны для минимизации количества ультрафиолетового и инфракрасного света, которое может проходить через стекло, без ущерба для количества пропускаемого видимого света.

Когда тепловая или световая энергия поглощается стеклом, она либо отводится движущимся воздухом, либо повторно излучается поверхностью стекла. Способность материала излучать энергию известна как коэффициент излучения. Как правило, материалы с высокой отражающей способностью имеют низкую излучательную способность, а матовые более темные материалы имеют высокую излучательную способность. Все материалы, включая окна, излучают тепло в виде длинноволновой, инфракрасной энергии в зависимости от коэффициента излучения и температуры их поверхностей. Лучистая энергия является одним из важных способов передачи тепла через окна. Уменьшение коэффициента излучения одной или нескольких поверхностей оконного стекла улучшает изоляционные свойства окна. Например, стекло без покрытия имеет коэффициент излучения 84, в то время как солнцезащитное стекло Vitro Architectural Glass (ранее стекло PPG) Соларбан Стекло ® 70 имеет коэффициент излучения 02.

Именно здесь вступают в игру покрытия с низким коэффициентом излучения (или низкоэмиссионным стеклом). Низкоэмиссионное стекло имеет микроскопически тонкое прозрачное покрытие — оно намного тоньше человеческого волоса — которое отражает длинноволновую инфракрасную энергию (или тепло). Некоторые low-e также отражают значительное количество коротковолновой солнечной инфракрасной энергии. Когда внутренняя тепловая энергия зимой пытается уйти наружу, к более холодному, низкоэмиссионное покрытие отражает тепло обратно внутрь, уменьшая потери лучистого тепла через стекло. Обратное происходит летом. Если использовать простую аналогию, низкоэмиссионное стекло работает так же, как термос. Термос имеет серебряную подкладку, отражающую температуру напитка, который в нем содержится. Температура поддерживается из-за происходящего постоянного отражения, а также изоляционных преимуществ, которые обеспечивает воздушное пространство между внутренней и внешней оболочками термоса, подобно стеклопакету. Поскольку низкоэмиссионное стекло состоит из чрезвычайно тонких слоев серебра или других материалов с низким коэффициентом излучения, применима та же теория. Серебристое низкоэмиссионное покрытие отражает внутреннюю температуру обратно внутрь, сохраняя в комнате тепло или холод.

Типы низкоэмиссионных покрытий и производственные процессы

На самом деле существует два разных типа низкоэмиссионных покрытий: пассивные низкоэмиссионные покрытия и солнцезащитные низкоэмиссионные покрытия. Пассивные низкоэмиссионные покрытия предназначены для максимизации поступления солнечного тепла в дом или здание, чтобы создать эффект «пассивного» отопления и снизить зависимость от искусственного отопления. Низкоэмиссионные покрытия для защиты от солнца предназначены для ограничения количества солнечного тепла, попадающего в дом или здание, с целью сохранения прохлады в зданиях и снижения энергопотребления, связанного с кондиционированием воздуха.

Оба типа низкоэмиссионного стекла, пассивное и солнцезащитное, производятся двумя основными методами производства: пиролитическим или «твердым покрытием» и методом вакуумного осаждения с магнетронным напылением (MSVD) или «мягким покрытием». В пиролитическом процессе, получившем широкое распространение в начале 1970-х годов, покрытие наносится на стеклянную ленту во время ее производства на флоат-линии. Затем покрытие «сплавляется» с горячей поверхностью стекла, создавая прочную связь, которая очень устойчива к обработке стекла во время изготовления. Наконец, стекло разрезается на листы различных размеров для отправки производителям. В процессе MSVD, внедренном в 1980-х годах и постоянно совершенствуемом в последние десятилетия, покрытие наносится в автономном режиме на предварительно вырезанное стекло в вакуумных камерах при комнатной температуре.

Из-за исторической эволюции этих технологий покрытий пассивные низкоэмиссионные покрытия иногда ассоциируются с пиролитическим процессом, а низкоэмиссионные покрытия с защитой от солнечных лучей – с MSVD, однако это уже не совсем точно. Кроме того, производительность сильно различается от продукта к продукту и от производителя к производителю (см. таблицу ниже), но таблицы с данными о производительности легко доступны, и можно использовать несколько онлайн-инструментов для сравнения всех низкоэмиссионных покрытий на рынке.

Расположение покрытия

В стандартном стеклопакете с двойной панелью есть четыре потенциальных поверхности, на которые можно наносить покрытия: первая (№1) поверхность обращена наружу, вторая (№2) и третья (№3) поверхности обращены друг к другу внутри стеклопакета и разделены периферийной прокладкой, которая создает изолирующее воздушное пространство, а четвертая (№4) поверхность обращена непосредственно внутрь помещения. Пассивные низкоэмиссионные покрытия лучше всего работают на третьей или четвертой поверхности (наиболее удаленной от солнца), в то время как солнцезащитные низкоэмиссионные покрытия лучше всего работают на ближайшей к солнцу стороне, обычно на второй поверхности.

Показатели эффективности низкоэмиссионного покрытия

На различные поверхности стеклопакетов наносятся низкоэмиссионные покрытия. Независимо от того, считается ли низкоэмиссионное покрытие пассивным или солнцезащитным, оно обеспечивает улучшение показателей производительности. Для измерения эффективности стекла с низкоэмиссионными покрытиями используются следующие параметры:

U-значение это оценка окна, основанная на том, сколько потерь тепла оно допускает.
Пропускание видимого света мера того, сколько света проходит через окно.
Коэффициент усиления солнечного тепла это доля падающего солнечного излучения, прошедшего через окно, как непосредственно переданного, так и поглощенного и повторно излученного внутрь. Чем ниже коэффициент поглощения солнечного тепла окном, тем меньше солнечного тепла оно пропускает.
Свет к солнечному усилению – это соотношение между коэффициентом усиления солнечного тепла (SHGC) окна и его рейтингом пропускания видимого света (VLT).

Вот как работают покрытия, сводя к минимуму количество ультрафиолетового и инфракрасного света (энергии), которые могут проходить через стекло без ущерба для количества пропускаемого видимого света.

Когда думаешь об оформлении окон, на ум приходят размер, оттенок и другие эстетические качества. Тем не менее, низкоэмиссионные покрытия играют не менее важную роль и значительно влияют на общую производительность окна и общие затраты на отопление, освещение и охлаждение здания.

Для получения полной технической информации о проектировании с использованием низкоэмиссионного стекла см. Технический документ Vitro Architectural Glass TD-131. По любым другим вопросам о стекле обращайтесь в Vitro Glass или звоните по телефону 1-855-VTRO-GLS (1-855-887-6457).