Расчетные свойства стеклопакетов: бывают ли они верны?

Расчетные свойства стеклопакетов: бывают ли они верны? // Витрина. 2002 . №3. C. 54-56

При оценке теплотехнических характеристик стеклопакетов многие производители руководствуются данными, полученными расчетным путем по методикам, принятым в международных стандартах. К сожалению, эти данные не учитывают влияния так называемых краевых зон, а также характеристик дистанционных рамок на теплоизоляционные свойства стеклопакетов.



В стандарте ГОСТ 24866-99 "Стеклопакеты клееные строительного назначения", в Приложении А, приводятся сравнительные данные теплотехнических характеристик одно- и двухкамерных стеклопакетов, заполненных осушенным воздухом или аргоном, как с применением стекол типа Мг, так и с применением стекол с твердым или мягким низкоэмиссионным покрытием. Для многих объектов требования к стеклопакетам по сопротивлению теплопередаче оказываются очень высокими, а в Приложении А данные для них отсутствуют. В статье приводятся характеристики двухкамерных стеклопакетов, в том числе, с высоким уровнем теплозащитных качеств.

Поводом для написания данной статьи послужил анализ протокола испытаний, выполненных в исследовательском центре VTT (Финляндия) по заказу одной российской фирмы. В протоколе (Test report № RTE 10039/99) приведены результаты экспериментальных испытаний (в соответствии со стандартом EN 12412) и сравнение полученных данных с расчетными характеристиками по модели, принятой в стандарте EN 673. Основные характеристики и данные однокамерного стеклопакета приведены в таблице 1.

Таблица 1

Тип стеклопакета

Результаты эксперимента

Результаты расчета по EN 673

Однокамерный стеклопакет СПО 6.1 6К-12Кr-К6 мм; снаружи триплекс с твердым низкоэмиссионным покрытием, дистанционная рамка - Thermix 12 мм; внутреннее стекло 6 мм - с твердым низкоэмиссионным покрытием; заполнение камеры стеклопакета - криптон.
Приведенное сопротивление теплопередаче Rопр = 0,67 м2-?С/Вт (коэффициент теплопередачи U = 1 ,49 Вт/(м2 ?С). Среднее значение температуры 9,8-?С. Погрешность метода ?3%.
Сопротивление теплопередаче Rопр = 0,83 м2-?С/Вт (коэффициент теплопередачи U = 1,2 Вт/(м2?С). Среднее значение температуры 9,8?С.

Проанализируем результаты, приведенные в таблице 1. Как и следовало ожидать, сопротивление теплопередаче стеклопакета, полученное расчетным путем (столбец 3 табл. 1), оказалось выше экспериментального значения на 0,16 м2 ?С/Вт. Эта разница составляет 23,9% от экспериментального значения. Авторы провели дополнительный расчет сопротивления теплопередаче стеклопакета с учетом краевых эффектов и характеристик дистанционной рамки. Линейный размер краевой зоны был принят равным 300 мм. Приведенное сопротивление теплопередаче стеклопакета в этом варианте расчета составило Rопр = 0,70 м2 ?С/Вт (коэффициент теплопередачи составил U = 1,43 W/м2 K), сопротивление теплопередаче центральной зоны стеклопакета Rо = 0,77 м2 ?С/Вт (коэффициент теплопередачи составил U = 1,30 W/м2 K). Эти данные приближаются к результатам эксперимента, разница в значениях приведенного сопротивления теплопередаче равна 0,03 (м2 ?С/Вт), что составляет 4,5% от экспериментального значения. При этом разница в значениях сопротивления теплопередаче в центральной зоне стеклопакета равна 0,06 (м2 ?С/Вт) или 7,8% от расчетной величины по модели с учетом краевой зоны. Если для стеклопакета ввести понятие коэффициента теплотехнической однородности конструкции, определив его как отношение численного значения приведенного сопротивления теплопередаче к сопротивлению теплопередаче центральной зоны, то есть г = Rопр/Rо, то для рассматриваемого типа стеклопакета этот показатель будет равен г = 0,91.

Сравнение экспериментальных данных и расчетных по модели стандарта EN 673 показывает, что расчетные значения существенно выше экспериментальных, поэтому такие данные могут быть использованы только для сравнительной оценки теплотехнических свойств стеклопакетов различной конструкции.

В ИЛ НИИСФ накоплен значительный опыт по проведению испытаний стеклопакетов в климатических камерах по методике ГОСТ 26602.1-99 "Блоки оконные и дверные. Методы определения сопротивления теплопередаче". Геометрические размеры стеклопакетов составляют 900x900 мм или 1000 x 1000 мм. Диапазон температуры испытаний +20?С + 30?С. Испытания, как правило, проводятся при вертикальном положении образцов. Для имеющегося банка данных по результатам испытаний были проведены сравнительные расчеты по сертифицированным Госстроем России программам Windows 4.1 и Glas. В таблицах 2 и 3 приводятся описание и теплотехнические характеристики двухкамерных стеклопакетов, полученные в экспериментах и при расчетах. Испытывались стеклопакеты с заполнением камер осушенным воздухом, аргоном и криптоном. Стеклопакеты были выполнены с применением стекол, как полированных, типа М, так и с применением стекол с твердым или мягким низкоэмиссионным покрытием. В таблице 3 приводятся сравнительные данные для двухкамерных стеклопакетов с мягким низкоэмиссионным покрытием при различных вариантах расположения такого стекла.

Таблица 2

Сравнительные характеристики двухкамерных стеклопакетов СПД 4М1 - 12- 4М1 - 12 - 4М1, мм

№п/п

Заполнение стеклопакета

Расчет по Windows 4. 1

Расчет по Glas

Эксперимент по ГОСТ 26602. 1-99

Roпp

Степень черноты покрытия в И К- диапазоне

1

2

3

4

5

6

Сопротивление теплопередаче, м2-?С/Вт

1

Воздух

0,60/0,53

0,60

0,51

E1 = E2 = E3 = E4 =

= E5 =E6 = 0,84

2

Аргон

0,65/0,57

0,62

0,54

3

Криптон

0,66/0,60

0,63

0,57

4

Воздух

0,75/0,65

0,74

0,61

E1 = E2 = E3 = 0,84;

E4 = 0,20;

E5 =E6 = 0,84

5

Аргон

0,85/0,75

0,77

0,68

6

Криптон

0,90/0,83

0,78

0,75

7

Воздух

0,84/0,70

0,83

0,70

E1 = E2 = E3 = 0,84;

E4 = 0,04;

E5 =E6 = 0,84

8

Аргон

0,99/0,81

0,87

0,76

9

Криптон

1,10/0,90

0,88

0,80

10

Воздух

0,86/0,76

0,85

0,76

E1 = E2 = E3 = 0,84;

E4 = 0,04;

E5 =E6 = 0,84

11

Аргон

1,00/0,98

0,88

1,00

12

Криптон

1,10/1,00

0,90

1,15

Таблица 3

Сравнительные данные значений сопротивления теплопередаче двухкамерных стеклопакетов, заполненных воздухом, при различных вариантах расположения стекол с мягким низкоэмиссионным покрытием

Расчет по Windous 4-1,FVRonP

Эксперимент по ГОСТ 2662. 1-99

Степень черноты покрытия в ИК-диапазоне

3

4

5

0,79/0,69

0,61

E1 = E2 = E3 = 0,84;

E4 = 0,1;

E5 =E6 = 0,84

0,75/0,66

0,60

E1 = E2 = 0,84;

E3 = 0,1;

E4 = E5 =E6 = 0,84

0,82/0,73

0,83

E1 = E2 = E3 = 0,84;

E4 = E5 = 0,1;

E6 = 0,84

0,99/0,88

0,85

E1 = E2 = E4 = 0,84;

E3 = E5 = 0,1;

E6 = 0,84

0,78/0,69

0,65

E1 = 0,84;

E2 = E3 = 0,1;

E4 = E5 = E6 = 0,84

Читатель сам может проанализировать данные, приведенные в таблицах 2 и 3. Отметим лишь, что расчеты по программам Windows 4.1 и Glas, выполненные для центральных зон стеклопакетов, дают существенно более высокие значения показателей по сравнению с экспериментальным данными. При этом разница в значениях сопротивления может составлять 25 - 30%. Эти различия особенно ярко проявляются в данных таблицы 3.

Иллюстративный материал этой статьи говорит о необходимости осторожного подхода к рекламной информации, касающейся характеристик стеклопакетов, неподкрепленной экспериментальными испытаниями.

Испытания стеклопакетов в климатических камерах проведены сотрудниками ИЛ НИИСФ.

Расчеты по программам Windows 4.1 и Glas выполнены сотрудником НИИСФ

Верховским А.А. канд. тех. наук В.А.Могутов, канд.тех.наук А.А.Верховский,

н.с. Т.В.Рыкова, гл. метролог Г.А., Потапова, НИИСФ РААСН

По материалам журнала "Светопрозрачные конструкции" (Россия)