Передовые системы дистанционных рамок для экологического строительства.
Нарастающее беспокойство относительно использования энергии вынуждает власти городов по всему миру переходить на здания с эффективным или нулевым энергопотреблением.
В настоящее время на долю жилых и коммерческих зданий в США приходится около 40% общего энергопотребления,1 при этом теплопоприток и теплопотеря составляют до 35% от общего объема.
Рисунок 1. Торговый центр Чадстон в Мельбурне, Австралия. (Фото: Аарон Покок)
Правильно изготовленные стеклопакеты вносят значительный вклад в экономию энергии. Если говорить о стеклопакетах с межстекольным пространством заданной толщины, в основе энергоэффективности лежат (в порядке убывания важности): стекло, газ и теплопроводность уплотнения кромки. В то время как традиционные алюминиевые дистанционные рамки (спейсеры) создают тепловой мост в уплотнении кромки, который снижает энергоэффективность наружной оболочки здания, системы спейсеров «теплый край» могут минимизировать эти теплопотери.
СИСТЕМЫ СПЕЙСЕРОВ «ТЕПЛЫЙ КРАЙ»
Системы «теплый край», в которых используются дистанционные рамки из жесткого композиционного материала, пены и термопласта, обладают более низкой теплопроводностью, чем традиционные алюминиевые спейсеры с уплотнениями, что позволяет свести к минимуму тепловые мосты и охлаждение кромки стеклопакета. Системы «теплый край» обеспечивают низкое значение ψ (коэффициент линейной теплопередачи края стекла), что улучшает Uw (коэффициент теплопередачи окна) и Ucw (коэффициент теплопередачи элементов структурного остекления фасада). Преимущества, которые получает конечный потребитель систем «теплый край»:
- существенное уменьшение конденсации и снижение рисков для здоровья из-за спор плесени;
- меньше конвекции в помещении, более комфортные условия для жизни;
- более эффективное удержание тепла, снижение затрат на отопление.
В стеклопакетах, занимающих большой объем фасадного пространства зданий, редко используют жесткие дистанционные рамки по технологии «теплый край». Кроме того, все чаще обсуждаются вопросы долговечности уплотнения кромки, особенно в условиях более сурового климата и при наличии ветровой нагрузки или нагрузки по кромке стеклопакета. Современные остекленные фасады, особенно с газовым наполнением, требуют очень качественного уплотнения кромки. К тому же, вторичное уплотнение силиконом, который плохо удерживает газ, зачастую является обязательным из-за стойкоcти к УФ-излучению; любой дефект в первичном уплотнении приведет к разгерметизации стеклопакета.
Чтобы газ оставался внутри стеклопакета, необходимо абсолютно герметичное уплотнение, а традиционная конструкция уплотнения кромки только усложняет эту задачу. Однако спрос на такие стеклопакеты для строительных проектов растет. Термопластичные дистанционные рамки нового поколения были разработаны с учетом их применения в структурном остеклении фасадов.
ГИБКИЕ И ЖЕСТКИЕ ДИСТАНЦИОННЫЕ РАМКИ
Остекленные фасады подвергаются множеству разных нагрузок, включая ветровые нагрузки, изменения климата и перепады давления.
Это вызывает напряжения внутри стеклопакета в виде прогиба стекла, деформации и растяжения первичного уплотнения кромки, а также дифференциального теплового расширения компонентов кромки. При этом, как уже отмечалось ранее, для оптимального функционирования стеклопакет должен удерживать газ внутри.
Долговечность и надежность стеклопакета в большой степени зависят от способности системы уплотнения кромки распределять нагрузки, воздействующие на стеклопакет, и при этом сохранять герметичность (рисунок 2).
Рисунок 2. Системы жестких спейсеров подвергаются напряжениям внутри стеклопакета в виде прогиба стекла, деформации и растяжения первичного уплотнения кромки, а также дифференциального теплового расширения.
В отличие от жестких дистанционных рамок, в гибких термопластичных спейсерах происходит сшивание самой рамки, стекла и вторичного силиконового уплотнения, предотвращая смещение рамки и образуя когезивное уплотнение кромки для улучшения распределения напряжений и деформаций. Такая когезионная система может упруго деформироваться, распределяя деформации по всему уплотнению, чтобы они не концентрировались в самой слабой точке системы [как правило, это первичное уплотнение из полиизобутилена (рисунок 3)].
Рисунок 3. Системы термопластичных спейсеров могут упруго деформироваться, распределяя напряжения и сводя к минимуму движение стекла.
Это помогает увеличить срок службы и сохранить характеристики стеклопакета, связанные с другими функциями технологии «теплого края».
ВОЗМОЖНОСТИ ДЛЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СТРОИТЕЛЬСТВА
Гибкие термопластичные дистанционные рамки открыли новые возможности для экостроительства благодаря своему высокому качеству и эффективности. Коммерческие и жилые здания выигрывают от расширения диапазона рабочих температур, выдающейся стойкости к УФ-излучению и продолжительного срока службы. К тому же, гибкие термопластичные спейсеры отлично удерживают газ внутри стеклопакета, что способствует снижению затрат на отопление, выбросов CO2 и общего воздействия на окружающую среду.
ПРИМЕР ПРОЕКТА
В основе трехмерной формы крыши торгового центра Чадстон в Мельбурне, Австралия, площадью более 7000 м2 лежат узлы стальных конструкций, стержни и краевые балки, на которых установлено 2672 холодногнутых стеклопакета с гибкими термопластичными дистанционными рамками по технологии «теплый край».* Ни один стеклопакет (от 1,2 до 8 м2) не похож на другой, и каждый из них должен по-своему органично вписываться в форму здания. Для этого двойные стеклопакеты толщиной 39 мм изогнули в холодном состоянии и закрепили в соответствующих профилях при монтаже.
Брайан Р. Уайт, доктор наук, технический директор по направлению изоляции стекол в Северной и Южной Америке в компании H.B. Fuller. Дополнительную информацию можно получить у автора статьи по эл. почте brian.white@hbfuller.com или на сайте www.hbfuller.com/4SG.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
- Агентство Energy Information Administration, «Сколько энергии потребляется жилыми и коммерческими зданиями в США», www.eia.gov/tools/faqs/faq.php?id=86&t=1.
