Климат-Контроль

 

Стекло обеспечивает как светом, так и проницательностью, однако разделяет и в ряде случаев изолирует. Стекло может формировать строительную оболочку, создавать иллюзию пространства или дает возможность вам видеть, не будучи самому видимым. Оно может быть декоративным или функциональным, и в настоящее время архитекторы используют стеклянную среду для выполнения фасадов, которые играют на прозрачности продукта с экранной  печатью, формами или иными текстурными элементами.

 

Технологические преимущества 20-го века открыли бесконечные возможности. Структурная силиконовая глазуровка, блоки на болтах и разработка покрытий - это некоторые проявление этих возможностей. В дополнение к своему первоначальному предназначению-пропусканию света и защите от механических элементов стекло в настоящее время приняло на себя новые качества в ответ на современные требования к управлению климатом, звуком, затенением и рисками.

 

Функциональные возможности стекла, необходимые для удовлетворения этих вызовов,  радикально видоизменили имидж стекла и сейчас оно считается многофункциональным неотъемлемым материалом современного века. По сравнению с  прочими материалами стекло более чем другие представляет модные тренды  21-го века, удовлетворяя стремления дизайнеров к свободному общению людей с пространством.

 

 

 

 

По своей функции в качестве защитной среды стекло противостоит силе солнечного спектра и модифицирует его эффекты.

 

Солнце излучает электромагнитную радиацию, которую мы воспринимаем как солнечную энергию. Эта энергия, будучи получена на поверхности земли, считается солнечным спектром.

 

• Ультрафиолетовое излучение  от 290 до 380 нанометров;
• Видимый свет от 380 до 780 нанометров;
• Инфракрасный свет/тепло от 780 до 2500 нанометров.

 

Радиация от солнца в форме энергии перемещается по волнам с особой длиной. Нанометр – это единица измерения длины волны энергии. Нанометр это очень маленькая единица. Она равна 1/1000000000-й метра

 

Излучение с очень короткой длиной волны, т.е. до 290 нанометров практически не существует у поверхности Земли из-за фильтрации и  щитовых свойств озонового слоя в верхних слоях атмосферы Земли. Ультрафиолетовое излучение это энергия, принципиально ответственная за выгорание обстановки и солнечные ожоги. Данные по ультрафиолетовому выделению даются  для волн длинной от 290 до 380 нанометров. Видимый свет-это энергия, которую мы ежедневно видим в часы дневного света. Инфракрасный свет/тепло-это солнечная энергия, которую мы чувствуем. Вообщем то она невидима и мы ее воспринимаем как тепло. 

 

Вся солнечная энергия, достигающая Земли, поглощается, отражается или пересылается. Когда она поглощается любой поверхностью или структурой, она пере излучается как коротковолновая энергия, которая воспринимается как тепло. Когда она отражается (или пересылается) она отражается (или пересылается) 

на своей оригинальной длине волны и сохраняет свои общие характеристики. Всесторонняя подверженность Земли диапазонам солнечного спектра определяется порядком: ультрафиолетовое излучение, видимый свет и инфракрасный свет/тепло, как показано в нижеприведенной схеме.

 

 

Одной из ключевых функциональных особенностей  стекла является управление поглощением солнечного тепла. Стекло может сопротивляться передаче тепла в строение таким образом, что в жарком климате глазурование помогает сократить количество охлаждения, необходимого для поддержания комфортабельной окружающей среды.

 

Так как охлаждение строения при использовании кондиционированного воздуха намного дороже, чем прогрев того же самого строения, то особое внимание должно быть уделено вопросам притока тепла.

Стекла с контролем солнечной энергии используются для управления притока тепла, и они работают при помощи разнообразных характеристик отражения, поглощения и передачи.

• Отражение – процент солнечного излучения при обычных углах падения, которое отражается стеклом;
• Поглощение – процент солнечного излучения при обычных углах падения, поглощаемый стеклом;
• Прямая передача – процент солнечного излучения при обычных углах атаки, который напрямую передается через стекло.

Суммарная передача солнечного тепла или Коэффициент Притока Солнечного Тепла (SHGC) это полное солнечное излучение при обычных углах падения, передающееся через стекло.

 

Она состоит из прямой передачи (Т- также известное как коротковолновый компонент) плюс часть солнечного поглощения, рассеянного вовнутрь длинноволновым излучением и конвекцией (Е- также известной как длинноволновый компонент). Там, где внутренняя сторона поверхности стекла имеет пониженный коэффициент излучения (низкий коэффициент Е), чем обычное стекло, понижается передача внутреннего тепла.

 

 

 

   

 

Стекла с контролем солнечной энергии это обычные стекла с тонировкой, или те, что включают в себя отражающие поверхности, или поверхности с нанесенным покрытием с малым коэффициентом Е. Тонированные стекла  тоже могут иметь отражающие поверхности или покрытия с малым коэффициентом Е, позволяющие увеличивать контроль солнечной энергии. Стекла с контролем солнечной энергии также могут использоваться в изолирующих стекольных блоках, чтобы улучшать характеристики.

 

Характеристики контроля солнечной энергии тонированных стекол являются результатом действия двух основных законов физики. Во-первых, более темные цвета поглощают больше тепла, чем более светлые. Таким образом, стекло  тонированное темным цветом, поглощает больше тепла, чем светло тонированное и, соответственно, оно пере излучает больше тепла, чем мы можем чувствовать.

 

Во-вторых, закон баланса энергии гласит, что вся энергия,  включая тепло, постоянно стремится достичь состояния равновесия, перетекая из горячих мест к холодным.

 

Так как стекло поглощает тепло, температура стекла, как производное, повышается и температура стекла повышается выше температуры окружающей среды  снаружи и изнутри.

 

Сгенерированное тепло пытается уравновеситься и это происходит путем конвекторного перетекания более холодных масс воздуха, которые обычно находятся с внешней стороны стекла. Таким образом, тепло излучается от стекла в наружное пространство строения и меньше излучается вовнутрь, благодаря очень стабильному кондиционированию внутри. 

 

В качестве заключения: тонированное стекло используется в качестве стекла, контролирующего солнечную энергию, так как оно поглощает больше тепла, чем чистое стекло и излучает большую часть поглощенного тепла наружу путем естественной конвекции.

 

 

 

Отражающие покрытия используются в стеклах, контролирующих солнечную энергию, потому что они изначально отражают свет и тепло от строения. Использование тонированного стекла с отражающими поверхностями улучшает характеристики контроля солнечной энергии стекла.

 

Традиционно высокие характеристики отражающих покрытий отличаются высокой отражающей способностью и низким пропусканием света, что является нежелательной чертой. Некоторые современные покрытия сочетают в себе низкую отражающую способность и  низкий коэффициент Е покрытий, чтобы преодолевать эти проблемы.

 

Покрытия с низким коэффициентом Е работают, отражая большую часть поглощенного тепла наружу, тем самым улучшая характеристики.

 

 

 

Два основных критерия эффективности используются для стекла с контролем солнечной энергии:

• Коэффициент притока солнечного тепла (SHGC);
• Коэффициент затенения (SC).

Их подробное описание дано в Разделе 12 и чем ниже их значение, тем лучше характеристики стекла.

 

 

 

 

Еще одним вариантом, уменьшающим количество тепла, передаваемого в строение, является использование стеклопакетов. Примечание: см. Раздел 7.

 

Стеклопакеты – эффективное средство контроля солнечного тепла, потому что по мере нагрева внешнего слоя стекла неподвижный воздух в воздушной прослойке замедляет передачу тепла (путем конвекции) к внутреннему слою стекла, таким образом уменьшая суммарное солнечное тепло через глазировку. Характеристики можно улучшить, используя стекла с низким коэффициентом Е.

 

 

 

 

Потери тепла через термальное обрамление строения является решающим фактором в дизайне современных строений.

 

Глазуровка может быть сконструирована так, чтобы улавливать тепло внутри строения, а это в условиях холодного климата сокращает количество обогрева, необходимого для поддержания комфортных условий окружающей среды.

 

 

Дополнительно можно улавливать холодный воздух внутри строения в условиях жаркого климата и сокращать нагрузку на систему кондиционирования.

 

 

Везде, где существует разница в температурах между поверхностями, тепло будет рассеиваться с более теплых мест в сторону более холодных. Тепло теряется через стекло тремя путями - проводимость, конвекция и излучение.

 

• Проводимость, конвекция и излучение
• Тепло, передаваемое проводимостью

 

 

 

Одним из ключевых преимуществ использования двойной глазировки в качестве изоляции является увеличение комфорта. Когда вы сидите около односторонней глазировки, а снаружи холодно, вы почувствуете холод, и это называется «Зона дискомфорта». Используя изолирующее стекло, зона дискомфорта может быть может быть уменьшена даже, когда снаружи – 10 градусов по Цельсию.

 

 

 

Вышеуказанная диаграмма иллюстрирует, как распределяются зоны дискомфорта около окна. Пример показывает окна с односторонней  глазуровкой,  с двойной глазуровкой и с двойной глазуровкой с понижающим коэффициентом Е при наружных температурах -1С и -10С . Зона дискомфорта не ощущается при  окнах с двойной глазуровкой с пониженным коэффициентом Е.

 

 

 

Дневной свет-основа жизни и является элементом первой необходимости нашего существования. Естественный свет позволяет нам ориентироваться, в то время, когда стекло позволяет нам контролировать и использовать свет в своих собственных целях. Окна являются звеном между нашим окружающим нас интерьером и внешним миром.

 

Есть взаимосвязь между Передачей Видимого Света (VLT) типа стекла и глубиной проникновения дневного света в нашу комнату. Было установлено, что 6 миллиметровый прозрачное полированное листовое стекло с величиной VLT в 87% может передавать достаточно дневного света на глубину приблизительно 6 метров.

 

Дру

гие типы стекол обеспечивают различную глубину проникновения дневного света применительно к VLT, однако кривизна характеристик не линейна. Нужно заметить, что понижение VLT наполовину не приводит к половинному сокращению глубины дневного света, как показано на диаграмме.

 

• Передача света стеклом/Проникновение дневного света
• Глубина проникновения дневного света в метрах
• Передача видимого света в % в зависимости от типа стекла

 

 

 

Большинство людей проводят большую часть дня в зданиях и качество света в их окружении значительно влияет на их эффективность, умственное состояние, здоровье и безопасность.

 

• Расположение рабочих мест ближе к окнам;
• Предоставление возможности смотреть из здания;
• Избежание прямого солнечного света на рабочих местах и сопутствующих проблем бликования;
• Равномерное распределение света, избегая участков резкого контраста, который может привести к проблемам, связанных с ослепляющим бликованием;
• Эффект стекла на свету.

Стекло передает свет в той мере, которая зависит от свойств поверхности определенного типа стекла, тонирования или цвета.

 

Модификация передачи света производится в целом путем отражения или поглощения, и все это также влияет на наше восприятие цвета.

 

 

Некоторые типы стекол показывают четкую атрибутику цвета, когда их рассмативаешь путем рефлекции, а не когда смотришь путем передачи. Переданные цвета появляются или после тонирования стекол, или тонировки промежуточного слоя, или поверхностного покрытия слоя на стекле или путем их комбинации. Психологические соображения мозга и глаза влияют на то, как мы воспринимаем цвет. В случае, когда взгляд наружу происходит исключительно через тонированное окно (безотносительно к нормальному дневному свету), человеческий глаз адаптируется и компенсирует цвет света, полученного через стекло.

 

Например, снег по прежнему будет смотреться белым через серое стекло. Однако если смежное окно покрыто глазурью с чистым стеклом, или открыто, снег окажется пурпурно-голубым, когда смотреть на него через серое стекло, так как глаз пытается сбалансировать белизну дневного света и цвет тонировки. В итоге вид наружу будет казаться нормальным через затонированное стекло  или стекло с напылением, пока ни появится возможность посмотреть на естественный белый свет или же ни будет очень низкой светопроводность стекла.

 

Воздух это смесь газов, включая водяные пары. При любой температуре существует максимальное ограничение парового давления, называемое сатурированным паровым давлением, когда воздух не может больше удерживать водяной пар. Если воздух, содержащий водяные пары, входит в контакт с более холодной поверхностью, избыточная влага выпадает на землю как конденсат.

 

Температура поверхности, при которой начинает формироваться конденсат называется «Точкой росы». Соотношение давления водяных паров при комнатной температуре к сатурированному паровому давлению при данной температуре называется «Относительной влажностью» (RH) и выражается в процентах.

 

Относительная влажность это мера содержания воды в воздухе при данной температуре. Многочисленные домашние работы, такие как приготовление пищи и стирка высвобождают водяные пары и увеличивают относительную влажность, а это вызывает конденсат.

 

Во всех зонах холодного климата конденсат появляется  на внутренних поверхностях окон, когда внешняя температура резко падает ниже внутренней и охлаждает стекло. 

 

Осаждение конденсата на внутренней поверхности стекла может контролироваться или же путем снижения влажности, соответственно снижая точку росы, или же увеличением температуры внутренней поверхности стекла. Последнее можно достичь усилением изоляции окон, используя изолирующие стеклопакеты, так как чем ниже значение ультрафиолета стекла, тем меньше риск формирования конденсата.

 

Двойное глазурование  сокращает вероятность формирования конденсата путем создания термального барьера между внутренней и внешней средой. Использование газа аргон и стекол с низким коэффициентом Е еще больше улучшает характеристики стекла по ультрафиолету, делая внутреннее стекло теплее, таким образом препятствуя конденсату. 

 

 

 

 

• Температура внутреннего воздуха;
• Температура наружного воздуха;
• Относительная влажность внутри помещения;
• Значение ультрафиолета глазуровки.

Если известны три величины, четвертая выводится по вышеуказанному графику.