Стекло в архитектуре (стр. 2 из 3)

Поглощать или отражать.

Решение задачи теплосбережения обострило другую проблему – перегрев внутреннего пространства зданий и солнечную погоду. Внешнее тепло, проникнув в здание, не может вернуться обратно: путь ему преграждает низкоэмиссионное покрытие. Это приводит к возникновению парникового эффекта и повышению температуры в помещениях до 60-80˚С.

Ослабить воздействие солнца можно посредством поглощения или отражения. В первом случае применяются специальные виды окрашенных в массе стекол: Arctic BlueTM (Pilkington), Planibel Coloured (Glaverbel), Parsol (Saint-Gobian Glass). Тонирование достигается за счет добавления в расплав оксидов металлов. При этом конечный продукт приобретает не только цвет (насыщенный голубой, серый, зеленый, бронзовый, розовый), но и особые энергетические и оптические качества. Окрашенное в массе остекление частично поглощает радиационное тепло, снижая тем самым интенсивность воздействия солнечного излучения. В зависимости от толщины листа и цвета тонированное стекло поглощает от 23 до 51% тепловой энергии. На теплопоглощающем стекле почти не образуется бликов, что благотворно сказывается на визуальной экологии городской среды. Тонированная продукция (Arctic BlueTM) также характеризуется низким уровнем пропускания ультрафиолетового излучения.

Добавим, что эффект поглощения тепла используется в солнечных коллекторах, изготовленных на базе специальных стекол. Такие изделия являются продуктом нанотехнологий. На поверхность стекла наносится тончайшая пленка кремниевых наночастиц, которая в сочетании с кремовой основой (т.е. со стеклом) образует нанокремниевый фотоэлектрический элемент. Благодаря последнему поглощаемое солнечное излучение преобразуется в электричество. Тонированное остекление далеко не всегда устраивает архитекторов и дизайнеров. В современной архитектуре сильны тенденции, ориентированные на стирание границ между внутренним пространством и окружающей средой. Для достижения визуальной интеграции интерьеров и внешнего мира используются нейтральные стекла со светоотражающим напылением либо абсолютно бесцветные стекла, обладающие повышенным коэффициентом светопропускания: Pilkington Optiwhiteтм, Eurowhite (Euroglas, Германия) – с пониженным содержанием оксида железа, который придает нейтральному стеклу легкий зеленоватый оттенок.

Следует упомянуть и о рефлективных стеклах: Reflectasol, Cool-Lite (Saint-Gobain) и других. На их поверхность нанесен особый зеркальный слой, не только превосходно отражающий солнечное излучение, но и обладающий впечатляющим визуальным эффектом. При этом обеспечивается одностороннее наблюдение, т.е. изнутри нет ограничения видимости, а снаружи стекло практически не проницаемо для взгляда прохожих. Такое стекло ограждает внутреннюю жизнь здания от постороннего взгляда в условиях тесной городской застройки.

Все большую популярность приобретают антибликовые стекла, т.е. продукция, полностью лишенная отражающего эффекта. До недавнего времени такие изделия были востребованы лишь в музейном деле, в художественных салонах и галереях. Однако в наши дни остро встал вопрос визуальной экологии городской среды, а также обеспечения транспортной безопасности. Выяснилось, что зеркальные фасады оказывают негативное влияние на физиологию человека. Кроме того, отражение света фар может ослепить водителя, особенно если мощный световой поток возникает внезапно, из-за угла. Чтобы исключить возникновение аварий, Государственная инспекция по обеспечению безопасности дорожного движения предписывает использовать для остекления первых этажей стекла с низким уровнем отражения (не более 8 %).

Комментарий Специалиста

Андрей Стольный, глава российского представительства компании Guardian Gllass S.A.

Идея мультифункциональных стекол заключается в том, чтобы в одном продукте объединить две характеристики: теплоизоляционную и теплозащитную. Магнетронная технология дает такую возможность. Наша компания в 1996 году разработала технологию Silacoat®, позволяющую последовательно наносить различные слои не белое прозрачное стекло. Таким образом, удается решить одновременно несколько задач и создать действительно многофункциональные стекла. Линейка продуктов Sun-Guard® Solar и High Performance включает 14 видов Solar и 10 видов HP стекол в серых, серо-голубых, синих и зеленых тонах толщиной 3-15 мм. Суть технологии заключается в чередовании функциональных и защитных слоев. Верхний и нижний слои из оксидов и нитридов влияют на зеркальность, светопропускание и цвет. Основной функциональный слой из различных металлов (серебро, хром) обеспечивает отражение коротковолнового и длинноволнового теплового излучения. Для защиты основных функциональных слоев от механических и химических повреждений, а также отражения и поглощения коротковолнового теплового излучения между этими слоями делается защитное напыление. Защитный слой из нитрида кремния позволяет подвергать многофункциональные стекла Guardian закаливанию по стандартной технологии: с нагревом до 600˚С и быстрым охлаждением. До последнего времени эта возможность была прерогативой компании Guardian. Наше стекло с магнетронным напылением обеспечивает более высокое светопропускание (до 67%) и гораздо более низкое пропускание тепла от солнца (солнечный фактор менее 41%). За таким стеклом комфортнее находиться, потому что оно более прозрачное, более светлое, но при этом защищает помещение от перегрева летом. И самое главное – покрытия нанесены на полупросветленное стекло. Что гарантирует естественность освещения.

[

Объемы производства стекла на мировом рынке.

Без угрозы для здоровья.

Стекло считается едва ли не эталоном хрупкости. При разрушении стеклянного полотна образуются крупные и очень опасные осколки. Высокой хрупкость стекло обязано своему самому твердому компоненту – оксиду кремния, который не способен воспринимать пластическую деформацию изгиба. Попытки повысить ударную прочность стеклянных изделий предпринимались с древности. Так, методом проб и ошибок было обнаружено, что некоторого упрочнения стекла можно достичь благодаря введению в состав шихты специальных компонентов, в частности оксида магния.

В начале прошлого века стекольщики взяли на вооружение металлургический опыт. Был разработан метод термического предварительного напряжения (аналог закалки металла), который используется и в наши дни. Для повышения прочностных характеристик стекло помещают в печь, нагревают до температуры около 600˚С и затем быстро охлаждают. В результате внутренние растянутые слои стеклянного полотна оказываются заключенными в сжатой наружной оболочке. Позднее выяснилось, что такого же эффекта можно достичь и химическим способом. Верхние слои стекла подвергаются сжатию за счет ионного обмена. В процессе закаливания (термического или химического) оптические и другие показатели стеклянных изделий остаются в норме.

Термическая и ударная прочность закаленного стекла соответственно в три и шесть раз выше, чем у обычного стекла. При разрушении упрочненные листы рассыпаются на мелкие и вполне безобидные кусочки.

Подчеркнем, что тонированные стекла, характеризующиеся высоким коэффициентом поглощения солнечного света (более 25%), нуждаются в упрочнении посредством закалки. В процессе эксплуатации окрашенное остекление подвергается неравномерному нагреву, что приводит к возникновению значительных внутренних напряжений и, как следствие, разрушению стекла.

Вместе с тем закаленному стеклу присущ один существенный недостаток – табу на механическую обработку. Его нельзя резать, сверлить, шлифовать (эти операции следует производить до закалки стекла). Еще один минус – спонтанное саморазрушение, которое происходит по вине остаточных напряжений.

Важно, чтобы разбитое стекло не разлеталось во все стороны, а удерживалось некой стабильной основой. С этой задачей хорошо справляются стекла, упрочненные стальной сеткой. К тому же такая продукция обладает повышенной огнестойкостью. Однако применение армированных стекол ограниченно, прежде всего, из-за низких оптических свойств.

В 1910 году был изобретен способ производства многослойного высокопрочного стекла, которое даже назвали пуленепробиваемым. Продукт представлял собой композитный материал, в котором между стеклами (двумя и более) помещалась целлулоидная пленка. Подобное стекло получило широкое применение в авиационной и автомобильной промышленности, особенно в их военных отраслях.

Метод получил дальнейшее развитие. В компании Pilkington была разработана технология производства безопасного трехслойного стекла (триплекс). Стекла в таких изделиях соединяются посредством поливинилбутиральной пленки. Собранный комплекс подвергают автоклавной обработке при температуре 140 – 160˚С и давлении 12 атм. Слоенная структура не только придает триплексу высокую ударопрочность, но и обеспечивает безосколочный характер разрушения. При сильном ударе мелкие осколки не разлетаются, а удерживаются пленкой. Многослойное стекло производится также методом заливки, при котором зазор между стеклами заполняется специальной полимерной смолой. Под действием ультрафиолетового излучения смола отверждается и прочно скрепляет стекла. Такая технология не требует предварительной подготовки листов. В состав полимерной смеси можно вводить пигменты, что позволяет получать тонированные изделия. Правда, заливной триплекс более подвержен расслоению и, следовательно, менее долговечен, нежели его пленочный «собрат».