Энергосберегающие стекла

Мировые тенденции в остеклении современных зданий диктуют максимальную открытость помещения дневному освещению. Помещения, максимально открытые солнечному свету, кроме своих эстетических преимуществ, улучшают самочувствие людей.

Так, например, в супермаркетах с полностью остеклёнными фасадами наблюдается наибольшая покупательская активность, в подобных офисных зданиях — высокая производительность, а в больницах — более быстрое выздоровление пациентов. Но здесь появляется проблема энергосбережения. Эта проблема касается не только остекления больших форматов, но и бытовых помещений: квартир, коттеджей, детских учреждений и т.д. Как правило, через светопрозрачные конструкции (при условии применения обычного стекла) теряется 40 — 50% тепловой энергии, поэтому все крупнейшие производители стекла освоили выпуск энергосберегающих стёкол.

Придание энергосберегающих свойств стеклу связано с нанесением на его поверхность низкоэмиссионных оптических покрытий, а само стекло с таким покрытием получило название низкоэмиссионного. Эти покрытия обеспечивают прохождение в помещение коротковолнового, солнечного излучения, но препятствуют выходу из помещения длинноволнового теплового излучения, например, от отопительного прибора (поэтому низкоэмиссионные стёкла ещё называют селективными).

Характеристикой энергосбережения является излучающая способность стекла. Коэффициент теплового излучения является характеристикой поверхности, а не всего тела и это такая же физическая характеристика, как, например, плотность, температура плавления и т.д. Под излучающей способностью стекла (эмиссией) понимают способность стеклянной поверхности отражать длинноволновое, невидимое человеческим глазом тепловое излучение, длина волны которого меньше 16000 Нм. Эмисситент поверхности (Е) определяет излучающую способность стекла (у обычного стекла Е составляет 0,83, а у селективного меньше 0,04) и, следовательно, возможность как бы отражать обратно в помещение тепловое излучение.
Причина возникновения излучения кроется в движении свободных электронов атомов, находящихся на поверхности стекла, и плотности движущихся электронов. Далеко не все металлы, хорошо проводящие электрический ток, обладают свойством отражать длиноволновое тепловое излучение. Такими свойствами обладают благородные металлы — медь, серебро, алюминий.

Следовательно, чем ниже эмисситент, тем меньше потери тепла. При этом стекло с оптическим покрытием, имеющим значение эмисситента Е = 0,004, отражает обратно в помещение свыше 90% тепловой энергии, уходящей через окно. В настоящее время используется два вида низкоэмиссионных стекол — с твёрдым К и мягким покрытием I.
Твёрдое селективное покрытие наносится из жидкой фазы методом распыления на горячую флоат ленту, после чего отжигается. Достоинством этого покрытия является высокая стойкость покрытия, что, в принципе, позволяет использовать его вне стеклопакетов, а недостатком — более высокий коэффициент излучения (0,1 — 0,15). По составу — это проводящие оксиды металлов, чаще всего оксид олова, допированный фтором.

Мягкое селективное покрытие наносится на стекло методами магнетронного распыления в вакууме. Достоинством этого стекла является низкий коэффициент излучения (менее 0,1), а недостатком — невысокая стойкость. Но на потребителя это никак не отражается, этот недостаток решается на стадии изготовления стеклопакетов. В открытом виде это стекло использовать нельзя. По составу мягкое селективное стекло представляет собой слоистую структуру с общей формулой оксид-металл-оксид. Главную роль играет тонкая плёнка металла, как раз и обладающая свойством спектральной селективности. Обычно это плёнка серебра толщиной 10-15 нанометров.