Ни для кого не секрет тот факт, что умение рационально использовать энергию для отопления жилых домов в России пока оставляет желать лучшего. Показатель удельного потребления энергоресурсов на 1м2 отапливаемой площади у нас в 3-4 раза выше, чем в технически развитых странах.

В настоящее время около 40% тепловых потерь в жилых и общественных зданиях происходит через светопрозрачные конструкции. Повышение их теплового сопротивления – один из серьёзных путей энергосбережения. Существует несколько способов повышения теплозащиты оконных конструкций:
• Увеличение количества слоев стекла в стеклопакетах
• Изменение толщины зазора между стеклами стеклопакета
• Заполнения межстекольного пространства газовыми смесями
• Применение вакуумных стеклопакетов
• Использование специальных стекол с низкоэмиссионным покрытием для улучшения теплоотражающих свойств
• Использование электрообогреваемого остекления (обогрев либо поверхности стекла, либо самого воздушного пространства между стеклами стеклопакета).

Увеличение количества слоёв стекла в стеклопакете – не самый эффективный способ уменьшения теплопотерь, к тому же существенно снижающий проникновение света через оконные конструкции. Повышение теплозащитных свойств окна можно обеспечить устройством замкнутых воздушных прослоек, однако более эффективным является заполнение межстеклоного пространства не воздухом, а различными газами, которые имеют иные теплофизические свойства, тем самым, воздействуя на конвективную составляющую теплообмена в стеклопакете.

С этой целью используют такие газы, как аргон, криптон и т. д., или газовые смеси, образующиеся в комбинации с воздухом. Так, замена воздуха аргоном позволяет увеличить теплоизоляционное сопротивление пространства (камеры) между стеклами до 10% по сравнению с воздушным заполнением.
Наиболее интересным новым решением оконных конструкций является применение вакуумных стеклопакетов.

Создание вакуума в пространстве между стеклами, особенно в сочетании с применением низкоэмиссионных селективных покрытий, позволяет существенно повысить сопротивление теплопередаче таких стеклопакетов.
Конструкция вакуумных стеклопакета представляет собой два листа стекла, спаянные между собой с небольшим зазором. Уровень вакуума в межстекольном пространстве должен составлять 10-2 – 10-3 мм. ртутного столба. Для компенсации воздействия внешнего давления на стеклопакет внутри него между стеклами устанавливают распорные элементы, жестко соединенные с листами стекла. Такая пространственная конструкция обладает высокой прочностью.

Уменьшению теплопотерь через окна способствует и снижение составляющей теплообмена. Для этого применяются низкоэмиссионные теплоотражающие покрытия. Следует, однако, учитывать, что такие покрытия снижают коэффицент пропускания света через окно.

В качестве теплоотражающих широко используют покрытия на основе различных металлов, таких как серебро, золото, медь, с системой просветляющих оксидов, а также полупроводниковые оксиды олова и индия. По способу нанесения существуют теплоотражающие покрытия OFF-LINE и ON-LINE. Низкая излучательная способность стекол с покрытиями типа OFF-LINE достигается, в основном, благодаря слою серебра. Нанесение покрытий производят ионно-плазменными методами.

В стеклах с покрытиями типа ON-LINE в качестве основного слоя применяют оксид олова. В основе метода нанесения лежит реакция пиролиза, которая происходит на одном из этапов производства стекла. Значения излучательной способности стекол с покрытиями типа ON-LINE составляют 0.16 – 0.20, а с покрытиями типа OFF-LINE 0.04 – 0.12.

Одним из эффективных способов повышения температуры внутреннего остекления является использование электрического обогрева окон. Используя стекла с покрытиями, можно изготавливать элементы стеклопакетов, в которых металлическое покрытие будет работать по принципу омического нагревателя. Стекла для таких стеклопакетов следует подвергать закалке во избежание их разрушения под действием тепловых нагрузок. Мощность нагрева электронагреваемых стекол зависит от целей их применения.

Так, при помощи до 150Вт/м2 температура поверхности стеклянной части окна поддерживаются на том же уровне, что и температура в комнате, предотвращается конденсация воздушного пара, содержащегося в воздухе, на поверхности холодного стекла. А вот при мощности нагрева 150Вт/м2 – 2100Вт/м2 температура поверхности внутреннего оконного стекла поддерживается выше комнатной температуры, что позволяет обойтись без устанавливаемых под окнами источников тепла.

Эффективность работы электрообогреваемого остекления можно усилить, комбинацию токопроводящего и энергосберегающего слоев. Наибольший эффект от его использования достигается в зданиях, к тепловому режиму которых предъявляются особо жесткие требования в период похолоданий.

Таким образом, электрообогрев является эффективным средством повышения тепловых характеристик окон, не меняющим при этом их световых характеристик, что имеет место при применении многослойного остекления и теплоотражающих покрытий.

По материалам восьмой научно-практической конференции «Стены и фасады. Актуальные проблемы строительной теплофизики». НИИСФ.