Теплопередача и оконные заполнители

Влияние теплоотражающего покрытия

Для того, чтобы уменьшить лучистую составляющую теплообмена при­меняют теплоотражающие покрытия. Стекло в диапазоне длин волн 0,3-2,5 мкм прозрачно для солнечного излучения, а в диапазоне 2,5-16 мкм непро­зрачно для теплового излучения, идущего из помещения [42]. График спек­тральной характеристики стекла представлен на рис. 1.4.

При использовании теплозащитных покрытий [1, 34] происходит сущест­венное уменьшения количества тепловой энергии, теряемой в виде инфра­красного излучения через поверхность оконного стекла, что в свою очередь, обусловлено спектрально-селективными свойствами покрытия, пропускаю­щим видимое и отражающим инфракрасное излучение [106]. Спектральная характеристика покрытия должна обеспечивать высокий коэффициент про­пускания в видимой области спектра (0,38-0,76 мкм) до 90%, пропускать ко­ротковолновую ультрафиолетовую солнечную радиацию в диапазоне до 0,38 мкм и высокий коэффициент отражения в инфракрасной области (0,76-16 мкм) 80-90%. За счет снижения величины лучистой составляющей теплооб­мена теплопотери через окна уменьшаются. Однако теплоотражающие покры­тия снижают коэффициент пропускания света через окна.

В качестве теплоотражающих покрытий широко используют покрытия на основе различных металлов, таких как серебро, золото, медь с системой про­светляющих окислов, а также полупроводниковые оксиды олова и индия. Ус­ловно теплоотражающие покрытия можно разделить на твердые и мягкие.

1 - Спектр пропускания обычного стекла 3 - Спектр отражения обычного стекла

2 - Спектр пропускания селективного стекла 4 - Спектр отражения селективного стекла

Рис. 1.4. Спектры пропускания и отражения обычного и селективного стекла [89]

Различаются они по излучательной способности. Покрытия с излучательной способностью до 0,15 считаются мягкими покрытиями, а покрытия с излуча­тельной способностью 0,15-0,25 являются твердыми покрытиями.

По способу нанесения существуют теплоотражающие покрытия Off-line и On-line [70]. Низкая излучательная способность стекол с покрытиями типа Off-line достигается, в основном, благодаря слою серебра, толщина которого порядка 10 нм. Нанесение покрытий производят вакуумными ионно­плазменными методами [34]. Слой серебра защищают слоем оксида металла, в качестве которого используют оксиды алюминия или титана. Чтобы внешний вид стекол был как можно более нейтральным, наносят еще два слоя просвет­ляющих полупроводниковых ОКСИДОВ ВЮг, ТЮ2, Si02. Между стеклом и слоем серебра расположен первый слой из полупроводникового оксида, задачей ко­торого является прочно закрепить слой серебра на стекле.

В стеклах с покрытиями типа On-line есть только один относительно тол­стый слой оксида олова, толщина которого порядка 400-600 нм. В основе ме­тода нанесения слоя покрытия из оксида олова лежит реакция пиролиза, кото­рая происходит на одной из стадий производства стекла. Во время этой реак­ции слой оксида оседает на поверхность горячего стекла, становясь неотдели­мой его частью. Слой оксида олова почти бесцветный и незаметный. Значения излучательной способности стекол с покрытиями типа On-line составляют по­рядка 0,16-0,20, с покрытием типа Off-line порядка 0,04-0,12.

Потери тепла в стеклопакете из двух прозрачных стекол распределены следующим образом: около 2/3 приходится за счет излучения и 1/3 — посред­ством теплопроводности и конвекции. Самый эффективный способ для огра­ничения потерь тепла из помещения - это применение таких стекол, излуча­тельная способность которых как можно ниже [89].

Зависимость сопротивления теплопередаче стеклопакетов от коэффици­ента излучения в случае, когда одним из стекол является обычное строитель­ное стекло, а воздух в промежуточном пространстве шириной 12 мм заменен на аргон, приведена в таблице 1.4 [92]:

Таким образом, применение теплотражающих покрытий ведет к сущест­венному снижению потерь тепла через окна.