Вакуумный водокольцевой насос (ВВН): принцип работы

Водокольцевые вакуумные насосы – назначение, устройство, принцип действия

Водокольцевые вакуумные насосы – назначение, устройство, принцип действия

Чтобы удовлетворить различные потребности создали множество модификаций:

• турбомолекулярные;
• пластинчато-роторные;
• мембранные;
• винтовые;
• двухроторные;
• спиральные;
• водокольцевые.

Самое большое распространение среди них получил последний тип насосов.

Что же собой представляет ВВН? Это аппарат, который выполняет работу в условиях вакуума или низкого давления. Он откачивает неагрессивные по отношению к чугуну газы или пары. Рабочей жидкостью для подобных устройств является вода. Агрегат очищает эти вещества и выводит в трубопроводы или резервуары. Откачивание совершается за счет периодического изменения объёма рабочей камеры. В данном устройстве это происходит благодаря опусканию пластин ротора в жидкость (из-за этого ВВН иногда называют жидкостно-вакуумными насосами).

Такие аппараты обладают рядом преимуществ над своими «коллегами»:

• простота устройства;
• легкость в обслуживании;
• долгий срок работы;
• экономичность;
• копротивление к примесям, которые присутствуют в газах;
• устойчивость к загрязнениям;
• исключение масляных добавок к газам.

Особенностью такого насоса является то, что единственная часть, которая в нем вращается, есть ротор и его лопасти. Благодаря этому другие части и узлы не соприкасаются при работе, что способствует гораздо меньшему износу и долгому сроку службы.

К недостаткам можно отнести периодическую нужду в обслуживании воды и ее охлаждении, чтобы снизить давление.

Принцип работы водокольцевого вакуумного насоса

В вакуумных насосах сжатие газов происходит благодаря жидкостному кольцу, которое приводится в движение лопастями рабочего ротора, имеющего эксцентричное положение относительно корпуса.

Перед тем, как запустить агрегат, его до оси заполняют водой. Когда ротор начинает вращение, вода отталкивается к корпусу лопастями. Так создается жидкостное кольцо. Между ним и колесом образуется свободное пространство, разделенное на рабочие ячейки, которые имеют переменный объём, зависящий от угла поворота рабочего колеса. На угле, при котором объём ячейки увеличивается, они присоединяются к всасывающему окну. Через него идет заполнение откачиваемым газом. При достижении максимального объёма, ячейка отсоединится от окна. Дальше во время поворота колеса с уменьшением объёма ячейки газ начнёт сжиматься. При достижении определенного угла поворота происходит соединение ячейки и нагнетательного окна, через которое выйдет газ из-за дальнейшего уменьшения объёмов ячейки.

Приведение жидкостно-кольцевого насоса производится через электродвигатель. Его вал присоединяется к валу двигателя с помощью упругой муфты. Благодаря тому, что газ сжимается, между ними происходит теплообмен. Соответственно жидкость перенимает большую часть тепла газа. Чтобы избежать нарушения стабильности жидкостного кольца, нужно непрерывно вводить новые порции охлажденной воды.

Из-за того, что между веществами происходит хороший теплообмен, можно откачивать воспламеняющиеся газы и смеси. А из-за жидкостного кольца создается возможность откачивания газов с содержанием паров, капельной жидкости и твердых инородных тел. Если правильно подобрать рабочую жидкость, то можно осуществлять откачивание агрессивных газов.

Водокольцевые вакуумные насосы бывают двух основных видов: одноступенчатого и двухступенчатого. У первых, как правило, одна рабочая камера, а у вторых – две. Одноступенчатый насос имеет меньшую мощность и более низкий уровень производительности в отличие от двухкамерных собратьев. На этом и базируется разница в цене. В двухступенчатом аппарате можно добиться лучшей очистки и повышенной глубины вакуума. Только при необходимости подобных условий стоит отдавать предпочтение таким агрегатам, так как стоимость на них достаточно велика.

Познавательное видео про водокольцевые вакуумные насосы

В данном видео рассмотрены особенности сборки водокольцевых аппаратов. Так же подробно изображен принцип работы и показаны примеры.

Ведущие зарубежные производители

Одной из лидирующих торговых марок среди производителей ВВН считается итальянская фирма Pompetravaini.

На основе данных насосов изготавливают вакуумные системы, состоящие из вакуумных насосов, водоотделителя, теплообменника высокой температуры с арматурой, установленной в общую раму.

Следующей компанией является Finder Group. Эта итальянская фирма имеет уже 50 лет истории, что не может не говорить о ее качестве. Одни из самых важных достоинств, которыми обладают аппараты данного производителя, следующие: универсальность, высокий уровень надежности, минимальные затраты на эксплуатацию, отсутствие шума и вибраций при работе.

Также полувековой опыт в производстве данных аппаратов имеет немецкая компания Bush. Им принадлежит известная серия водокольцевых вакуумных насосов Dolphin. Они добились широкого применения во всех отраслях производства, потому что легко адаптируются под работы разных уровней сложности и могут функционировать непрерывно.

Главные преимущества ВВН от данной компании:

• надёжность;
• ориентация на конкретные задачи;
• различные конструкции.

Последний рассматриваемый представитель на рынке жидкостных вакуумных насосов уже более 110 лет. Оборудование компании Elmo Rietschle сохраняет номинальные показатели в любых условиях. Это достигается из-за моноблочной структуры, отсутствию быстро изнашивающихся деталей, использованию антикоррозионных материалов и нанесению керамики на внутренние поверхности, которые подвергаются воздействиям агрессивных веществ.

Сравнение отечественного и зарубежного производителя

Хороших отечественных производителей водокольцевых вакуумных насосов достаточно много: ОАО «Вакууммаш», ОАО «Ливгидромаш», ООО «Компрессормаш» и другие.

Они не только занимаются производством аппаратов, но и осуществляют их доставку, могут заниматься их ремонтом и обслуживанием, изготавливают запасные части. Это облегчает эксплуатацию и ремонт ВВН, так как с запчастями для зарубежной техники могут возникнуть проблемы.

Зарубежные компании превосходят отечественные в использовании материалов для изготовления агрегатов. Отечественный производитель предпочитает чугун и обычную сталь. Но это также влияет и на итоговую стоимость оборудования.

Как видите, есть и существенные «преимущества» в покупке отечественных аппаратов, но есть и факторы, говорящие в пользу зарубежья. Поэтому каждый должен решать для себя сам.

Водокольцевой насос: принцип работы, основные производители насосов, особенности насосов серии ВВН, а также их характеристики

Водокольцевой вакуумный насос применяется для создания вакуума или откачки газов, паров. Благодаря простейшей конструкции, водокольцевые насосы очень надежны и не требуют частого и сложного обслуживания.

В данной статье мы рассмотрим:

• водокольцевой вакуумный насос принцип работы
• вакуумные насосы ввн
• вакуумный водокольцевой насос ввн
• насос ввн 2 50
• водокольцевые насосы ввн
• насос ввн 1 1 5
• насосы типа ввн
• насосы ввн 12 м
• насос ввн 70а
• насос ввн 1 0 75
• вакуумный насос ввн 12
• насос ввн 70
• вакуумный насос ввн 1 6
• насос ввн 50
• вакуумный насос ввн 1 3

Водокольцевые насосы способны откачивать большие объемы газов. При этом откачиваемые газовые смеси очищаются во время работы насоса от пыли и других примесей. В зависимости от состава откачиваемых газов, могут применяться насосы, выполненные из материалов, способных противостоять агрессивным средам. В некоторых случаях применяют насосы, состоящие из двух ступеней, что позволяет очищать выходящие газы от примесей еще более эффективно и увеличить давление на выходе.

Важно соблюдать все условия эксплуатации, указанные в инструкции изготовителя, поскольку повышение температуры жидкости или откачиваемого газа может значительно повлиять на производительность. Кроме того, при обслуживании любого вида насосов нужно применять только рекомендуемые изготовителем смазочные материалы, соблюдать периодичность и выполнять все регламентные работы.

Благодаря своим качествам, водокольцевые вакуумные насосы нашли применение в различных сферах промышленности, например, в деревообработке при производстве целлюлозы, бумаги и картона, сушке древесины.

Примерная схема водокольцевого насоса

Работа водокольцевого насоса

В качестве жидкости, в работе водокольцевого насоса, зачастую выступает вода. Для того, чтобы создать вакуум, внутри корпуса находятся лопасти, расположенные на валу со смещением относительно центра корпуса. Таким образом, залитая жидкость расположена в нижней части и в нерабочем состоянии лишь частично закрывает нижние лопасти.

Во время работы лопасти раскручивают воду, которая образует своеобразное кольцо. Благодаря смещенному центру рабочего колеса, жидкость при каждом обороте вытесняет газ с одной стороны (выходной патрубок) и, в связи с образовавшимся разрежением, втягивает с другой (всасывающий патрубок).

При вращении колеса происходит значительный нагрев жидкости в связи с воздействием сил трения, поэтому большинство водокольцевых насосов имеют систему охлаждения, которая постепенно заменяет нагревающуюся жидкость на холодную.

К преимуществам водокольцевых насосов можно отнести:

• выходящие газы не содержат масла;
• очистка выходящих газов от твердых механических примесей;
• простота обслуживания и ремонта, высокая надежность;
• более низкая цена по сравнению с другими видами при аналогичных характеристиках;

Помимо достоинств, имеется ряд недостатков, ограничивающих их применение:

• необходимость постоянной очистки рабочей жидкости от механических примесей, осаждающихся в процессе работы;
• обязательно требуется постоянная подмена или рециркуляция рабочей жидкости для снижения температуры в процессе эксплуатации;
• возможность выхода насоса из строя при образовании пузырьков газа в кольце жидкости;
• зависимость производительности насоса от температуры рабочей жидкости и газов.

Вакуумный водокольцевой насос Sterling

Производители водокольцевых насосов

Большой спрос на недорогие вакуумные насосы заставил множество производителей заниматься выпуском водокольцевых насосов. Зачастую отечественные разработки не только не уступают по своим характеристикам зарубежным аналогам, но и значительно дешевле.

ООО «Авакс» (г. Санкт-Петербург) выпускает водокольцевые насосы с прямым и ременным приводом. Характеризуются высокой производительностью и надежностью Некоторые модели выполняются во взрывозащищенном исполнении, что позволяет их применять в условиях возможного образования горючих паров.

Германская Sterling SIHI занимается выпуском водокольцевых насосов и компрессоров, а также другого вакуумного оборудования. Компания изготавливает соответствующие любым, даже самым сложным условиям эксплуатации серийные водокольцевые насосы и активно работает на Российском рынке. Постепенное расширение привело к образованию дополнительных производственных мощностей, расположенных во Франции, Испании, Китае.

Компания занимается производством вакуумного оборудования с 1920 года, поэтому широко известна на мировом рынке. При необходимости, компания занимается поиском индивидуальных решений, соответствующих технологическому процессу и гарантирующих надежную и безотказную работу.

Датская компания Samson pumbs занимается производством водокольцевых насосов, применяемых на передвижных автомобильных платформах. В этой сфере они являются лидерами и добились максимального качества продукции. Особенностью оборудования, производимого компанией, является возможность работы с газами высоких температур.

Вакуумные водокольцевые насосы Nash преимущественно используются в нефтяной промышленности, поэтому оборудование, производимое компанией, обладает непревзойденной надежностью и безопасностью. Хорошая продуманная система защиты от возгораний, взрывозащитные исполнения и другие, повышающие безопасность эксплуатации свойства активно реализуются и совершенствуются во всем спектре продукции, выпускаемой компанией.

Внешний вид одного из водокольцевых вакуумных насосов

Насос ВВН

Насосы серии ВВН выпускаются ГК «Стигмаш», ЗАО «Беском», ОАО «Ливгидромаш», ОАО «Вакууммаш» и несколькими украинскими компаниями.Некоторые предприятия выпускают весь спектр насосов, другие занимаются производством только нескольких моделей. Например, ОАО «Ливгидромаш» производит насосы ВВН производительностью до 12 м 3 /мин, а ОАО «Сумское НПО им. Фрунзе» выпускает агрегаты, способные откачивать от 12 до 340 м 3 /мин.

Основным назначением насосов ВВН является откачка неагрессивных газов и смесей газов с паром. В качестве жидкости, используемой при работе насосов, применяется вода. Насосы ВВН не предназначены для работы на взрыво- и пожароопасных предприятиях.

Монтировать насосы следует жестко, закрепляя рамы на фундамент с помощью анкерных болтов. После монтажа требуется проверить центровку полумуфт. В случае необходимости проводится центровка при помощи шайб, подкладываемых под лапы электродвигателя или насоса.

Насосы поставляются на жесткой раме в сборе с электродвигателем. Передача крутящего момента от электродвигателя на насос осуществляется с помощью гибкой муфты. Некоторые модели насосов дополнительно комплектуются водоотделителями, расположенными на всасывающем патрубке.

Для компенсации выделяемого при работе тепла, в насосах имеются специальные патрубки, которые подсоединяются к водопроводу. Поступающая вода постепенно вытесняет нагревшуюся в процессе работы и, таким образом осуществляется охлаждение насоса.

Уплотнение валов насосов ВВН осуществляется с помощью сальниковой набивки (некоторые модели уплотняются резиновыми манжетами). На аналогах, выпускаемых другими производителями, могут применяться более надежные и дорогие торцевые уплотнения.

Во избежание выхода из строя насосов ВВН, нельзя пускать их в работу без воды. Кроме того, следует сразу после пуска обеспечить приток охлажденной воды в рабочую часть насоса. При первом и последующих пусках и остановках насоса следует соблюдать инструкцию завода-изготовителя в целях сохранения работоспособности оборудования.

Насосы типа ВВН требуют проведения периодического обслуживания, которое следует выполнять в полном объеме. Для смазки насосов марки ВВН желательно использовать смазку ЦИАТИМ-221 ГОСТ 9433-80.

Основными преимуществами перед зарубежными аналогами является цена насоса, простая конструкция, хорошая ремонтопригодность и доступность любых комплектующих.

Так выглядит миниатюрный насос ВВН-1

Характеристики насосов ВВН

Одна из самых важных характеристик насосов ВВН, производительность, в зависимости от модели колеблется от 0,3 м 3 /мин до 50 м 3 /мин. Кроме того, различные модели во время работы имеют значительные отличия по расходу воды, используемой для охлаждения (от 2 до 150 дм 3 /мин).

Вакуумные насосы ВВН-1, ВВН-2 и другие используют самые оборотистые двигатели (3000 об/мин), в то время, как наиболее производительные, типа 2ВВН2-50 приводятся в действие электродвигателями с частотой вращения 600 об/мин, а 2ВВН2-300 вращаются с частотой 250 об/мин.

Вес различных моделей колеблется от 30 до 12500 кг. Мощность электрических двигателей также зависит от модели и может быть от 1,1 до 400 кВт.

На фотографии представлен насос ВВН-300

Водокольцевой вакуумный насос: принцип работы, насосы ВВН, где купить

Сегодня вакуумный водокольцевой насос (ВВН) является неотъемлемым элементом оборудования в тех областях, где требуется откачка загрязненных или очень запыленных паров и газов. Благодаря простоте конструкции, надежности в эксплуатации и доступной цене, модели насосов данного типа популярны во всех отраслях промышленности и сельского хозяйства.

В зависимости от поставленных задач ВВН обладают различной мощностью и создают преимущественно область низкого вакуума. Изготовители ВВН могут поставлять их в виде насосов, а также компрессоров (воздуходувок). При этом насосы будут комплектоваться водосборником, оборудованным трубой для слива воды в канализацию, и рефлектором для выпуска отделившегося воздуха (газа) в атмосферу. В комплектацию компрессоров входит воздухосборник для сжатого воздуха, а также водоотводчик.

Водокольцевой вакуумный насос

Наиболее значимыми характеристиками водокольцевого вакуумного насоса являются следующие:

• производительность – объем прокачиваемого потока в течение часа или минуты (м3/час, л/мин, м3/мин);
• конечный вакуум – уровень вакуума, который может создать аппарат (мбар, Па, единицы атмосферного давления);
• мощность электродвигателя (КВт);
• расход воды (м3/час);
• габариты «длина х ширина х высота» (мм).

Существуют следующие типы водокольцевых вакуумных насосов:

• ВВН – вакуумный водокольцевой насос,
• ДВК – это ВВН двойного действия,
• ВК – водокольцевой компрессор,
• РМК – ротационная машина, компрессор.

Каждый тип имеет свои разновидности в зависимости от стоящих перед производством задач.

Моноблочный ВВН одноступенчатый имеет 1 рабочую камеру, является базовой моделью всех таких агрегатов, самый простой по конструкции, наименее склонен к поломкам и наиболее доступен по цене.

Одноступенчатый ВВН с 2 рабочими камерами. Это большие агрегаты, имеющие по 2 напорных и всасывающих патрубка и 2 рабочих камеры. Они обладают повышенной производительностью и способны создавать вакуум от 400 до 33 мбар (300-25 мм рт.ст.). В таких моделях заметно снижена нагрузка на подшипники, что существенно увеличивает срок их эксплуатации.

Двухступенчатый ВВН с 2 рабочими камерами. При работе водокольцевой вакуумный насос такого типа обеспечивает дополнительную очистку воздуха и создает более высокое давление на выходе за счет того, что обе рабочие камеры соединяются между собой манифольдом, позволяющего переходить газу из первой рабочей камеры во вторую.

Основные области применения ВВН:

• электроэнергетика,
• машиностроение,
• металлургия,
• пищевая, химическая промышленность,
• медицина,
• деревообрабатывающее производство и др.

В сельском хозяйстве используются водокольцевые вакуумные насосы для доильных аппаратов, сушки зерна и т.п.

Принцип работы водокольцевых насосов

Устройство водокольцевого вакуумного насоса очень простое. Он состоит из электродвигателя и камеры, с расположенным в ней рабочим колесом. Воздух и вода подаются и выводятся через соответствующие входные и выходные отверстия.

Классическая схема водокольцевого вакуумного насоса. Внутри корпуса рабочей камеры расположен смещенный от центра ротор с пластинами (рабочее колесо). В эту же камеру наливается вода, которая при вращении колеса образует кольцо с пространством разреженного газа внутри. Благодаря создаваемому вакууму и движению лопастей, воздух (газ, пар, частицы пыли и т.п.) в нее поступает и выводится через соответствующие всасывающее и нагнетательное окна.

Такой принцип работы водокольцевого вакуумного насоса защищает его от перегрева за счет того, что вода сама по себе обладает хорошей теплопроводностью. Однако для ее охлаждения внутри рабочей камеры необходимо, чтобы она поступала туда непрерывно.

Как осуществить подключение водокольцевого вакуумного насоса:

1. Включить электродвигатель ВВН в электросеть, заземлить прибор, проверить его исправность, а также герметичность всех трубопроводов.
2. Закрыть задвижку на всасывающем трубопроводе.
3. Запустить электродвигатель.
4. Открыть вентиль подвода воды.
5. Открыть вентиль на всасывающем трубопроводе.
6. Отрегулировать подачу воды в соответствии с желаемым процессом работы.

Для подвода и отвода воды при подключении вакуумного водокольцевого насоса схемы могут быть разные:

• прямой слив в канализацию (в случае загрязнения частицами пыли и т.п.);
• с частичной рециркуляризацией воды с помощью сепаратора;
• с полной рециркуляризацией воды, теплообменником и воздушным ее охлаждением.

Вакуумные водокольцевые насосы ВВН

В настоящее время на рынке существует огромнейший выбор вакуумных насосов, отличающихся друг от друга по мощности, производительности и стоимости. Наиболее популярными моделями ВВН являются следующие:

• водокольцевой вакуумный насос ВВН 1-1,5, 1-3, 1-6,
• ВВН 25,
• ВВН 1-0,75.

Водокольцевой вакуумный насос ВВН 1-1,5. По габаритам является самым маленьким из ВВН, использующихся в промышленности. Ориентировочный его вес – 120 кг. Представляет собой моноблочный агрегат, способный выкачивать 1,5 м3 за минуту. Работает в области низкого вакуума. В зависимости от стоящих задач, может выполняться как в общепромышленном, так и в пожаробезопасном исполнении. ВВН 1-1,5 используется для дегазации при производстве растительных масел, конфет, варенья, томатной пасты, очистки сахара, ускоренной просушки древесины и т.п. Способен откачивать неагрессивные парогазовые смеси.

Водокольцевой вакуумный насос ВВН1-3. Корпус данного насоса может изготовляться из чугуна или нержавеющей стали. Скорость откачки – 3 м3 в минуту. Также работает в области низкого вакуума. Используется в тех же отраслях промышленности, что и предыдущая модель.

Насос вакуумный водокольцевой ВВН 1-6.Более мощный промышленный агрегат со скоростью откачки 6 м3 в минуту. Широко используется в нефтехимической, деревообрабатывающей промышленности. Также применяется для удаления частиц пыли, сушки бумаги, дерева, в доильных установках, для перемещения сыпучих и жидких продуктов, в медицине и фармации, на очистных сооружениях.

Вакуумный водокольцевой насос 25. Достаточно мощный агрегат, использующийся для откачки неагрессивных в отношении чугуна паров и газов со скоростью 25 м3 в минуту. Насос укомплектован двигателями на 55, 75 и 90 кВт на 750 об/мин. Агрегат долговечен, прост в эксплуатации. Применяется в бумажно-целлюлозной, деревообрабатывающей, нефтегазовой, химической, пищевой и других видах промышленности.

Насос вакуумный водокольцевой 1-0,75. Самый легкий моноблочный и дешевый прибор, используемый для создания низкого вакуума и перекачки паровоздушных неагрессивных смесей. Отличается относительно малой мощностью, поэтому используется преимущественно в маломасштабном производстве.

Ремонт водокольцевых вакуумных насосов. В среднем, ремонт ВВН в процессе эксплуатации (текущий) включает замену уплотнительных колец, подшипников, прокладок и набивку сальников. Если нужно, устраняется разбег ротора, делается центровка самого насоса. При необходимости окрашивают масляной краской трубопровод и корпус самого агрегата. Осуществляют такой ремонт по мере необходимости или 1 раз в квартал.

Капитальный ремонт включает полную ревизию и разборку насоса, чистку его частей, регулировку, замену вышедших из строя деталей. Также балансируется рабочее колесо, заменяется вал, шлифуются, если есть такая необходимость, его шейка и уплотняющие кольца, заменяются рабочие колеса и уплотнители. Кроме этого обычно проводят перезаливку подшипников или меняют их вкладыши. Выполняют сварочные работы по чугуну. Периодичность капитального ремонта зависит от условий эксплуатации и сред, с которыми работает насос (например, при попадании большого количества абразивных частиц он изнашивается быстрее), его интервал в среднем 1,5-3 года.

Купить водокольцевой вакуум насос (BUSCH, SAMSON, NASH, Sterling SINI и др.)

Сегодня на рынке известные производители вакуумных водокольцевых насосов предлагают различные модели для использования в быту и производстве. Отечественные виды ВВН отличаются более низкой ценой.

Наиболее популярные производители насосов: BUSCH, SAMSON, NASH, Sterling SINI, «Вакууммаш», НПО им. Фрунзе, «Ливгидромаш», «Мелком», «Беском», «Насосэнергомаш» и др.

Вакуумный стеклопакет

Одна из самых актуальных задач, которую пытаются решить сегодня во всём мире – сокращение энергопотребления при сохранении того же уровня обеспеченности зданий и производств, или другими словами – энергоэффективность. За последнее время производители окон добились довольно высоких показателей теплоизоляции стеклопакетов благодаря специальным покрытиям, наполнению камер благородными газами, высококачественной герметизации и тёплым спейсерам. Но рынок продолжает развиваться, и специалисты полагают, что будущее за вакуумными стеклопакетами.

Содержание

• 1 Что такое вакуумный стеклопакет?
• 2 Историческая справка
• 3 Достоинства технологии
• 4 Недостатки вакуумного стеклопакета и пути их решения
• 5 Заключение
• 6 Вклад участника

Что такое вакуумный стеклопакет?

Как оказалось, ни один инертный газ не может сравниться по своим свойствам с вакуумом, который представляет собой идеальный утеплитель для современных окон. Для изготовления вакуумного стеклопакета используют два листовых стекла толщиной 4 мм, оставляя на распорках зазор, толщиной не более 0,5-0,7 мм. Далее из отверстия выкачивают воздух, создается вакуум. Такая конструкция получается тоньше трехслойного стеклопакета, всего 1 см в толщину, а значит он легче в изготовлении. Распорки нужны для того, чтобы стеклопакет мог выдерживать перепады атмосферного давления. Диаметр распорок составляет 0,5 мм, поэтому они не портят вид и не оказывают влияние на количество света, поступающего в помещение.

Историческая справка

Вакуумные стеклопакеты – далеко не инновационный продукт. Данное направление начали прорабатывать в конце прошлого века. На создание этого вида стеклопакетов разработчиков вдохновила технология производства термосов. Первые попытки разработать вакуумный стеклопакет были предприняты инженерами Сиднейского университета. А первопроходцами в производстве вакуумных стеклопакетов на продажу в 1997 году стала японская компания Nippon Sheet Glass. Но их продукция не пользовалась спросом из-за определённых технологических трудностей, а также ограничений в использовании. Но все последующие годы рынок продолжал развиваться, и в 2016 году компания LandGlass из Китая вышла на новую ступень производства вакуумных стеклопакетов. Конструкция представляет собой два или более листов термополированного стекла, соединенных в определенном порядке вставками толщиной до 1 мм и шириной до 6 мм. Это необходимо для того, чтобы в камере образовалась пустота. Вакуумного зазора в 0,05–0,1 мм уже достаточно, чтобы стеклопакет получился долговечным и теплоизолирующим. Зазоры, как правило, создаются посредством специальных распорок (пилларов), выполненных из разных материалов (стекло, керамика, нержавеющая сталь). Такие распорки позволяют стеклопакету сохранить физические свойства и противостоять перепадам атмосферного давления и силе ветра.

Достоинства технологии

Вакуумный стеклопакет обладает рядом преимуществ. Вес такой конструкции в 2 раза меньше, чем с двухкамерным стеклопакетом. Такое свойство позволяет изготавливать менее жёсткий оконный профиль, не армированный металлом. Менее строгими становятся требования и к фурнитуре. Меньший вес конструкции также гарантирует простоту транспортировки и монтажа. Коэффициент теплопроводности вакуумного стеклопакета достигает значения 0,5 Вт (кв. мК), в то время как в двухкамерном он равен 0,7Вт (кв. мК). При этом в помещение начинает поступать больше света, поскольку уменьшается количество слоев стекла. Очень высокий уровень шумоизоляции вакуумного стеклопакета сопоставим с эффективностью двухкамерного клееного стеклопакета. А за счёт безупречной теплоизоляции он позволяет потребителю сэкономить на обогреве помещений и электроэнергии.

Недостатки вакуумного стеклопакета и пути их решения

Пожалуй, незначительным минусом вакуумного стеклопакета является то, что при всматривании заметны распорки между стёклами, что в свою очередь несильно мешает обзору. К существенному недостатку можно отнести высокую стоимость производства такого стеклопакета, что в свою очередь сдерживает спрос.

Заключение

Параллельно с усовершенствованием технологии по выпуску вакуумных стеклопакетов ведутся разработки по выпуску оконной рамы с высокой степенью термоизоляции. А это означает, что в ближайшее время многие инновационные идеи на рынке оконных конструкций станут реальными.

Вакуумные стеклопакеты новый уровень развития оконных технологий

Отзывы наших клиентов

• Александра Ивановна
  Обращалась в Рехау лет шесть назад. Меня все очень даже устраивало, все функционировало безупречно. Позавчера из-за моей неосторожности перестало закрываться окно. Я позвонила в службу поддержки ре. →
• Галина
  В очередной раз мы обращаемся в вашу компанию Рехау про, и снова не имеем абсолютно никаких замечаний по поводу проделанных работ. Порадовало, что наши пластиковые окна рехау Brillant были изготовл. →

все отзывы

Что такое вакуумные стеклопакеты?

Еще не так давно мы и не слышали про такое название как стеклопакет. И только в 90-е годы прошлого столетия, данное понятие прочно вошло в нашу жизнь.

В то время необычные окна казались нам шиком и роскошью. Но за каких-то пару лет, стеклопакеты стали не только стали привычными для нас, но так же мы смогли понять, как на самом деле они устроены.

К слову сказать, технологии по изготовлению окон развиваются с бешеной скоростью и, конечно же, уследить за всеми новинками, пожалуй, под силу только специалистам. Но, несмотря на это, обычные граждане так же хотят получить ответы на интересующие их вопросы по данной теме. Ну, к примеру, очень часто отечественные СМИ, в рекламных роликах говорят про так называемые вакуумные стеклопакеты. И вот тут возникает вопрос по поводу того, что представляет собой данная конструкция и есть ли у нее положительные стороны?

Правильное понимание «вакуумного стеклопакета»

Изначально нужно понять какую конструкцию имеет вакуумный стеклопакет. Достаточно часто под этим понятием имеют в виду совершенно обычный стеклопакет, между стекол которого присутствует сухой воздух, который в свою очередь обеспечивает окнам высокий показатель теплоизоляционных свойств. Но тут нужно понимать, что сухой воздух – это точно не вакуум, следовательно, стандартный клееный стеклопакет никак не может именоваться вакуумным. В большинстве случаев такую ошибку делают рекламщики, которые изначально не разбираются во всех тонкостях связанных с производством стеклопакетов. Помимо этого встречаются стеклопакеты, камеры которых наполнены аргоном или иными газами, но и их нельзя назвать вакуумными.

Если на секунду представить, что из камеры стеклопакета был выкачан весь воздух, то исходя из законов физики, стекла после этого должны лопнуть. Но как не странно, этого не происходит. Весь секрет заключается в том, что стеклопакеты, которые наполнены сухим воздухом или инертным газом имеют внутреннее давление, которое по своей величине практически равно атмосферному давлению. Тем самым никакие силы не имеют влияния на конструкцию стеклопакета.

Из всего сказанного становится понятно, что при покупке вакуумных стеклопакетов изначально необходимо уточнить все про их конструкцию, дабы избежать подмены понятий. Не исключено что вам могут предложить стеклопакеты, не имеющие ни какого отношения к вакууму.

Какова конструкция вакуумного стеклопакета?

Если говорить про вакуумные стеклопакеты, то они действительно существуют и данное название появилось не просто так.

Сразу стоит сказать, что технология, по которой производят вакуумные стеклопакеты, имеет существенные отличия от технологии клееных стеклопакетов. Скажем больше, вакуумные стеклопакеты не попадают под ГОСТ 24866-99.

Впервые вакуумные стеклопакеты увидели свет в 1997 году благодаря компании из Японии «Nippon Sheet Glass». В настоящий момент производство данного продукта осуществляется во многих странах (в том числе и в России), вот только оно не носит массовый характер. Это связано с тем, что данный товар по своей цене достаточно дорог.

Конструкцию вакуумного стеклопакета можно сравнить с сэндвичем: есть два четырехмиллиметровых стекла, которые расположены друг от друга на несколько миллиметров, между ними находятся микроскопические распорки, которые предотвращают схлопывание стеклопакета. Вакуум между стеклами образовывается благодаря откачке воздуха. Пиллары, которые изготавливаются из металла или стеклокерамики не оказывают влияние на проводимость света и тем самым в наименьшей степени искажают пространство. Вакуумный стеклопакет может похвастаться своим небольшим весом. Так же стоит отметить тот факт, что данная конструкция прекрасно удерживает тепло и может сравниться в этом вопросе с двухкамерным клееным стеклопакетом.

Что касается внешнего вида вакуумного стеклопакета, то он оставляет желать лучшего. Все дело в том, что тонкий светопрозрачный элемент находится в достаточно толстой раме и выглядит, мягко говоря, не красиво. Тут на помощь мог бы прийти профиль, но в настоящий момент он все еще не разработан. Именно по этой причине вакуумный стеклопакет используется в качестве обычного стекла в гибридных СПК. Конечно же, такая конструкция будет стоить на порядок дороже стеклопакета с обычными стеклами, поэтому то она и не пользуется особым спросом среди покупателей.

Перспективы в развитии технологии по производству вакуумных стеклопакетов

Как мы уже говорили, несмотря на то, что вакуумные стеклопакеты уже на протяжении достаточно долгого времени производятся по всему миру, они так и не смогли завоевать первое место на пьедестале подобных конструкций. И на это, конечно же, есть свои весомые причины. Ну, во-первых у данных стеклопакетов отсутствует сопоставимые по параметрам профили и фурнитуры. Но даже это не умоляет теплоизоляционных и шумопоглощающих свойств вакуумных стеклопакетов.

Так же к числу плюсов данной конструкции можно отнести ее сравнительно небольшой вес. Окна из пластика в процессе изготовления которых, используются вакуумные стеклопакеты, в готовом виде весят гораздо меньше своих обычных собратьев. Помимо всего перечисленного, неоспоримым достоинством конструкции является минимальное количество слоев, которое в свою очередь обеспечивает максимальное проникновение света. Таким образом, можно говорить о том, что вакуумные стеклопакеты идеальный вариант для остекления «пассивных домов».

Стоит сказать, что технология по изготовлению вакуумных стеклопакетов стала настоящим прорывом на современном строительном рынке. В данный момент ученые прикладывают все усилия в разработке рам, которые будут идеально подходить по размеру и степени термоизоляции. И конечно же нельзя исключать вероятность того, что уже в недалеком будущем их разработка станет настоящим открытием в сфере оконных технологий.

Пластиковые, вакуумные окна, стеклопакеты… Недостатки и проблемы

Получается, для того, чтобы сохранить тепло в помещении, необходимо тепловые потери окна свести к минимуму. Что нужно для этого сделать? Какими имеющимися технологиями это можно обеспечить? Рассмотрим одно эффективное решение, притворив которое в жизнь, можно рассчитывать на существенное сокращение тепловых потерь через окно. Речь пойдет о стеклопакете. Да не о простом, а о вакуумном. Рассмотрим подробнее, что из себя он представляет.

Что такое вакуумный стеклопакет?

Предназначение вакуумных стеклопакетов — создание теплосберегающих прозрачных экранов в конструкциях зданий и теплиц в виде различных стеклянных покрытий (оконные проемы, лоджии, зимние сады, оранжереи и др.).

Наукой доказано, что идеальным термоизолятором является вакуум. Из школьного курса физики известно, что вакуум – это, по сути, пустота. Учитывая данную особенность безвоздушного пространства, разработчики оконных систем внедрили вакуум в конструкцию стеклопакета, в котором он служит в качестве утеплителя. Рассмотрим особенности применяемой технологии для получения вакуумного стеклопакета.

В конструкции такого решения задействуется стекло, толщина которого составляет 4 мм. Два стекла с распоркой между ними толщиной в полсантиметра образуют камеру.

При помощи специального заводского оборудования воздух из межкамерного пространства удаляется. В конце процесса создается разряжение — так называемый технический вакуум.

Чтобы получить конструкцию, с успехом противостоящую существующему атмосферному давлению, инженеры освоили технологию изготовления вакуумного стеклопакета, которая включает в себя наличие в нем нескольких распорок (соответственно и камер).

Пластиковые, вакуумные окна, стеклопакеты… Недостатки и проблемы

В последнее время как в жилых, так и в общественных зданиях, в том числе в образовательных и медицинских учреждениях, стало очень популярным менять имеющиеся деревянные оконные блоки на оконные блоки из поливинилхлоридных (ПВХ) профилей со стеклопакетами. Как правило, это импортные окна различных европейских производителей или окна, произведенные в России по современным западным технологиям.

Бесспорно, так называемые пластиковые окна удобнее, и выглядят они намного более эстетично по сравнению со своими деревянными собратьями. Их легче мыть. Они долговечнее. Для тех, чьи окна выходят на шумные магистрали, зачастую это единственная возможность избавиться от шума, который раздражает днем и не дает спокойно заснуть ночью. Поставив окна со стеклопакетами, многие заметили, что зимой в их жилище стало теплее. И это далеко не полный перечень достоинств новых окон.

Однако наш опыт подсказывает, что наряду с достоинствами у любого товара должны быть и недостатки. Они, безусловно, есть и у пластиковых окон, хотя не так очевидны на первый взгляд, как достоинства.

Начнем с того, что в большинстве жилых домов и во многих общественных зданиях старой постройки предусмотрена только вытяжная искусственная вентиляция. При этом предполагается, что приток воздуха будет осуществляться через неплотности и специальные каналы в оконных рамах. Это значит, что современные герметичные окна из ПВХ-профиля практически приводят к нарушению работы вентиляции, и воздухообмен в помещении прекращается. Говорить же о необходимости притока свежего воздуха, думается, излишне.

Неэффективная вентиляция чревата нарушениями показателей микроклимата в по¬мещении. Надо отметить, что кондиционер (сплит-система) в этом случае не может заменить вентиляцию, так как лишь охлаждает уже имеющийся воздух, а притока свежего воздуха как не было, так и нет.

Далее, стараясь сэкономить, многие из нас делают не все створки окон открывающими¬ся, что ограничивает возможность проветривания помещения и затрудняет мытье окон. Между тем грязные окна — это снижение естественной освещенности. К некоторому ее снижению приводит и несколько большая толщина оконных переплетов у окон из ПВХ-профиля по сравнению с обычными деревян¬ными (кстати, это в первую очередь относится к открывающимся створкам). Здесь, правда, необходимо заметить, что по сравнению со старыми стеклами показатели светопропускания у современных стеклопакетов все же лучше.

К нарушению режима проветривания ведет и то, что, опять же в целях экономии, нередко новые окна делают без фрамуг — открывающихся в горизонтальной плоскости створок в верхней части окна. Фрамуги, в отличие от обычных створок, обеспечивают постоянное эффективное проветривание без сквозняков. Их можно (и нужно) открывать тогда, когда люди находятся в помещении, например во время урока в школе. Так называемое откидное, или фрамужное, открытие обычных створок окна в этом отношении менее эффективно.

Таким образом, понятно, что несоблюдение элементарных санитарно-технических требований при замене оконных блоков может привести к ухудшению освещенности и инсоляции в помещениях, нарушению режима проветривания и нормальной работы вен¬тиляционных систем здания. Как следствие, будет отмечено несоответствие санитарным правилам параметров микроклимата.

В настоящее время имеются специальные клапаны, которые встраиваются в рамы окон или стены, обеспечивая приток свежего воздуха и не ухудшая шумовые свойства, но их установка удорожает монтаж стеклопакета.

Требования к установке пластиковых окон — стеклопакетов в детских учреждениях

Наиболее чувствительны к перечисленным факторам, конечно, дети и подростки. В связи с этим при проведении замены оконных блоков на блоки из ПВХ-профиля со стеклопакетами в детских учреждениях (образо¬вательных, оздоровительных и т.д.) должны выполняться следующие условия. 1. Площадь остекления, площадь, расположение и плоскость открытия открывающихся элементов окон должны быть такими же, как у окон, предусмотренных проектом, по которому было построено здание. Показатели светопропускания у вновь устанавливаемых окон должны быть не меньше, чем у окон, подлежащих замене. 2. В верхней части всех окон обязательно наличие фрамуг, опускающихся в горизонталь¬ной плоскости и оборудованных устройствами для дистанционного открытия (рычагами, шнурами), расположенными на уровне 1,5-1,8 м от пола. Допускается уменьшить число фрамуг, но при этом их суммарная площадь должна быть не менее 1/50 площади пола помещения. 3. В проектной (проектно-сметной) документации должны быть приведены расчеты значений параметров микроклимата и кратности воздухообмена по помещениям образовательного учреждения с учетом замены оконных блоков и показателей теплопередачи вновь устанавливаемых блоков. 4. При отсутствии в помещениях приточной механической вентиляции в окнах предусматриваются специальные вентиляционные клапаны. Их число и сечение должны обеспечивать воздухообмен, предусмотренный проектом (так, для помещений, в которых постоянно пребывают дети, кратность воздухообмена принимается не менее 1,5 объема в час). 5. Все открывающиеся створки окон должны быть оборудованы механизмами, обеспечивающими так называемое зимнее проветривание, то есть делающими возможным неплотное закрытие. 6. На оконные блоки из ПВХ-профиля обязательно наличие санитарно-эпидемиологического заключения, допускающего их использование в общественных зданиях и сооружениях группы «А».

Заметим, что перечисленные рекомендации справедливы и для других объектов — лечебно-профилактических учреждений, иных общественных зданий и помещений, предназначенных для проведения различных массовых мероприятий с большим скоплением людей, и т.п. Проектно-сметная документация на проведение капитального ремонта с заменой оконных блоков, если имеют место отступления от первоначального проекта, по которому было построено здание, подлежит согласованию с территориальными органами Роспотребнадзора.

В статье использованы материалы статьи «Пластиковые, вакуумные окна, стеклопакеты… Недостатки и проблемы » журнала «СЭС» №8(48), 2006

Достоинства вакуумной технологии.

Чтобы получить качественный стеклопакет, свойства которого позволяют его эксплуатировать на протяжении всего срока службы пластикового окна, одной откачки воздуха до состояния вакуума явно недостаточно. Необходимо обеспечить сохранность безвоздушного пространства камер максимально возможное время.

В статье, озаглавленной «история пластиковых окон» уже упоминался тот факт, что срок эксплуатации отдельных оконных ПВХ конструкций превышает сорок, а то и пятьдесят лет. Безусловно, такое количество времени вакуум между камерами стеклопакета не сохранится – срок в пять-семь лет для него считается пределом. Если требуется восстановление вакуумной среды, то необходимо демонтировать стеклопакет и в заводских условиях откачать воздух из камер. Альтернатива этому — его замена на новый. Конечно, можно обойтись и без вакуума в межстекольном пространстве, однако хорошего сохранения тепла от окон с таким дефектом ожидать не следует.

Если проводить сравнение по эффективности, то удерживаемое тепло вакуумного стеклопакета (с двумя стеклами) соответствует возможностям по теплопроводности обычного двухкамерного стеклопакета (с тремя стеклами), без откаченного из камер воздуха до безвоздушного состояния.

Соответственно, при одинаковой теплопроводности однокамерная конструкция обладает меньшим весом, что благоприятно сказывается на требованиях к прочности применяемых в ней материалов.

Вакуум между стеклами

Вакуум является абсолютным изолятором. Общая конструкция вакуумного пакета состоит из двух стекол, распорок (пилларов) высотой 0,15-0,5 мм между ними, герметизирующего контура и газоотводной трубки (штенгеля) для откачки воздуха из полости между стеклами. Стеклянные листы пакета сварены между собой по контуру. Технический вакуум с разряжением не менее 0,0013 ПА (нижнее значение среднего вакуума) обеспечит коэффициент теплопередачи 0,5 Вт/м²•°C, что соответствует требованиям к качественным двухкамерным стеклопакетам. Расчеты и изготовление опытных образцов показали, что однокамерный вакуумный стеклопакет может обеспечивать:

• Светопроницаемость в пределах 90-95% проницаемости однокамерного пакета в зависимости от технологии получения распорок внутри вакуумного пакета.
• Коэффициент теплопередачи — до 0,7-0,72 Вт/м²•°C в зависимости от материала и технологии формирования пилларов. Применение теплоотражающего покрытия одного из стекол увеличивает коэффициент до 0,85.
• Звукопроницаемость на уровне однокамерных стеклопакетов. Хотя вакуум и не проводит звуковые волны, но вставки между стеклами становятся проводниками звуковых волн.

Серьезным плюсом вакуумного стеклопакета является снижение веса в полтора раза и уменьшение толщины более чем вдвое в сравнении со стандартным двухкамерным исполнением.

Перспективы применения вакуумной среды в оконных конструкциях.

Для улучшения теплоизоляционных характеристик стеклопакета, помимо вакуумирования, применяются и ряд других технологий. Например, закачка в межстекольное пространство инертного газа (аргон, криптон), сухого воздуха или шестифтористой серы. Однако именно технология вакуумирования считается наиболее перспективным направлением в деле придания современному окну, будь оно пластиковое, алюминиевое, либо деревянное со стеклопакетом, максимальных теплоизоляционных свойств.

В конце 2011 года в Японии уже была открыта промышленная линия по производству вакуумных стеклопакетов. Сегодня выпуск таких изделий налажен и в ряде европейских стран, но не в России.

Похожие записи
• Как узнать, сколько стекол в стеклопакете. Самостоятельная проверка количества установленных стекол
• Что такое раскладка в стеклопакете
• Трещины на стеклопакете. Причины растрескивания стекла

Используемая древесина

Деревянные изделия в доме — это самое лучшее изо всего, что делает жизнь человека комфортной. Поэтому производит деревянные окна из высококачественной древесины:

— Сосна. Наиболее экономичный материал. Современные технологии изготовления не позволяют блоку деформироваться под влиянием атмосферных осадков и из-за высокой влажности. Сосновые конструкции имеют небольшой вес, что позволяет ставить их в проемы любого размера.

— Лиственница. Обладает свойством высокой устойчивости к гниению и размножению грибка благодаря высокому содержанию смолистых веществ. Также этот материал отличается высоким уровнем огнеупорности.

— Дуб. Специфический подход к изготовлению деревянных окон из дуба значительно повышает стоимость конструкции. Однако с древних времен именно дубовые рамы отличаются высокой износостойкостью, долговечностью и элитной красотой.

— Породы красного дерева. Неповторимая красота фактур, отличные тепло- и звукоизоляционные свойства привлекают внимание к окнам из редких пород дерева: меранти, мербау, махагони, эвкалипта, каслин, балау. Экзотические названия наводят на мысли о безумной дороговизне такого дерева. Но это не так! Компания, используя современные технологии, сумела удешевить производство окон из всех этих разновидностей красного дерева, сохранив их великолепное качество, которое зачастую превосходит даже традиционно восхваляемое качество дуба.

Высокое содержание эфирных масел и природных антисептиков в породах красного дерева не даёт ему впитывать много влаги и тем самым привлекать к себе бактерии и грибки. Трубчатое строение красного дерева помогает изделиям из него выдерживать большие нагрузки и не растрескиваться при этом. Срощенные или несрощенные евробрусы из этих пород чрезвычайно повышают прочность деревянных окон.

Французское остекление. Описание возможностей и достоинств

Обсуждение: 3 комментария

Геннадий:
05.09.2018 в 21:30

При вакууме внутри стеклопакета, на 1 сантиметр квадратный, будет давить атмосфера силой в 1 килограмм. Теперь умножьте это на площадь всего стеклопакета. При 1 метре квадратном, будет 10 тонн, причем с двух сторон. Итого на ваш несчастный скелопакет, будет давить в сумме 20 тонн. При таких давлениях, металл ходит на миллиметры. А стекло хрупкая вещь.) Так что господа, не вешайте людям лапшу на уши.)))

09.09.2018 в 02:16

Черт, мы то думаем — почему селедка в вакуумной упаковке выдерживает 100кг*2 давления? :_) Пересмотрите внимательнее первый ролик

20.11.2018 в 15:00

геныч ты бредишь…. в школу надо было ходить на физику…

Деревянные окна по вашим эскизам

Владея производством, компания держит под жёстким контролем все этапы изготовления оконного бруса и стеклопакетов. Это даёт возможность конструировать окна из дерева всех форм и очертаний, решать все нестандартные задачи. Поэтому если клиенты заказывают изготовление окон по собственным эскизам, квалифицированные мастера готовы исполнить самые сложные заказы — для мощного производства компании нет никаких технологических ограничений. Обширный опыт специалистов поможет учесть в изготовлении заказанных окон все индивидуальные требования клиентов к размерам, форме, фактуре, цвету. Учитывается даже внешний вид здания снаружи и изнутри, чтобы устанавливаемое окно вписывалось в общий стиль. Деревянные окна, которые производятся на заказ, разрабатываются под каждый конкретный вариант. Это обозначает, что в процессе изготовления не будет упущен из виду ни один нюанс: от места установки окна до условий его эксплуатации — сырость дождя, палящее летнее солнце, сильные морозы.

Заботясь об удобстве своих клиентов, компания увеличивает перечень своих услуг — их широкий спектр могут оценить все заказчики продукции. предлагает выезд мастеров на объект, где будут устанавливаться окна, чтобы произвести необходимые замеры и консультации. Услуги по доставке, установке, монтажу (демонтажу) оконных конструкций по Москве и Московской области компания производит в кратчайшие сроки и по низким ценам. Являясь непосредственным производителем окон и сотрудничая с поставщиками без посредников, компания проводит такую ценовую политику, которая удовлетворяет всех клиентов — в т.ч. и с минимальными финансовыми возможностями.

Материалы изготовления

Смотровые окна для вакуумных систем изготавливают из стекла, кварца и сапфира. Стеклянные смотровые окна дешевле других и используются наиболее часто.

Коэффициент светопропускания таких окон — 90%, а длина волн светового излучения 0,32 — 2,6 микрона. Также бывают немагнитные стеклянные окна с уплотнением.

Кварцевые смотровые окна обладают коэффициентом светопропускания 90% для световых волн длиной 0,3-2,5 микрона и для ультрафиолетовых волн длиной 0,2-2 микрона. Уплотнением такого окна является низкотемпературный паяльный сплав.

Коэффициент светопропускания сапфировых смотровых окон составляет более 80%, а длина световой волны 0,3-4 микрона и ультрафиолетовой — 0,25-4,5 микрона. Высокотемпературный сплав используется для уплотнения такого окна.

Обзор вакуумных стеклопакетов

Кандидат наук, бессменный эксперт сайта, реальный, а не абстрактный (в отличие от прочих ресурсов) человек.

Самые большие потери тепла в расчете на 1 м 2 площади приходятся на окна, точнее, стеклопакеты. Так, у стен коэффициент теплопередачи примерно 0,3 Вт/(м 2 *К). Аналогичный показатель стеклопакетов – 1,1-1.3 Вт/(м 2 *К). Поэтому производители окон ищут способы уменьшить потери тепла через оконный проем. В ход идут:

• большое количество камер в стеклопакете;
• использование низкоэмиссионного стекла;
• замена воздуха инертным газом.

Предпринимаемые меры дают результат. Многокамерные стеклопакеты с инертным газом криптоном и k-стеклом повышают энергоэффективность окна – коэффициент теплопередачи снижается примерно до 0,7 Вт/(м 2 *К). В принципе этого достаточно. Но возникает другая проблема: оконная конструкция усложняется, что ведет к сильному росту ее стоимости (способны купить только состоятельные владельцы коттеджей) и увеличению веса стеклопакета и створок, что в свою очередь требует увеличения толщины армирующего металла. Получается заколдованный круг.

Проблему технологи и ученые пытаются решить за счет откачки воздуха из камер стеклопакетов. Дальше всех в этом направлении продвинулась Япония. Есть свои наработки и у Китая. Не отстают от них Россия и Германия.

Редакция сайта StroyGuru решила познакомить своих посетителей с инновационным видом окон и рассказать, что такое вакуумные стеклопакеты, их преимущества и недостатки, перспективы разработки.

Что это и в чем особенность

Потери тепла через стеклопакет обусловлены:

• теплопроводностью твердых материалов;
• конвекцией атомов воздуха;
• электромагнитным излучением.

Теплопроводность. Основная форма передачи тепла – теплопроводность сплошных материалов. Снизить тепловые потери таким путем можно за счет теплоизоляционных материалов или использования полых конструкций.

Конвекция. Второй путь передачи тепла – движение атомов газа (конвекция). Чем они легче, тем быстрее движутся, а, следовательно, передают больше тепла. Получается, что от нагретого стекла воздух быстро передает тепло холодному стеклу.

Уменьшить теплопотери можно двумя путями: закачать в камеры тяжелые атомы газа, такие, как аргон или криптон (медленно двигаются) или вообще убрать воздух: в вакууме тепло не передается конвекционным путем. Подсчитано, что теплопотери уменьшаются линейно с падением давления.

Излучение. Тепловые лучи распространяются в вакууме и воздухе, что наглядно демонстрирует солнце. Задержать излучение может специальное покрытие стекла, которое пропускает свет (короткие волны) и задерживает, точнее, отражает, по принципу зеркала, инфракрасное излучение.

Исследователи решили снизить потери стекла сразу двумя путями: откачать воздух из камер стеклопакета, создав там вакуум и нанести низкоэмиссионное напыление.

При откачке воздуха сразу возникает проблема слипания стекол. Ее наглядно демонстрируют обычные стеклопакеты. Летом, при высокой температуре, стекла, из-за повышенного давления, принимают выгнутый вид. Зимой, вогнутый. Если стекло деформируется при незначительном изменении давления, то, что с ним будет при полном вакууме.

Расчеты показали, что на стекло площадью 1 м 2 приходится нагрузка в 10 т. Поэтому при откаченном из камеры воздухе стеклопакет если не лопнет, то слипнется Эффект пропадает, так как начинает действовать основной путь передачи тепла – теплопроводность. Избежать схлопывания стекла помогают распорки (спейсеры), которые равномерно размещаются в камере стеклопакета.

Идея таких оконных конструкций долгое время витала в воздухе, но конкретного воплощения не находила – стекло было слишком хрупким, не выдерживало давления ветра.

Все изменилось в 2016 году, когда компания «LandGlass Technology Co.Ltd» изготовила вакуумный стеклопакет «LandVac» с повышенной прочностью – поверхностное натяжение превысило 90 МПа. Это означало, что окно способно выдерживать ветровую нагрузку и небольшие по силе удары.

Кроме этого, была предложена гибкая краевая герметизация, успешно противостоящая линейному расширению при перепаде температуры и давления.

Особенность этого окна: много прорывных достоинств и не меньше слабостей. В исследовательских центрах продолжилась работа по борьбе с недостатками. Строители надеются, что через небольшой промежуток времени у них для установки будут долговечные энергоэффективные окна с вакуумным стеклопакетом.

Конструкция вакуумного окна

Вакуумное окно состоит из привычного оконного блока из пластика или дерева и инновационного стеклопакета. Остекление выполнено с помощью двух закаленных противоударных стекол «LandVac» толщиной 4-6 мм, расположенных на расстоянии примерно 0,7 мм. Чтобы стекла не «схлопывались» под атмосферным давлением, между ними ставятся кварцевые распорки или «спейсеры» по-научному. Диаметр прокладок всегда равен ширине камеры.

Герметичность обеспечивает стеклоприпой – специальная стеклянная паста, размягчающаяся при температуре 350 o С. Для повышения теплоизоляционных свойств на одно из стекол наносится низкоэмиссионное покрытие. Его расположение всегда на внутреннем стекле со стороны камеры.

Вакуум в стеклопакете ранее создавался насосами, выкачивающими воздух через пластиковую капсулу, размещенную в слое герметика. Такое решение оказалось не совсем удачным: в течение небольшого времени герметичность нарушалась. Решила проблему откачка воздуха через стекло – капсула после отсоединения насоса всасывается в камеру, упирается в противоположное стекло и намертво перекрывает доступ воздуха внутрь стеклопакета.

Стекло

Используемое стекло не полностью удовлетворяет производителей. В настоящее время сразу в нескольких странах мира ведутся работы по усовершенствованию стекла «LandVac». Исследователи пытаются увеличить его прочность с одновременной придачей свойств i-стекла.

Герметизация

Существующие способы герметизации не позволяют поддерживать вакуум в камере стеклопакета весь срок эксплуатации. При этом не все виды герметизирующего материала имеют низкий коэффициент проводимости тепла. Поэтому поиски новых средств для герметизации торцов ведутся сразу по нескольким направлениям:

• увеличить эксплуатационный ресурс герметика до 25-30 лет при рабочей температуре от -40 o С до +60 o С;
• снизить теплопроводность до приемлемых показателей (0,7-1,1 Вт/(м 2 *К);
• повысить упругость – позволяет предотвращать возникновение трещин при увеличении нагрузки на кромки стекол.

Спейсеры

Распорки в камерах могут быть металлические и кварцевые. Металлические с расстояния 1 м видны, кварцевые сложно заметить с близкого расстояния. Расположены спейсеры в шахматном порядке на расстоянии 30-40 мм друг от друга. По подсчетам специалистов занимают менее 0,1% площади. Поэтому существенного влияния на теплопроводность и видимость не оказывают.

Плюсы и минусы вакуумных стеклопакетов

Новая технология только пробивает себе дорогу на рынок оконных конструкций. Поэтому у нее много слабых сторон. Но имеющиеся преимущества дают надежду на прекрасные перспективы вакуумных окон в будущем.

• рекордно низкий коэффициент теплопроводности – 0,5 Вт/(м 2 *К);
• прекрасная шумоизоляция – эффективно блокируются звуковые волны средней и низкой частоты (воспроизводят строительная и дорожно-транспортная техника). В результате уровень шума снижается на 39 дБ, что на 10 дБ больше по сравнению с обычным стеклопакетом;
• увеличивается светопропускная способность оконного проема за счет меньшего количества стекол в стеклопакете;
• уменьшается вес оконной конструкции – армирующий металл может быть тоньше;
• нет дистанционной планки, что делает конструкцию легче. Кроме того исчезает мостик холода, а с ним и запотевание стекла;
• створка становится легче (меньше камер), что увеличивает эксплуатационный ресурс фурнитуры.

• хрупкость конструкции. Даже закаленное стекло LandVac, специально разработанное для вакуумных стеклопакетов, не обладает той прочностью, которое имеется в обычном остеклении. Технологи продолжают работу в этом направлении;
• проблемы с герметизацией. Достаточно малейшей микротрещины, чтобы вакуум исчез;
• реальный срок службы около 8 лет. Затем замена стеклопакета или повторная герметизация;
• тонкое остекление не гармонирует по размерам с рамой. Поэтому окно смотрится непривычно;
• высочайшая цена из-за сложной технологии изготовления – пока такие окна могут позволить себе состоятельные люди.

Перспективы

Полученные характеристики энергосберегающих вакуумных окон дают основание утверждать: поставленная перед учеными задача успешно решена. Сейчас все усилия исследователей будут направлены на решение частных вопросов: увеличение прочности стекла и поиски новых способов герметизации.

Если результаты исследований позволят увеличить эксплуатационный ресурс таких окон до 25-30 лет, то у технологии впереди блестящее будущее. Увеличение объемов производства непременно положительно скажется на стоимости – она будет неуклонно снижаться. Ведь сейчас в цене вакуумных стеклопакетов заложена не только себестоимость изготовления, но и затраты на научно-исследовательские работы. А они значительные.

Нужно отметить и еще один важный момент: производители оконных профилей активно занялись разработкой рам для инновационного остекления. Если и эта проблема будет решена, то в скором будущем новые виды окон станут вытеснять традиционные пластиковые и деревянные оконные блоки.

Заключение

В настоящее время промышленное изготовление вакуумных окон сдерживается существующими недостатками. После их преодоления выход на массовое производство неизбежен – слишком высокая эффективность инновационной конструкции.