Давно миновали времена, когда окно в мир являло собой неказистый прозрачный прямоугольник с множеством очевидных дефектов. Сегодня мы наблюдаем не просто ровное и гладкое стекло, но и преграду от многих проблем.
Вчера и сегодня
До середины прошлого века в остеклении домов использовали одинарные стекла, которые получали методом вытягивания заготовки из расплавленной массы с последующим отжигом и прокаткой через валки. Такой метод изготовления стекла приводил к оптическим дефектам и образованию пузырьков в массе стекла. В наше время для оформления окон предпочитают применять стекло, изготовленное по методу флоат.
Данная технология заключается в формировании ленты стекла на поверхности расплавленного металла – олова. Получаемое таким образом стекло имеет равномерную толщину, почти идеальную полированную поверхность и характеризуется отсутствием оптических дефектов. В современных стеклопакетах применяют флоат-стекло толщиной 4 мм и более.
Качественные листы оконного стекла прозрачны и бесцветны – никаких радужных и матовых пятен, несмываемых налетов, и других следов выщелачивания на поверхности! Допускаются зеленоватый и голубоватый оттенки, но при условии, что они не снижают коэффициента светопропускания. Прочность стекла зависит от нескольких составляющих: способа выработки и обработки поверхностей и торцов, однородности, степени отжига или закалки, состояния поверхности листа и его размеров. Выбирая стекло, помните, что появившиеся в процессе изготовления на поверхностях листа и в его объеме микротрещины и неоднородности снижают прочность примерно в 100 раз.
Внимательно осмотрите кромки, они должны быть ровными, а углы целыми. Даже небольшие сколы и зазубрины по кромкам станут концентраторами напряжения, соответственно, такое стекло прослужит вам не долго. Наличие маленьких дефектов (пузырей, инородных включений, царапин и так далее) возможно; все это регламентируется специальными стандартами.
Для обычного оконного остекления чаще применяют листы толщиной 2,5-4 мм. Для больших же окон и витражей они не годятся, не выносят ветровой нагрузки. В таких случаях следует устанавливать более толстое стекло – 6 или даже 10 мм. Причем чем выше расположено большое окно, тем толще должно быть стекло и тем меньше площадь его листа.
Ловцы тепла
Как известно, через оконные конструкции происходит до 40% потерь тепла помещения. Это примерно такое же количество, какое теряется через стены здания. Но если на теплопередачу стен мы повлиять практически не в состоянии, то с окнами такая задача заметно упрощается.
Вообще, существует три способа передачи тепла: теплопроводность (передача тепла непосредственно через сам материал), конвекция (движение воздушных масс), тепловое излучение (передача тепла от нагретых предметов в окружающую среду). Для уменьшения теплопроводности наращивают количество стекол в стеклопакете – два и более. Для борьбы с конвекцией был создан герметичный стеклопакет с небольшим (8-16 мм) межстекольным расстоянием.
Для решения же проблемы теплового излучения было разработано теплосберегающее стекло, а точнее – специальное покрытие на стекло. Такое стекло называется энергосберегающим или низкоэмиссионным. (От слова «эмиссия», означающее способность стеклянной поверхности отражать тепловое излучение).
Существует два типа низкоэмиссионных покрытий: твёрдое и мягкое. Твердое называется «к-стекло», а мягкое – «i-стекло». При изготовлении к-стекла методом химической реакции при высокой температуре на поверхности стекла создается тонкий слой из окислов металлов. Напыление i-стекла представляет собой структуру из чередующихся слоев диэлектрика. Благодаря физическим свойствам благородных металлов тепловое излучение, идущее от нагретых комнатных предметов, отражается обратно в помещение. Таким образом, общее количество теплопотерь через окно существенно уменьшается.
По теплосберегающим свойствам i-стекло эффективнее. Именно поэтому большая часть производителей окон в мире применяет на сегодняшний день стеклопакеты с i-стеклом, и доля их на рынке постоянно растет. Однако сложности с транспортировкой (основным недостатком i-стекол является их сравнительно пониженная абразивная стойкость) и работой с i-стеклами, связанные с их конструктивными особенностями привели к тому, что в мире производством стеклопакетов с i-стеклами занимаются, как правило, только крупные, специализированные фирмы.
Навстречу солнцу
Солнцезащитным стеклом называется стекло, которое обладает способностью снижать пропускание световой и (или) солнечной тепловой энергии. Солнцезащитными являются, например, стекла окрашенные во всей массе стекла, а также некоторые виды стекол с покрытиями.
До недавнего времени значения пропускания полного излучения и естественного света через стекло во внутреннее помещение были почти прямо пропорциональны друг другу. Величина пропускания естественного света солнцезащитными стеклами снижалась при уменьшении величины проникания излучения в целом. Темный цвет солнцезащитных стекол означал, что они эффективно защищают от солнечного излучения. Только стекла зеленого цвета были исключением из правила.
По механизму действия солнцезащитные стекла можно разделить на 2 группы: преимущественно отражающие излучение и преимущественно поглощающие излучение. Для поверхности стекол 1-ой группы характерен тонкий металлический слой, наносимый в процессе производства, который препятствует проникновению излучения через стекло. Следует отметить, что отражающие слои одновременно частично поглощают излучение.
При изготовлении поглощающих стекол на расплавленную стекольную массу наносятся либо кристаллы металлов, либо окислы металлов, которые обладают способностью поглощать часть солнечного излучения. В процессе поглощения излучения стекла нагреваются и отдают большую часть полученного ими тепла в наружное пространство. Часть тепла, однако, передается внутрь помещения, что является, конечно, нежелательным явлением, увеличивая потребность энергии на охлаждение помещения.
Конструкции, сочетающие в себе отражающие покрытия и покрытия с низкой излучательной способностью, являются новым изделием, появившимся в продаже. Полностью отражающие поверхности прозрачных стекол получают путем последовательного нанесения покрытия на поверхность стекла. Как правило, количество покрывающих слоев пять, из которых четыре – это слои окислов металлов, и работающий слой – серебряный. Серебро обладает способностью пропускать видимый свет, как и обычное стекло. В случае, когда длина волны больше 0,76 мкм, серебро почти полностью отражает все излучение. Кроме того, такие стекла обладают и хорошей теплоизолирующей способностью.
Закаленное, значит, прочное
Закаленное стекло используется для остекления окон и перегородок, дверей, ограждений балконов, лестничных маршей, а также при производстве изолирующих стеклопакетов или ламинированных стекол. Закаленные стекла изготавливают из листов неполированного, полированного или узорчатого стекла на специальных закалочных установках. При необходимости в стекле предварительно делают требуемые вырезы, отверстия, обрабатывают кромки, потому что готовые закаленные стекла нельзя резать, сверлить и подвергать другим видам механической обработки.
Закалка стекла в некотором роде похожа на закалку стали. Сначала его разогревают выше температуры размягчения, а затем быстро охлаждают в струях воздуха. При охлаждении первыми затвердевают поверхностные слои стекла. В них при остывании внутренних слоев возникают остаточные напряжения сжатия. Эти напряжения и обеспечивают механическую прочность и термостойкость стекла. Прочность закаленного стекла на изгиб и удар в 5-6 раз больше прочности обычного стекла, при этом и термическая стойкость его существенно выше.
Разбитое закаленное стекло распадается на мелкие острые осколки. Причем это регламентировано определенными стандартами – при контрольном разрушении острым молоточком массой 75 граммов закаленные стекла должны иметь не менее 40 осколков в квадрате размерами 50х50 мм или 160 осколков в квадрате 100х100 мм. Наиболее уязвимым местом закаленного стекла являются его кромки. При монтаже конструкций необходимо оберегать его торцы от ударов, царапин и других повреждений. Светопропускание прозрачного закаленного стекла составляет не менее 84%.
Следует обратить внимание на тот факт, что закаленное стекло не подлежит механической обработке. Поэтому механическая обработка должна выполняться до процесса закаливания. Закаленные стекла могут применяться при производстве стеклопакетов или ламинированных стекол.
Окно в клеточку
Армирование стекла производят так: в середину листа параллельно его поверхности в процессе изготовления помещают металлическую сетку с квадратными ячейками. Сетку применяют сварную из стальной проволоки, а для стекла высшей категории качества – еще и с защитным алюминиевым покрытием. Сторона квадратной ячейки составляет 12,5 или 25 мм. Сетка должна быть расположена по всей площади листа на расстоянии не менее 1,5 мм от поверхности стекла.
В результате получается светопропускающий материал, обладающий повышенной безопасностью и огнестойкостью. Но необходимо четко понимать: армирование не увеличивает механическую прочность стекла и даже снижает его примерно в 1,5 раза. От воров оно тоже не спасет. Зато наличие сетки не позволит осколкам разлетаться и выпадать из переплетов, если, например, в него влетит мяч или камень. Качественное армированное стекло должно отламываться по линии надреза, не растрескиваясь. Если в нем много пузырей – это брак.
Оно не бьется!
Ламинированное стекло (триплекс) – это архитектурное стекло, состоящее из двух или более стекол, ламинированных вместе с помощью ламинирующей пленки или специальной ламинирующей жидкости. Ламинирование не увеличивает механическую прочность стекла, однако, при разрушении осколки ламинированного стекла остаются прикрепленными к пленке и не разлетаются. Таким образом, использование триплекса снижает опасность от разлетающихся осколков или падающего стекла (стекло разбивается, но остается в раме). Также оно способствует защите помещения от вредного воздействия ультрафиолетовых лучей (предохраняет от выгорания мебель, обои) и обеспечивает звукоизоляцию (многослойное стекло способно эффективно снижать воздействие нежелательных шумов). Разными видами ламинирующих пленок можно обеспечить практически любое тонирование стекла.