Теплопроводность кристаллов и стекол объяснили единой теорией

Какой пятикамерный профиль лучше?

Основные отличия качественных пятикамерных оконных профилей:

— ширина профиля 84 мм

— ширина устанавливаемого стеклопакета 48 мм

— наличие трёх  контуров уплотнения

— все три уплотнителя опционально — вулканизированы в профиле. Вварены в момент производства — экструзии профиля. (вулканизированные уплотнители как правило имеют в разы более долгий срок эксплуатации)

— сложная форма профиля створки, защищающая уплотнители от ультрафиолета. Ультрафиолет — не разрушает каучуковый или силиконовый уплотнитель в таких окнах

— высокая механическая прочность профиля. Возможность изготавливать витрины,  окна больших размеров и  джамбо окна

— возможность применения:  раздвижные, PATIO Life подъёмно — раздвижные, складывающиеся окна и двери.

— вариант исполнения для пассивного дома с шириной 150мм (!)

GEALAN S 7000 iQ Fenster Systeme

Базовая комплектация:

— пятикамерный профиль БЕЛОСНЕЖНОГО цвета. Произведен на германском заводе концерна GEALAN GmbH

— толщина стенок 3,5 мм. Класс профиля А++      U_w= 0,8 W/m2K-1 

— двухкамерный стеклопакет 48мм — самый широкий в своём классе с  LowE  энергосберегающими стёклами Pilkington и заполнением газом АРГОНОМ.

4i-18arg-4-18arg-4i  Теплопроводность U_g=0,5 W/m2K-1
Приведенный коэффициент сопротивления теплопередачи стеклопакета 0,93 м2К/Вт

— фурнитура ROTO NT противовзломная

— три контура уплотнений

— евромонтаж материалами iLLbruck (паро- гидро- изоляция монтажных швов по ДСТУ)

— расширенная гарантия

Этот профиль настолько прочен, что допускает возможность не использовать металлические усилители для оконной рамы!

 Пластиковые окна из пятикамерного профиля  могут быть не только белого цвета. Возможно использование алюминиевых накладок цвета металлик или  окрашивание в широкой гамме по стандарту RAL:

Мы также можем предложить Вам нестандартные ПВХ окна из пятикамерных профилей.

Это двухрамные двухстеклопакетные энергосберегающие окна, которые помогут Вам  построить пассивный дом, не требующий отопления в классическом виде.

ПВХ GEALAN 7000 iQ

Базовая комплектация:

• — шестикамерный профиль произведен на Латвийском заводе концерна GEALAN (Германия)
• — толщина стенок 3,5 мм. Класс профиля А++      U_w = 0,80 W/m2K-1   теплопроводность 4i-18AR-4-16AR-4i U_g=0,51 W/m2K-1
• — двухкамерный стеклопакет 46мм — самый широкий в своём классе с  LowE  энергосберегающими стёклами Pilkington и заполнением газом АРГОНОМ.
•  Приведенное сопротивление теплопередачи стеклопакета 0,93 м.кв.*С/Вт ДСТУ Б В.2.7-107-2001
• — фурнитура ROTO NT противовзломная
• — три контура уплотнений
• — евромонтаж материалами iLLbruck (паро- гидро- изоляция монтажных швов по ДСТУ Б.В 2.6.79:2009)
• — расширенная гарантия

Вклеивание стеклопакетов в пластиковые окна GEALAN 7000 iQ.

Пластиковые пятикамерные окна из профиля GEALAN 7000 iQ могут быть изготовлены с применением вклейки стеклопакетов. Вклеивание стеклопакета- позволяет очень сильно  увеличить прочность ПВХ конструкции во много раз за счет жесткой связи между рамой окна и стеклом. В обычных металлопластиковых окнах этой связи нет — стеклопакет фиксируется штапиком для того, чтобы «держась за раму и штапик» не выпасть.

При вклеивании пакета — стекло в буквальном смыслее приклеено к раме. таким образом к жесткости и прочности конструкции из пятикамерного пластикового профиля добавляется жесткость стеклопакета, которая, в принципе, очень высока. А если использовать стекло повышенной толщины — это даст повышенную прочность. Окно сможет выдержать большую ветровую нагрузку  и гораздо больший вес.

Узнайте подробнее о технологии GEALAN STV —

—  окна из дерева

—  окна больших размеров

—  раздвижные окна и двери Patio Life

Обратите внимание! Не все пятикамерные окна- одинаково полезны:)

Некоторые производители производят пятикамерный профиль  путем добавления нескольких тонких перегородок в давно существующий трехкамерный. Так из любого устаревшего дешевого трёхкамерного профиля можно сделать «новый  пятикамерный» Окно из такого профиля — дороже, но  не лучше трехкамерного!. А высокие характеристики останутся только в рекламе.

Технология изготовления окон из стеклокомпозита

Компания Inline Fiberglass, основанная в Канаде, является новатором в производстве окон и дверей из стекловолокна. Более 25 лет назад инженеры и технологи разработали особые технологии, применимые в процессе изготовления стеклокомпозита (пултрузии), которые в скором времени были запатентованы.

Название «пултрузия» происходит от процесса изготовления. В переводе с английского языка «pull» – тянуть, «through» – через.

Производство стеклокомпозитных окон

Производство стеклокомпозита осуществляется двумя этапами:

• стекловолокнистый материал (ровинги и маты) сначала протягивают через емкость с полиэфирной или любой другой термореактивной смолой;
• дальше, обработанный смолой материал, проходит через фильеру, доведенную до 130-150°С. На данном этапе профиль отвердевает и принимает окончательный готовый вид – форму фильеры. Его сразу можно использовать для последующей переработки.

Пултрузия позволяет изготовлять профиль разной формы: стержень, труба, уголок, пластина, швеллер, короб.

Средний ТКЛР оптических стекол

Представлена таблица значений средних коэффициентов линейного расширения множества марок оптических стекол в четырех температурных интервалах.

Тепловое расширение — одно из важнейших свойств оптических стекол. При их нагревании во многих случаях необходимо учитывать и изменение КТЛР таких стекол, которое в зависимости от температурного диапазона происходит по-разному.

В непосредственной близости от абсолютного нуля КТЛР стекла, так же как и других материалов, равен нулю. При повышении температуры оптические стекла сначала проявляют большую или меньшую склонность к сжатию, затем коэффициент расширения принимает положительные значения и начинает возрастать. В области комнатных температур возрастание КТЛР с температурой замедляется, но относительно небольшой рост сохраняется вплоть до температуры стеклования. В этой области α оптического стекла, как правило, резко возрастает. Для этого интервала температур характерно очень сильное влияние на величину α тепловой истории конкретного образца.

Необходимо отметить следующие марки оптического стекла с высоким коэффициентом расширения: БФ12, ЛК3, СТК7, ТФ7 и другие.

1. Мазурин О. В., Тотеш А. С. и др. Тепловое расширение стекла. Л.: Наука, 1969. — 216 с.
2. Физические величины. Справочник. А. П. Бабичев, Н. А. Бабушкина, А. М. Братковский и др. Под ред. И. С. Григорьева, Е. З. Мейлихова. — М.: Энергоатомиздат, 1991. — 1232 с.
3. ГОСТ 10978-2014 Стекло и изделия из него. Метод определения температурного коэффициента линейного расширения
4. Стекло: Справочник. Под ред. Н. М. Павлушкина. М.: Стройиздат, 1973.
5. Сентюрин Г. Г., Павлушкин Н. М. и др. Практикум по технологии стекла и ситаллов — 2-е изд. перераб. и доп. М.: Стройиздат, 1970.
6. ГОСТ 13569-78 Стекло оптическое бесцветное. Физико-химические характеристики. Основные параметры

Теплоемкость – стекло

Удельную теплоемкость определяют по количеству тепла, которое необходимо затратить для нагрева единицы массы стекла на 1 С. Наряду с теплопроводностью она определяет скорость нагрева и охлаждения стекла. Используют эту величину при расчете стекловаренных и отжигательных печей, стеклоформующих машин, закалочных установок. При вводе в стекло окислов тяжелых металлов РЬО, ВаО и др. теплоемкость стекла понижается. Напротив, при вводе LiaO, BeO, MgO она повышается. Теплоемкость промышленных стекол при комнатной температуре составляет от 300 до 1100 Дж / ( кг – С) и повышается при повышении температуры.
 

Если первоначально однофазный двухкомпонентный сплав состава х охлаждается ниже температуры гс, то после прохождения купола ликвации он будет разделяться на две фазы Z и У, составы которых для каждой данной температуры соответствуют проекциям точек пересечения температурной линии с поверхностью купола на абсциссу А – В. Размеры и состав обеих фаз по мере охлаждения расплава изменяются до температуры tgp соответствующей верхней точке пересечения купола с кривой tg – состав. Дальнейшее охлаждение практически перестает влиять на фазовое разделение. Вторичное же нагревание проликвировавшего при закалке стекла состава х позволяет обнаружить обе стеклофазы W и Z по их температурам стеклования ( tg – нижняя и – верхняя), в области которых изменение теплоемкости ДСр пропорционально количеству стеклофаз W и Z. По мере увеличения В-компонента в исходном стекле изменение теплоемкости стеклофазы W в области tg будет увеличиваться, а ДСр – уменьшаться ( см. рис. 138), что подтверждено авторами экспериментально. Таким образом, Мойнихан и другие показали, что измерение теплоемкости стекол в данном случае служит прямым методом определения их двухфазной структуры. На основе приближения регулярных растворов рассчитана область ликвации ( рис. 139) для реальных стекол псевдобинарной системы SbSI – GeS Рассчитанный купол подликвидуснои ликвации позволяет прогнозировать составы сосуществующих фаз.
 

Прошло много времени, прежде чем я получил согласующиеся числа; только путем сопоставления различных опытов я стал, наконец, на правильный путь. Едкое кали, так же как и серная кислота, соединяется с водой в нескольких пропорциях, так что, если применять одно и то же количество едкого кали в растворен ном состоянии при разных плотностях, то получатся разные результаты. Поэтому нужно было пользоваться достаточно разведенными растворами, которые при добавлении к ним воды не выделяли бы больше тепла. Ввиду того, что масса воды, с которой надо было иметь дело, была слишком велика, чтобы проводить опыт в калориметре, я воспользовался методом смешения. Ее вес 290 г; при пересчете на теплоемкость стекла это эквивалентно 55 г воды.
 

Теплоемкость воды считается за единицу, потому что теплом, расходуемым для нагревания воды на 1, измеряется количество тепла. Если требуется, значит, нагреть массу воды до желаемой температуры, то надо в 30 раз более топлива, чем для нагревания такой же массы ртути. Теплоемкость нефти близка к половине теплоемкости воды. Теплоемкость воздуха не более четверти, песка, землистых и каменистых веществ около 11&. Теплоемкость водяного пара составляет только половину теплоемкости воды, взятой в жидком состоянии. Теплоемкость стекла составляет около пятой теплоемкости воды, как у многих каменистых веществ. Словом, для всякого нагреваемого тела имеются уже из прямых опытов найденные численные величины их коэффициента, называемого теплоемкостью.
 

Расширенная таблица удельной теплоемкости

Как видно из таблицы теплоемкости веществ, водород имеет самый большой коэфициент.
Но и обычная вода имеет неплохой показатель.

Показатель теплоемкости веществ используется, когда нужно сохранить тепло или холод, например, в системах кондиционирования и отопления.
Чем больше теплоемкость вещества, тем труднее нагреть его, но и охладить его тоже сложно.
Вещества с небольшой теплоемкостью используются так, где нужнен быстрый нагрев или охлаждение.

Внешний вид

Высокопрозрачное стекло SPGU пропускает на 10% больше света и не искажает цвета за окном.

Дистанционная рамка серого цвета light grey RAL 7035, поверхность гладкая, полуматовая, лазерная гравировка STiS на поверхности:

Голографические наклейки на стекле с обозначением покрытия:

Наклейка, обозначающая класс энергоэффективности:

 
Сравнительные характеристики стеклопакетов СТИС:

Выбирайте изделия по классам

Конечно же, техническая терминология совершенно чужда обычным покупателям. Для того, чтобы потенциальные клиенты производителей стеклопакетов не растерялись в ширококм разнообразии предлагаемой продукции, была введена система разделения данных изделий на определенные классы. В общем, предлагается разбиение товаров на десять классов, последний из которых является наилучшим:

• А1;
• А2;
• Б1;
• Б2;
• В1;
• В2;
• Г1;
• Г2;
• Д1;
• Д2.

Между тем, даже такое распределение не слишком информативно для обычного покупателя. Рядовому потребителю достаточно сложно разобраться, какой класс изделий оптимально впишется в конкретные эксплуатационные и климатические условия. Государственными организациями приведены и альтернативные варианты разбиения продукции в данном сегменте на категории. Так, достаточно понятной является система, которая предлагает выбирать пакет, опираясь на продолжительность отопительного сезона и разности температур снаружи и внутри помещений.В зависимости от степени утепленности здания нужно выбирать разные стеклопакеты

Фурнитура(крепеж),применяемый в конструкции козырька

Для крепления стекла используются шарнирные узлы из нержавеющей стали
компании SADEV.

Фиттинги прошли испытания в CSTB(институт исследования зданий и
сооружений).

Конструкция цельностеклянного навесы над въездом в паркинг. Здание
апарт-отеля ул. Хо Ши Мина 14(Санкт-Петербург)

Конструкция навеса над паркингом. Объект: Морской пр-т д. 28
(Санкт-Петербург)

Конструкция навеса над въездом в паркинг. Объект: Морской пр-т д. 28
(Санкт-Петербург Крестовский остров)

Конструкция навеса над выездом из паркинга. Элитный жилой комплекс «АЙНО»
пр-т КИМа д.1,литер. А(Санкт-Петербург В.Остров)

Пример расчетов

Для того чтобы привести пример, можно выбрать обычное одностворчатое окно, имеющее ширину W = 1 метр 40 сантиметров, а высота H = 1 метр, выполненное из трехкамерного профиля VEKO EUROLINE с шириной ограждающей рамы-створки 1,13 миллиметра

Учитывая неоднородность изделия, первым делом важно определить сопротивление каждого участка и выяснить их класс и  площадь

В  большинстве случаев работа ведется с 2 зонами (однородными по своей структуре):

• зона рамы и стекла (в общем);
• зона стеклопакета отдельно.

Для расчета первого показателя используем следующую формулу:

F1 = + 1,4 x 0,113 + х 0,113 + х 0,113 = 0,491 324.

А вторая зона определяется следующим образом:

F2 = х = 0,908 676 метра квадратного.

В результате мы получаем:

F1 = 0,491 324 метра квадратного;

Ro1 = 0,64 м2С/Вт;

F2 = 0,908 676 м2;

Ro2 = 0,32 м2С/Вт.” alt=””>

Схема сравнительных характеристик стеклопакетов

Как итог можно отметить, что, несмотря на то, что выбранная оконная конструкция имеет отличный показатель теплопроводности рамы, теплопроводность цельного продукта оставляет желать лучшего. Благодаря проведению таких расчетов появляется возможность должным образом оценить коэффициент теплопроводности, а главное, то количество тепла, которое будет удерживаться в помещении на протяжении определенного времени

При выборе самой конструкции обязательно обращайте внимание не только на внешний вид и габариты изделия, но и на теплосберегающие свойства, которые будут обеспечивать оптимальный микроклимат. Продукция бюджетного класса часто имеет высокий показатель, поэтому в процессе эксплуатации жильцы квартир и домов, в которых был проведен монтаж пластиковых окон, нередко жалуются на то, что даже изделия ПВХ не способны должным образом сохранять тепло

Если вы столкнулись с такой проблемой, то не спешите менять стеклопакеты. Первым делом проведите расчеты и обязательно проверьте, насколько правильно был осуществлен монтаж и нет ли видимых щелей между проемом и окном.Таблица характеристик деревянных окон со стеклопакетами

Теплопроводность – стекло

Елигехаузе-на, теплопроводность стекла, которая при 200 С составляла менее 1 ккал / мХ Хч град при очень прозрачном стекле ( свинцовый хрусталь или белое бутылочное стекло), при температурах между 1 200 и 1 300 С повышается до значения 10 ккал / м – ч град. При окрашенном стекле теплопроводность также отчетливо повышается, но при черном и зеленом стекле, как показывает рисунок, остается заметно ниже теплопроводности при прозрачном стекле. Это отставание при окрашенном стекле дает возможность предположить, что в изменении теплопроводности участвует внутренний процесс излучения, который зависит от проницаемости соответствующего стекла.
 

Чем ниже теплопроводность стекла, выше коэффициент его термического расширения и больше температурный перепад при закалке, тем более высокий степени закалки можно достичь; в принципе при этом возможно разрушение от растяжения внутренней зоны. Закаленное листовое стекло, при сопоставлении его с отожженным, обладает прочностью при статической нагрузке, большей в 4 – 6 раз, при ударе – в 5 – 7 раз и большей термической стойкостью в 2 – 3 раза.
 

Чем меньше теплопроводность стекла, чем выше температура, до которой нагрето стеклоизделие, чем оно массивнее и чем быстрее охлаждается, тем больший перепад температур возникает между поверхностными и внутренним слоями изделия и тем в большей степени сохраняются в стекле остаточные напряжения, имеющие в производстве стеклоизделий большое значение. Стеклоизделия, отформованные из вязкой стекломассы, практически свободны от остаточных напряжений только при очень малой толщине их стенок или при очень медленном их охлаждении.
 

Проведем расчет теплопроводности стекол в случае практически нерастворимых компонент и в случае твердых растворов.
 

Однако расчет теплопроводности титаносодержащих стекол был произведен без учета влияния окисла Ti02, поскольку данные по ТЮ2 в известной нам литературе отсутствуют. Можно ожидать, что учет влияния ТЮ2 приблизит расчетные значения к экспериментальным. Подобное согласие расчетных и экспериментальных данных подтверждает возможность расчета теплопроводности стекол для комнатных температур. Поэтому в некоторых случаях задача исследования теплопроводности может быть существенно облегчена.
 

Учитывая, что теплопроводность стекла значительно ниже, чем теплопроводность стали, необходимо было определить коэффициент теплопередачи для стеклянных труб и сравнить его с коэффициентами стальных.
 

С повышением температуры теплопроводность стекла увеличивается; при температуре размягчения она в 2 раза превышает теплопроводность при комнатной температуре.
 

При повышении температуры теплопроводность стекла увеличивается, а при нагревании стекла до температуры начала его размягчения она возрастает примерно в 2 раза.
 

С повышением температуры теплопроводность стекол увеличивается.
 

Вклад К2О в теплопроводность стекла меняется с температурой равномерно, вследствие чего кривые теплопроводности идут параллельно друг другу.
 

При повышении температуры теплопроводность стекла увеличивается – примерно в 2 раза при нагреве его до температуры размягчения.
 

Виды нагрузок

Стационарные виды нагрузок

2. Тепловой поток (или граничное условие второго рода)

Когда внешняя нагрузка равна:

По определению тепловой поток – это количество теплоты, которое проходит через изотермическую поверхность (условную поверхность с одинаковой температурой) за единицу времени.

Измеряется в Дж/c*м2 (или Вт/ м2, поскольку 1 = 1 Дж/c).

В ЛИРА-САПР есть возможность задавать тепловой поток на узел, пластину или объемное тело.

2.1. Тепловой поток на узел

При задании теплового потока на узел необходимо вычислить площадь, через которую проходит поток (в случае рассмотрения балки, это будет площадь сечения). К примеру, если величина теплового потока q = 100 Дж/c*м2, а площадь через которую проходит поток равна 0,1 м2, то величина задаваемой нагрузки на узел Р равна 100*0,1 = 10 Дж/c .

2.2. Тепловой поток на ребро пластины

При задании теплового потока на ребро необходимо чистую величину теплового потока умножать на толщину пластины. Например, если величина теплового потока q = 100 Дж/c*м2, а толщина пластины равна 0,1 м, то величина задаваемой нагрузки на узел Р равна 100*0,1 = 10 Дж/c*м.

2.3. Тепловой поток на объемное тело

В случае задания теплового потока на грань объемного тела: не нужно умножать, ни на площадь, ни на длину . Необходимо только указать номер грани, на которую воздействует поток и величину самого потока q = 100 Дж/c*м2.

3. Конвективный теплообмен (или граничное условие третьего рода)

Когда внешняя нагрузка P равна:

Конвективный теплообмен – это процесс потери тепла телом за счет того, что при движении воздуха происходит соприкосновение отдельных частиц, у которых различная температура. При конвективном теплообмене происходит теплоотдача между поверхностью тела и движущейся средой (например, воздухом).

Создание конвективной нагрузки на схему совершается в 2 этапа:

На первом этапе нужно создать конечный элемент конвекции в месте контакт схемы с воздухом.

• Для стержня – контакт моделируется через одноузловой КЭ конвекции (КЭ №1551).
• Для пластины – контакт моделируется через двухузловой КЭ конвекции (КЭ №1555).
• Для объемного тела – через пластинчатые КЭ конвекции (КЭ №1558 и №1559).

В жесткости такого конечного элемента нужно указать коэффициент конвективной теплоотдачи и площадь контакта (для одноузлового КЭ) или высоту контактной поверхности (для 2х-узлового КЭ). Коэффициент конвективной теплоотдачи h измеряется в Дж/c*м2*оС.

На втором этапе нужно приложить нагрузку на контактный элемент. Через задание нагрузки формируется внешняя температура воздуха.

Результат

Параметры центральной зоны остекления (Угол установки 90°)

Требуемое проектное значение R0пр для условий г. Москва составляет 0.0 м2 K/Вт. (согласно СП 50.13330.2012 с учетов изм.№1)

В расчете теплотехнических параметров остекления для условий г. Москва учитывались:
Температура наружного воздуха – -25°С, температура внутри помещения +20°С
Скорость ветра вблизи остекления 2,0 м/c.
Расчет светотехнических параметров остекления ведется на основании:
ГОСТ EN 410 – 2014 Стекло – Методы определения светотехники.
Расчет теплотехнических параметров остекления ведется на основании:
ГОСТ EN 673-2016 Стекло и изделия из него. Методы определения тепловых характеристик. Метод расчета сопротивления теплопередаче;
СП 50.13330.2012 Тепловая защита зданий;
СП 131.13330.2012 Строительная климатология.

Термины и сокращения

Светопропускание (LT) – отношение светового потока, проходящего сквозь стекло, к падающему световому потоку, выражаемое иллюминентом D65 со спектральной плотностью между 380 и 780 нм.

Светоотражение (LR) – отношение светового потока, отраженного от стекла, к падающему световому потоку, выраженному иллюминентом D65.

Солнечный фактор (SF) – или общая пропускаемая энергия – для остекленной стены это отношение всей солнечной энергии, поступающей в помещение через стекло, к энергии падающего солнечного потока.

Заявленное значение коэффициента теплопередачи (U) – Величина, характеризующая передачу тепла через центральную зону вертикального остекления без учета краевых эффектов. равная отношению плотности стационарного теплового потока к пере- паду температур окружающей среды по разные стороны остекления. Значение рассчитывается для вертикального остекления при стандартизированных граничных условиях.

Проектное значение сопротивление теплопередаче (R_{0проект}) – величина, обратная коэффициенту теплопередачи, характеризует свойство остекления препятствовать переносу теплоты от среды с высокой температурой к среде с низкой температурой, рассчитанного с учетом расположения остекления и условия окружающей среды в месте установки остекления.

Точка росы – это температура, при которой начинает образовываться конденсат, т. е. температура до которой необходимо охладить воздух, чтобы относительная влажность достигла 100%. Расчет данного параметра рекомендуется вести на конструкцию в целом для получения более достоверного результата.

SentryGlass – материал, используемый для изготовления многослойных стекол Dupont Sentry Glass SG5000.

Зак или ESG (Einscheiben-Sicherheitsglas) – однослойное безопасное стекло, закаленное стекло.

ТУ или TVG (Teilvorgespanntes Glas) термоупрочненное небезопасное стекло.

VSG (Verbund-Sicherheitsglas) многослойное безопасное стекло.

Enameled – стемалит, окрашенное закаленное стекло.

Список источников

• vse-postroim-sami.ru
• help.liraland.ru
• jsnip.ru
• glassconsult.stis.ru
• energy.clcnet.ru
• thermalinfo.ru
• www.ngpedia.ru
• oknasmart.ru
• glassdoors.ru
• www.amtek.com.ua