- Отопление для стеклянного дома
- Как обогревают окна
- Что такое электрообогреваемое стекло
- Чем привлекательно стекло с обогревом?
- Сколько стоит
- Особенности изготовления и монтажа
- «Стеклянный дом» с пассивным использованием тепла солнечной радиации
- Описание здания
- Наружные ограждающие конструкции «Стеклянного дома»
- Система климатизации здания
- Вентиляция
- Отопление
- Экспериментальная проверка результатов реализации проекта
- Субъективная оценка комфортности проживания в «Стеклянном доме»
- Заключение
Отопление для стеклянного дома
. Не искал бы человек новые способы сохранить драгоценное тепло в своем жилище. Одной из разработок, призванных сокращать теплопотери и поддерживать оптимальную температуру в помещении, является теплое окно
Как обогревают окна
Поверхность окна бывает холодной в средней полосе России обычно с ноября по март, когда температура воздуха на улице минусовая, а солнце светит неярко и появляется редко. Из-за низкой температуры стекла происходит отток тепла из помещения, и воздух около окна охлаждается. Кроме того, нарушается нормальная циркуляция воздуха, поскольку вблизи окна он опускается к полу. В результате человек испытывает дискомфорт, ощущая довольно резкий перепад температуры воздуха в пределах одного помещения: у окна бывает гораздо холоднее, чем, скажем, в середине комнаты. Для исключения подобного эффекта радиаторы водяного отопления размещают в подоконных нишах, чтобы воздух вблизи окон прогревался и начинал перемещаться от пола к потолку. Но не все так просто. Во-первых, каждый радиатор отнимает определенную полезную площадь помещения, во-вторых, подоконник не должен быть слишком широким, чтобы не мешать воздуху обдувать стекло. Недостаточный обогрев окна теплым воздухом приведет к выпадению на нем конденсата, так что температуру радиатора придется повышать, а это увеличит расход энергии.
Что такое электрообогреваемое стекло
Нагревать стекло можно не только с помощью установленного под ним радиатора, но и посредством электрического тока. Окно с электроподогревом позволяет поддерживать оптимальную температуру в помещении. При этом не нужно монтировать отопительные радиаторы, занимая ими полезную площадь. А при отключении от сети электрообогреваемые стеклопакеты будут работать как обычные низкоэмиссионные.
Для поддержания в помещении комфортной температуры +20. +30 °С достаточно удельной мощности порядка 0,1 кВт/м², расходуемой стеклом
Основные элементы электрообогреваемого стекла
На такое стекло наносят специальное электропроводное покрытие, выполняющее функцию нагревательного элемента. Оно представляет собой тонкий слой твердого низкоэмиссионного материала, который обладает сопоставимым с обычным стеклом светопропусканием и энергосберегающими свойствами. Для подключения покрытия к электросети в краевых зонах на стекле наносятся специальные токоподводящие шины. Покрытие отражает ИК-излучение изнутри помещения, позволяя таким образом снизить теплопотери в холодное время года, и УФ-излучение снаружи, тем самым уменьшая проникновение избыточного тепла в жару и предохраняя предметы интерьера от порчи. Стекло проходит обязательную операцию термоупрочнения и/или ламинируется, поэтому безопасно при использовании в любых системах остекления. Электропроводное покрытие всегда находится внутри стеклопакета или триплекса, что исключает возможность касания токопроводящего слоя. Если стекло треснуло, то контакт прерывается, и напряжение перестает подаваться на стеклопакет. С помощью интегрированных датчиков специальная электронная система следит за целостностью и температурой стекла.
Толчком в развитии технологий светопрозрачных электронагревательных элементов послужила потребность авиации в безопасном остеклении кабин пилотов, обеспечивающем достаточную видимость и способным эффективно удалять наледь и конденсат в любых погодных условиях. Сегодня все кабины самолетов, поездов, штурманские рубки кораблей оборудуют электрообогреваемыми стеклами в соответствии с действующими нормами безопасности. В области строительства и архитектуры такое стекло используют по двум направлениям. Первое – это светопрозрачные кровли, которые решают проблему инсоляции и удаления снежного покрова в зимнее время года. И второе – вертикальное остекление, исключающее появление дискомфортных воздушных потоков в зоне окна (так называемое «холодное дыхание окна»), возникающих в результате разницы температур внутренней поверхности стеклопакета и воздуха в помещении.
Чем привлекательно стекло с обогревом?
Стекло с обогревом может применяться в коттедже в самых разных конструкциях. Его используют при остеклении окон (в том числе панорамных и мансардных), лоджий и балконов, в светопрозрачной кровле и зенитных фонарях, в зимнем саду и бассейне.
Перечислим основные достоинства такого остекления:
- абсолютная прозрачность, отсутствие каких бы то ни было видимых нагревательных спиралей или нитей, влияющих на светопропускание;
- нагрев стекла происходит равномерно, по всей площади, что ускоряет его прогревание и снижает энергопотребление;
- низкоэмиссионное покрытие препятствует излучению тепла наружу, в результате чего сокращаются расходы на отопление;
- надежная теплоизоляция и эффективное использование солнечной энергии, поступающей через остекление, позволяют включать отопление на более короткий срок, экономя тепло;
- высокая удельная мощность до 3 кВт/м² обеспечивает быстроту нагрева и исключает запотевание стекла и образование на нем конденсата;
- возможность комбинации с «умным» стеклом (smart glass) добавляет функцию электронной шторы, создающей оптически непроницаемый барьер, благодаря чему губительное УФ-излучение блокируется более чем на 99,5%.
Стекло с обогревом особенно актуально в период межсезонья, когда среднесуточная температура еще не упала ниже порогового уровня для включения традиционных отопительных систем либо отопление было выключено ранее, а грянули заморозки. Обычно в таких случаях приходится ставить в комнатах электрообогреватели.
При использовании стекла с обогревом в светопрозрачной кровле, зенитных фонарях, оранжерее и зимнем саду отпадает необходимость очистки труднодоступных поверхностей от снега и наледи, существенно улучшается температурный режим в помещениях, а также в них поступает гораздо больше естественного света.
Но это еще не все. Подключение стеклопакетов к системе «умного дома» позволит подогревать окна строго по расписанию, согласуя его с переменами погоды. Также возможно соединить стеклопакеты с охранной системой коттеджа без использования видимых датчиков: при любом нарушении электрического контакта сработает тревожная сигнализация. Электрообогреваемые окна способны обеспечить и антивандальную, и пулестойкую защиту. Это решение более надежно по сравнению с традиционныеми решетками, которые в большинстве случаев просто играют роль декорации. Электрообогрев позволит экономить на процессе кондиционирования, поскольку даже в выключенном состоянии стеклопакет будет отражать ИК-излучение, выполняя аналогичную i-стеклу функцию, и в летнюю жару помещение нагреется в несколько раз меньше, чем с традиционным стеклопакетом.
В европейской практике выделяют четыре основные функции остекления с электрообогревом: снеготаяние, комфорт, обогрев, борьба с конденсатом. Наиболее востребовано в России – снеготаяние. Остальные функции, к сожалению, остаются без должного внимания.
Ключевое свойство комфорта и обогрева – отсутствие сквозняков. Поэтому в случае большого эркерного или панорамного остекления не надо будет переживать за своих детей, играющих зимой на полу у окна, а в зимнем саду всегда будет уютно и светло. Интересной особенностью окон с электрообогревом является возможность снизить на 1–2 °С температуру в помещении без какой-либо ощутимой потери в уровне комфорта. Как следствие, можно говорить об энергоэффективности подобного решения. Удаление конденсата в бассейне с помощью электрообогреваемого стекла – самое экономически выгодное решение, позволяющее отказаться от систем принудительного обдува остекления, и стекла при этом будут оставаться сухими и чистыми.
Сколько стоит
Электрическую мощность, подводимую к стеклу, рассчитывают индивидуально в каждом случае. Для создания комфортного микроклимата в помещении температуру поверхности стекла надо поддерживать в пределах от +20 до +30 °С, что обычно достигается при удельной мощности порядка 0,1 кВт/м².
При использовании электрообогреваемого стекла в качестве основной системы отопления нужно, чтобы температура его поверхности находилась на уровне +30. +45 °С, для чего необходима удельная мощность от 0,3 кВт/м². Во втором случае стоимость электроэнергии составит до 450 руб./м² в месяц при постоянном включении стекла, а это, прямо скажем, не совсем дешевый способ обогрева жилища, учитывая, что таких окон даже в одном помещении может быть несколько.
Электрообогреваемые стекла на отечественный рынок поставляют такие фирмы, как ОАО «МОСАВТОСТЕКЛО», ООО «КЕТ-ГЛАСС», французская SAINT-GOBAIN GLASS, финская HATRICK OY и др. Максимальные размеры стекла — 3 × 6 м при толщине от 4 мм. Используемое напряжение может быть как 220 В, так и безопасное 32 или 12 В. Стоимость 1 м² такого электрообогреваемого стекла составляет от 9000 руб.
Эффективность электрообогреваемых стеклопакетов как отопительных приборов пока значительно ниже в сравнении с традиционными системами отопления
Особенности изготовления и монтажа
Если электрообогреваемое стекло входит в состав триплекса, то используют одну из технологий автоклавного или безавтоклавного ламинирования с применением специальных полимеров или полимерных пленок между двумя стеклами. Это может быть этиленвинилацетат (EVA), поливинилбутираль (PVB), термопластичный полиуретан (TPU), фотоотверждаемый полимер.
Монтаж электрообогреваемого стекла или стеклопакетов может производиться с использованием любых типовых профильных систем — Dorma, Schueco «Евротитан» или аналогичных. В профильных и оконных системах практически всегда между стеклом или стеклопакетом и конструкцией имеются зазоры, в которых и прокладывают проводку. В поворотно-откидных створках для монтажа проводки обычно применяют гибкие переходы типа ГП-01, KL-486, ABLOY EA 280.
Электромонтаж изделий с обогреваемым стеклом обычно не вызывает затруднений при условии, что работы выполняют квалифицированные специалисты. Управление обогревом может осуществляться ручным включателем, с помощью дистанционного устройства, температурным контроллером и т. п.
Электрообогреваемое стекло легко интегрируется в систему «умного дома», при этом его работа будет согласована с другими домашними устройствами
«Стеклянный дом» с пассивным использованием тепла солнечной радиации
Здания с большой площадью светопрозрачных ограждающих конструкций позволяют снизить затраты тепла на отопление и освещение его за счет пассивного использования тепла солнечной радиации и преимущественно естественного освещения. Такие здания часто отличаются интересным архитектурным обликом. Большая площадь светопрозрачных наружных ограждающих конструкций позволяет визуально увеличить внутренний объем помещений.
Одно из первых зданий с большой площадью наружного остекления было построено в Испании еще в 1830 году. Фасад этого здания был сделан из дерева и стекла. В 1920-х годах появились первые здания с ограждающими конструкциями, полностью выполненными из стекла. Одним из первых здания с светопрозрачными ненесущими ограждающими конструкциями стал создавать известный архитектор Ле Корбюзье (Charles Edouard Jeanneret, Le Corbusier, 1887–1965).
Наряду с достоинствами подобные здания имеют и ряд недостатков. Главной проблемой при строительстве таких зданий является риск неприемлемо высоких температур в помещениях в летнее время. В жилых зданиях, у жителей, находящихся за прозрачными стенами, может возникнуть чувство «незащищенности» и связанный с этим психологический дискомфорт.
В последние годы в связи с появлением новых светопрозрачных ограждающих конструкций с повышенными теплозащитными характеристиками в мире снова возник интерес к строительству подобных зданий. Большое внимание таким зданиям уделяется, например, в Финляндии. В Хельсинки построен целый ряд подобных домов. Интересным примером энергоэффективного и экологического строительства является информационный центр «KORONA» в VIIKKI* – университетском районе Хельсинки. В этом здании располагаются научная библиотека Хельсинского университета и филиал библиотеки Хельсинки, а также администрация факультетов и другие вспомогательные университетские службы, помещения для преподавания и проведения лекций. Здание информационного центра имеет двойную стену, причем внешний слой выполнен из светопрозрачных элементов. В пространстве между стенами располагаются сады. Воздух для системы кондиционирования забирается из различных зон этого пространства – в зависимости от требований параметров приточного воздуха в разное время суток и в разные времена года.
По периметру двойной стены расположены три зимних сада: Египетский, Римский и Японский бамбуковый. Эти сады являются местом для отдыха, открытым для всех посетителей здания информационного центра
Один из вариантов экспериментального жилого здания с большой площадью светопрозрачных ограждающих конструкций был реализован в Дании. В Эгебьергерде (Egebjerggеrd), к западу от Копенгагена, датской некоммерческой ассоциацией домостроителей «Ballerup Ejendomsselskab» был построен одноквартирный «Стеклянный дом». Этот проект представляет определенный интерес для российских специалистов, поскольку климат Дании хотя и мягче, но сопоставим с климатическими условиями европейской части нашей страны.
 |  |
