Что такое солнечный фактор стекла
Статьи
Техническая информация о строительном стекле. Основные показатели.
Северный фасад.
Помещения, выходящие на север, фактически не получают прямого солнечного света. Зато качество освещения таких комнат практически постоянно, поэтому окна студий художников обычно ориентированы на север. По этой же причине в североориентированных помещениях хорошо размещать комнаты для чтения, рабочие комнаты или компьютерные залы. Остекление энергосберегающими стеклопакетами с селективными стеклами поможет уменьшить теплопотери в таких помещениях даже зимой.
Южный фасад
Южные помещения имеют максимальное количество солнечного света зимой (когда солнце находится низко), что помогает сохранить тепло в помещении. Летом же окна южного фасада могут быть по желанию затенены занавесками или жалюзи.
Определение характеристик окна
Принимая во внимание энергетический баланс окна (энергия, требующаяся для нагрева, освещения и охлаждения комнаты), можно сказать, что поверхность остекленных участков должна составлять 35-50% от общей площади фасада.
Размещать окна следует в самом высоком положении. Самая верхняя часть окна освещает заднюю половину комнаты. Верхняя часть окна должна располагаться на высоте, равной как минимум половине глубины комнаты. Если это невозможно, может потребоваться дополнительное искусственное освещение.
Использование стекла в непрозрачных участках фасада (структурное остекление) не повысит освещенность комнаты, но позволит расширить поле зрения книзу, соединяя интерьер и внешнее пространство.
Положение окна должно быть на уровне внутренней поверхности фасадной стены: когда окно «утоплено» в фасад, оно лучше защищено от воздействия осадков.
Стекло и солнечное излучение
Когда солнечное излучение падает на стекло, оно частично отражается, частично поглощается стеклом, частично проходит сквозь стекло. Количество поглощенного, отраженного и пропущенного света зависит от толщины стекла, его оттенка и наличия и свойств дополнительного покрытия. Каждый вид стекла имеет свой коэффициент абсорбции, отражения и пропускания, которые рассчитываются в соответствии со стандартами, и применимы для длин световых волн от 0,3 до 2,5 нм.
Солнечная энергия, попавшая в комнату, сперва поглощается предметами интерьера, затем выделяется в виде тепловой энергии инфра-красного длиннолучевого (больше 5мкм) диапазона. Даже обычное флоат-стекло практически непрозрачно для излучения с такой длиной волны. В итоге, энергия оказывается «пойманной в ловушку» в комнате. Оставаясь в помещении, энергия нагревает его, создавая «тепличный эффект».
Для предотвращения перегрева помещения необходимо: обеспечить нормальную вентиляцию; использовать шторы (таким образом, чтобы это не привело к риску термального шока); использовать солнцезащитные стекла, пропускающие только определенные длины световых волн.
Стекло и теплоизоляция
Эмиссивитет и способы его повышения
С одной стороны, через окно тепло теряется из нагретой комнаты во внешнюю среду. С другой стороны, благодаря солнечному излучению тепло попадает через прозрачное стекло в комнату. Общее количество тепла, попавшее в комнату вследствие прохождения через стекло солнечной энергии и вследствие выделения стеклом поглощенного ранее тепла, описывается величиной «солнечный фактор». Чем он ниже, тем меньше тепла попадает в помещение благодаря солнечному излучению. Солнечный фактор окна зависит от его положения, интенсивности солнечного излучения и материала рамы.
Поскольку окно является одновременно источником убыли и прибыли тепла, можно говорить об энергетическом балансе. Он равен разнице между теплопотерями через окно и солнечным фактором. Когда солнечный фактор превышает теплопотери, можно говорить об отрицательном энергетическом балансе.
Стекло и звукоизоляция
Сила звука и спектральные характеристики
Сила звука описывается его интенсивностью или его давлением (Па). Обычно используют понятие уровня интенсивности или давления звука, пересчитываемого в логарифмической шкале, начинающейся от порога слышимости человека. Уровень интенсивности называется «громкостью», измеряется в дБ.
Свойство материалов поглощать звуковые волны описывается коэффициентом звукоизоляции R. Он может быть вычислен на основании лабораторных измерений. Зная R материалов, используемых в строительстве, проектировщик может достигнуть желаемого понижения уровня шума внутри здания.
Стекло и защита от удара
Стекло и защита от огня
Лучшая солнцезащита
Под определением «светоконтроль» подразумевается защита внутренних помещений от излишнего проникновения солнечного излучения сквозь оконное стекло. В зависимости от длины волны излучение солнца принято делить на три составляющие: ультрафиолетовое излучение, видимый свет и инфракрасное излучение.
Стекло пропускает излучение с длиной волны от 300 нм до 2150 нм. Интенсивность солнечного излучения, проникающего в помещение сквозь стекло, можно регулировать. Для этого используются светоотражающие и окрашенные в массе стекла. Определенная порция солнечного излучения, достигшего поверхности стекла, проникает сквозь него, другая отражается, а остаток поглощается массой стекла, нагревая его. Тепловая энергия нагретого стекла в виде инфракрасного излучения переходит в воздушную среду по обе его стороны. Процентное соотношение этих порций солнечного излучения зависит от угла падения солнечных лучей. Этот угол меняется в зависимости от географического положения объекта и времени года.
Терминология, применяемая для расчета термоизоляционных и светоотражающих характеристик стекла, при выборе его в каждом конкретном случае остекления:
Светопередача (LT)
Отношение величины светового потока, проходящего сквозь стекло, к величине светового потока, падающего на поверхность стекла, выраженное в единицах освещенности по стандарту CIE D65 (в диапазоне солнечного спектра между 380 и 780 нм).
Светоотражение (LR)
Отношение величины светового потока, отраженного от поверхности стекла, к величине светового потока, падающего на поверхность стекла, выраженное в единицах освещенности стандарта CIE D65.
Передача ультрафиолетового излучения (UV)
Отношение величины потока УФ-излучения, прошедшего сквозь стекло, к величине потока УФ-излучения, падающего на поверхность стекла (в спектральном диапазоне 280-380 нм).
Прямое прохождение энергии солнечного излучения(DET)
Количество энергии светового потока, прошедшего прямо сквозь стекло, выраженное в процентах от общего количества энергии светового потока, падающего на поверхность стекла (в спектральном диапазоне 300-2150 нм).
Отражение энергии (ER)
Количество энергии светового потока, отраженное стеклом, выраженное в процентах от общего количества энергии светового потока, падающего на поверхность стекла.
Поглощение энергии (ЕА)
Количество энергии светового потока, поглощенное массой стекла, выраженное в процентах от общего количества энергии светового потока, падающего на поверхность стекла.
Солнечный фактор (SF) или полное энергопрохождение
Отношение полного количества энергии светового потока, прошедшего сквозь стекло, к абсолютному количеству энергии светового потока, падающего на поверхность стекла. Под полным количеством энергии подразумевается совокупность количества энергии прямого прохождения (DET) и количества энергии, излучаемой стеклом внутрь помещения в процессе энергопоглощения (ЕА).
За расчетные условия при этом приняты:
Положение солнца под углом 30° к горизонту и под прямым углом к фасаду здания.
Одинаковая температура внутри и снаружи помещения.
Коэффициент теплообмена поверхности стекла:
Коэффициент затенения (SC)
Вычисляется посредством деления величины солнечного фактора (SF) на 0,87, величину SF для чистого флоат-стекла толщиной 3 мм.
Коэффициент затенения коротковолнового диапазона (SWSC)
Вычисляется посредством деления величины энергии прямого прохождения (DET) на 0,87.
Коэффициент затенения длинноволнового диапазона (LWSC)
Величина порции энергии, поглощенной стеклом и излученной внутрь помещения, деленная на 0,87.
Значение U (европейский стандарт)
Относительное получение тепла (RHG)
Полное количество тепла, полученное сквозь конструкцию остекления при определенных расчетных условиях.
RHG рассчитывается следующим образом: европейский стандарт:
(коэффициент затенения (SC) x 630 Ватт/м 2 )
+ (8°С х значение U для летнего времени) американский стандарт:
1 Ватт/м 2 = 0,176 BTU/hr/ft 2 / °F Данные светопередачи (LT), солнечного фактора (SF) и УФ-передачи (UV) основываются на лабораторных спектрофотометрических измерениях с использованием аппроксимирующих методик.
Солнечный фактор (SF) и значение U (европейский стандарт) соответствуют ISO 9050-1990.
Термины и определения
Низкоэмиссионное покрытие
Солнцезащитное покрытие
Солнцезащитное покрытие: Покрытие, при нанесении которого на стекло улучшается защита помещения от проникновения избыточного солнечного излучения.
Коэффициент эмиссии
Коэффициент эмиссии (откорректированный коэффициент эмиссии): Отношение мощности излучения поверхности стекла к мощности излучения абсолютно черного тела.
Нормальный коэффициент эмиссии
Нормальный коэффициент эмиссии (нормальная излучательная способность): Способность стекла отражать нормально падающее излучение; вычисляется как разность между единицей и коэффициентом отражения в направлении нормали к поверхности стекла.
Солнечный фактор
Солнечный фактор (коэффициент общего пропускания солнечной энергии): Отношение общей солнечной энергии, поступающей в помещение через светопрозрачную конструкцию, к энергии падающего солнечного излучения. Общая солнечная энергия, поступающая в помещение через светопрозрачную конструкцию, представляет собой сумму энергии, непосредственно проходящей через светопрозрачную конструкцию, и той части поглощенной светопрозрачной конструкцией энергии, которая передается внутрь помещения.
Коэффициент направленного пропускания света
Коэффициент направленного пропускания света (равнозначные термины: коэффициент пропускания света, коэффициент светопропускания), обозначается как τv (LT) – отношение значения светового потока, нормально прошедшего сквозь образец, к значению светового потока, нормально падающего на образец (в диапазоне длин вол видимого света).
Коэффициент отражения света
Коэффициент отражения света (равнозначный термин: коэффициент нормального отражения света, коэффициент светоотражения) обозначится как ρv (LR) – отношение значения светового потока, нормально отраженного от образца, к значению светового потока, нормально падающего на образец (в диапазоне длин вол видимого света).
Коэффициент поглощения света
Коэффициент пропускания солнечной энергии
Коэффициент пропускания солнечной энергии (равнозначный термин: коэффициент прямого пропускания солнечной энергии) обозначается как τе (DET) – отношение значения потока солнечного излучения, нормально прошедшего сквозь образец, к значению потока солнечного излучения, нормально падающего на образец.
Коэффициент отражения солнечной энергии
Коэффициент отражения солнечной энергии обозначается как ρе (ER) – отношение значения потока солнечного излучения, нормально отраженного от образца, к значению потока солнечного излучения, нормально падающего на образец.
Коэффициент поглощения солнечной энергии
Коэффициент поглощения солнечной энергии (равнозначный термин: коэффициент энергопоглощения) обозначается как ае (EА) – отношение значения потока солнечного излучения, поглощенного образцом, к значению потока солнечного излучения, нормально падающего на образец.
Коэффициент затенения
Коэффициент затенения обозначается как SC или G – коэффициент затенения определяется как отношение потока проходящего через данное стекло солнечного излучения в диапазоне волн от 300 дог 2500 нм (2,5 мкм) к потоку солнечной энергии, прошедшей через стекло толщиной 3 мм. Коэффициент затенения показывает долю прохождения не только прямого потока солнечной энергии (ближняя инфракрасная область излучения), но и излучение за счет абсорбирующейся в стекле энергии ( в дальней области инфракрасных излучений).
Коэффициент теплопередачи
Коэффициент теплопередачи – обозначается как U, характеризует количество тепла в ваттах (Вт), которое проходит через 1 м2 конструкции при разности температур по обе стороны в один градус по шкале Кельвина (К), единица измерения Вт/(м2•К).
Сопротивление теплопередаче
Сопротивление теплопередаче обозначается как R – величина, обратная коэффициенту теплопередачи.
Дневной свет – источник жизни и спутник хорошего самочувствия – попадает в наши дома благодаря окнам, конструкции которых во многом определяют освещенность и характер интерьеров, архитектуру и качество зданий.
Когда солнечное излучение падает на стекло, оно частично отражается, частично поглощается стеклом, частично проходит сквозь стекло. Количество поглощенного, отраженного и пропущенного света зависит от толщины стекла, его оттенка и наличия и свойств дополнительного покрытия. Каждый вид стекла имеет свой коэффициент абсорбции, отражения и пропускания, которые рассчитываются в соответствии со стандартами, и применимы для длин световых волн от 0,3 до 2,5 нм.
Общее количество тепловой энергии от солнечного излучения (в %), попавшее в помещение через стекло называется солнечным фактором. Он равен сумме пропущенной стеклом тепловой энергии и выделяемого стеклом тепла, поглощенного ранее.
Солнечная энергия, попавшая в комнату, сперва поглощается предметами интерьера, затем выделяется в виде тепловой энергии инфракрасного длиннолучевого (больше 5мкм) диапазона. Даже обычное флоат-стекло практически непрозрачно для излучения с такой длиной волны. В итоге, энергия оказывается «пойманной в ловушку» в комнате. Оставаясь в помещении, энергия нагревает его, создавая «тепличный эффект».
Для предотвращения перегрева помещения необходимо: обеспечить нормальную вентиляцию; использовать шторы (таким образом, чтобы это не привело к риску термального шока); использовать солнцезащитные стекла, пропускающие только определенные длины световых волн.
Когда материал поглощает солнечное излучение, он нагревается, что может привести к началу химических реакций, повреждающих его.
Обычно выцветанию более подвержены органические красители, чья молекулярная решетка менее стабильна, чем у красителей на минеральной основе.
Для достижения максимальной освещенности внутри зданий проектировщикам полезно помнить несколько правил:
— желательно давать доступ дневному свету во влажные помещения – ванную, кухню, а также полуподвальные помещения;
— учитывать пространственное окружение здания – так, объект высотой 10м отстоящий на 15м от фасада, способен снизить на 40% количество солнечного света, поступающего на расстояние до 5м от окна.
— предпочтительно естественное освещение интерьеров с разных сторон. Оно смягчить тени, сбалансирует уровень освещенности и зрительно раскроет пространство комнаты.
— следует увеличивать окна, прилегающие к балконам, не забывая, что зенитные фонари дают света в 2-3 раза больше, чем фасадные окна.
— в зависимости от ориентации фасада естественное освещение помещений имеет свои особенности. Так, например, помещения на северной стороне дома не получают прямого солнечного света, зато качество освещения в них практически постоянно. Здесь хорошо размещать комнаты для чтения, офисы или компьютерные залы.
Максимальную освещенность зимой, когда солнце низко, имеют помещения на южной стороне дома, что помогает сохранять тепло в помещении. Через окна на восточных и западных фасадах в помещения попадает довольно много солнечной энергии, особенно летом (утром – с востока, вечером – с запада), причем на окна западного фасада солнце попадает во второй половине дня, когда температура снаружи выше, чем утром. В связи с этим правильный выбор размера окна требует учета многих факторов, а именно:
— для соблюдения энергетического баланса (нагрев, освещение и охлаждение комнат) площадь остекления должна составлять 35-50% площади фасада;
— освещенность в глубине помещения зависит от высоты окна, поэтому его верхняя часть должна располагаться на высоте, равной, как минимум, половине глубины комнаты;
— чем больше площадь стекла- тем больше освещенность. Окно без расстекловки пропускает до 80% поступающего света, а окно с мелкой расстекловкой (например, григорианского стиля) – около 45%;
— окно должно быть ближе к внутренней поверхности фасадной стены – так оно лучше защищено от воздействия атмосферных осадков.
Не менее внимательно следует выбирать и тип стекла. Для окон южного, восточного и западного фасадов целесообразно использовать стекло, отражающее инфракрасное излучение (например «Планистар»). Энергоэффективные стекла («Планитерм», «Эко» и др.) снижают теплопотери в холодное время года, а также исключает конденсат на окнах и сквозняки.
Тонированное стекло (например «Парсол») не дает бликов, но снижает уровень освещенности в помещении.
Полезно учитывать и отражающие свойства стекла. Например, стекла, имеющие металло-оксидное покрытие разных оттенков («Антелио», «Рефлектасол» «Кул-лайт» и др.) могут подчеркивать эти свойства, обогатив тем самым архитектуру фасада.
Используя некоторые виды стекла (эмалированное, матированное, узорчатое – например «Опалит», «Сати-ново», «Декоргласс» и др.) можно придать комнате уединенность и закрытость, обеспечив приемлемую ее освещенность.
Выбор витринного стекла торговых заведений зависит от вида выставленных на обозрение товаров и продуктов, которые нередко требуется защищать от прямых солнечных лучей. В таких случаях лучше всего – ламинированное стекло (например «Стадип»), которое задерживает до 99% ультрафиолетовых лучей и, тем самым, препятствует выгоранию товара (например текстиля). Для предотвращения бликов на больших витринах следует использовать специальные стекла типа «Вижион-лайт». Особого внимания требует защита помещений от излишней инсоляции.
Теплообмен между двумя любыми поверхностями происходит 3 путями:
· теплопроводимость, т.е. передача тепла через объект или теплообмен между двумя объектами, находящимися в непосредственном контакте. Количество тепла, перешедшего от одной поверхности листа стекла к другой, зависит от разнице температур между поверхностями и тепловой проводимости материала. Тепловая проводимость стекла = 1,0 Вт/мК
· конвекция, теплообмен между твердой и газообразной (жидкой) средами. Этот вид теплообмена включает в себя движение воздуха.
Эмиссивитет обычного стекла = 0,89. Специальные виды стекол с низкоэмиссионным покрытием могут иметь эмиссивитет менее 0,10.
Поверхность тела теряет тепло вследствие всех 3х видов теплообмена: проводимость, конвекция, излучение. Если речь идет о теплопотерях строения, они обычно зависят от скорости ветра, температуры вне здания и эмиссивитета материалов строения. Теплопотери характеризуются коэффициентом внешнего теплообмена и внутреннего теплообмена. Стандартные величины этих коэффициентов:
Теплопередача сквозь поверхность тела характеризуется коэффициентом теплопередачи U (К) объекта. U равен количеству переданного через объект тепла на м2 при разнице температур между средами 1 градус Цельсия. U может рассчитываться с использованием коэффициентов внешнего и внутреннего теплообмена. Чем ниже U, тем меньше утечка тепла из более нагретой среды в холодную.
U окна можно понизить, уменьшив любой из 3 видов теплообмена. Способы:
· Применение стеклопакета. Он обеспечивает лучшую теплоизоляцию, чем одинарное остекление. Принцип теплоизоляции стеклопакета заключается в том, что между стекол остается камера, наполненная сухим воздухом. Такая конструкция понижает теплопотери через конвекцию, а низкая теплопроводность воздуха уменьшает U стеклопакета. Например, U стекла 6 мм = 5,7 Вт/м2К, тогда как U стеклопакета 6-16-6 равна 2,7 Вт/м2К.
· Использование в стеклопакете стекол с низкоэмиссионным покрытием (Эко, Планитерм, Кул-лайт и др.), понижающим U стеклопакета.
С одной стороны, через окно тепло теряется из нагретой комнаты во внешнюю среду. С другой стороны, благодаря солнечному излучению тепло попадает через прозрачное стекло в комнату. Общее количество тепла, попавшее в комнату вследствие прохождения через стекло солнечной энергии и вследствие выделения стеклом поглощенного ранее тепла, описывается величиной «солнечный фактор». Чем он ниже, тем меньше тепла попадает в помещение благодаря солнечному излучению. Солнечный фактор окна зависит от его положения, интенсивности солнечного излучения и материала рамы.
Поскольку окно является одновременно источником убыли и прибыли тепла, можно говорить об энергетическом балансе. Он равен разнице между теплопотерями через окно и солнечным фактором. Когда солнечный фактор превышает теплопотери, можно говорить об отрицательном энергетическом балансе.
Стекло Планилюкс 4 мм
Стеклопакет с ЭКО ПЛЮС
Стеклопакет с ПЛАНИТЕРМ
Стеклопакет с ПЛАНИСТАР
В холодное время года, благодаря теплопроводности, температура внутренней части окна ниже температуры отапливаемой комнаты, что создает сквозняки и неуютную атмосферу в помещении. Использование стеклопакетов с селективными стеклами нейтрализует и эту проблему, также уменьшая вероятность возникновения конденсата на стеклах.
— Другое дело — учебные заведения. В школьных классах доска не должна располагаться слишком близко к окну, во избежание бликов.
— Качество освещения не менее важно и на производстве, требующем аккуратности персонала. Здесь желателен рассеянный дневной свет, в отличие от избыточного света сверху, так как возникающие блики и отражения могут снизить производительность труда.
Регулировать поступление дневного света можно по-разному:
— Внешние и внутренние стеклянные шторки из рефлективного стекла (например, «Антелио»). Их лучше располагать горизонтально на внешней стороне фасада — тогда дневной свет, отражаясь от шторок, будет рассеиваться от потолка.
— Регулируемые панели длиной 2-3 м и шириной до 50 см, изготовленные из специальных видов стекла и укрепленные снаружи здания. Их положение можно регулировать в зависимости от угла падения солнечных лучей.
— Решетки из стекол с сильным зеркальным эффектом, расположенные внутри стеклопакета. Их ячейки отражают прямой солнечный свет, но пропускают рассеянный. Такие стеклопа-кеты используют для расположенных высоко окон и стеклянных крыш.
Все виды стекол, упомянутые в данной статье, производятся корпорацией «Сан-Гобен». Использование этой продукции во многих случаях дает оптимальное решение по остеклению зданий, влияющему на их архитектурный облик, освещенность помещений и условия обитания.
Солнцезащитные стекла
В здания с большой площадью остекления или в помещения с окнами, находящимися на южной стороне, попадает слишком много солнечного тепла. Солнечное тепло проникает в комнату путем прямого пропускания или вторичной теплопередачи после поглощения излучения остеклением. Солнечное излучение, попадая в здание, попадает на стены, полы и мебель, которые сначала поглощают, а затем испускают накопленное тепло. Тепло возвращается в виде длинноволнового инфракрасного излучения. Тем не менее, стекло практически непрозрачно для длинноволнового излучения, которое отражается обратно внутрь помещения. Это приводит к возникновению парникового эффекта и постепенному повышению температуры в помещении.
Серийно выпускаются два типа солнцезащитных стекол: поглощающее стекло и стекло с покрытием. В некоторых стеклах применяются обе технологии одновременно.
Стекло с отражающим пиролитическим покрытием может использоваться как в одинарном остеклении, так и в стеклопакетах. Высокие отражающие свойства стекол обеспечивают не только защиту от излишнего солнечного тепла, но и обеспечивают конфиденциальность и зрительный комфорт внутри помещения. Покрытия чаще всего наносятся на бесцветные стекла и на некоторые виды стекол окрашенных в массе. Покрытия отличаются как по характеристикам, так и по цвету. Например, линейка стекол Stopsol включает в себя 4 типа покрытий, представленных в трех цветах: янтарном, серебристом и голубом. Стекла с покрытием также могут использоваться в стеклопакетах в паре с низкоэмиссионным стеклом Planibel Top N+ для улучшения теплоизоляции.
Стекла с пиролитическим покрытием (Sunergy) могут использоваться как в одинарном остеклении, так и в составе стеклопакетов, при этом стекла с магнетронным покрытием (Stopsol) должны применяться только в составе стеклопакетов. Однако стекла с магнетронным покрытием обладают более высокой селективностью, то есть эффективнее задерживают ультрафиолетовое и инфракрасное излучение, то есть ограничивают количеств поступающего тепла, не снижая количество пропускаемого видимого света.
Комбинированные стекла представляют собой «умные» энергоэффективные стекла, создающие комфортные условия в помещении в любых климатических условиях. Благодаря высокотехнологичным покрытиям они сочетают защиту от солнца и, следовательно, перегрева помещения летом с теплоизоляцией зимой. Благодаря этому энергоэффективные стекла обеспечивают комфортную температуру в помещении, снижая затраты энергии как на кондиционирование, так и на обогрев помещений.