Низкоэмиссионное стекло

В летнее время года теплосберегающее покрытие отражает солнечную тепловую энергию с внешней стороны, препятствуя проникновению тепла внутрь помещения. Покрытие толщиной в несколько сотен ангстрем, обладает свойствами светового фильтра, прозрачно для человеческого глаза, визуально стекло с теплосберегающим покрытием, ничем не отличается от обычного прозрачного стекла. Применяется обычно в качестве внутреннего стекла в стеклопакетах, покрытием внутрь межстекольного пространства. Это нагревает внутреннюю поверхность, что уменьшает конденсацию и конвекцию, вызванную разностью температур. Применение низкоэмиссионного стекла заметно сокращает теплопотери, позволяя экономить на обогреве помещений.
Низкоэмиссионное (энергосберегающее) стекло

Характеристикой энергосбережения является излучательная способность стекла.Под
излучательной способностью стекла (эмиссией) понимают способность стеклянной поверхности отражать длинноволновое, не видимое человеческим глазом тепловое излучение, длина волны которого меньше 16000 Нм. Эмисситент поверхности (Е) определяет излучательную способность стекла (у обычного стекла Е составляет 0.83, а у селективных меньше 0.04) и, следовательно, возможность как бы отражать обратно в помещение тепловое излучение.

Причина возникновения излучения кроется в движении свободных электронов атомов, находящихся на поверхности стекла, и плотности движущихся электронов. Далеко не все металлы, хорошо проводящие электрический ток, обладают свойством отражать длинноволновое тепловое излучение. Следовательно, чем ниже эмисситент, тем меньше потери тепла. При этом стекло с оптическим покрытием ,имеющим значение эмисситента Е=0.004, отражает обратно в помещение свыше 90 % тепловой энергии, уходящей через окно.

В настоящее время для этих целей используется два типа покрытий : так называемое К-стекло (Low-Е) - твердое покрытие и I-стекло (Double Low-E) мягкое покрытие.

Первым шагом в выпуске энергосберегающего стекла явилось производство К-стекла. Для придания Флоат-стеклу теплосберегающих свойств непосредственно при изготовлении, на его поверхности методом химической реакции при высокой температуре (метод пиролиза) создается тонкий слой из окислов металлов InSnO2, который является прозрачным, и в то же время обладает электропроводностью. Известно, что электропроводность напрямую связана с излучательной способностью Е поверхности. Величина излучательной способности простого стекла составляет 0.84, а у К-стекла обычно около 0,2.

К-стекло стало ведущим в Европе благодаря своему нейтральному цвету, исключительной теплоизолирующей способности и простоте обработки. Стекло может применятся повсюду, где необходимо достичь малого расхода энергии при малой потере тепла. К-стекло применяется обычно в качестве внутреннего в стеклопакетах, причем покрытие обращено в сторону межстекольного пространства Это нагревает внутреннюю поверхность, что уменьшает конденсацию и тягу, вызванную разностью температур. К-стекло может быть закалено и ламинировано.

Преимущества 

• улучшает теплоизоляцию/сокращает потери тепла, затраты на отопление;
• оптимизирует солнечное тепло;
• уменьшает конденсацию;
• уменьшает холодное излучение и тягу;
• пропускаемость и отражение нейтрального цвета;
• высокая светопропускаемость;
• возможность остекления вместе с солнцезащитным стеклом.

К-стекло похоже на обычное прозрачное стекло. Покрытие прозрачное, нейтрального цвета и его влияние на светопропускаемость и отражение едва заметно.
Мощность теплоизоляции
К-стекло предназначено для сокращения особенно тепловой потери через окно. Покрытие пропускает коротковолновую солнечную энергию в помещение, но не пропускает наружу длинноволновое тепловое излучение, например, от отопительного прибора.

Объем тепловой потери, U (Вт/м2:К) 

• Обычное прозрачное стекло ..... 5.4
• Двойное стекло ..... 2.8
• К-стекло ..... 1.9
• При заполнении стеклопакета аргоном ..... 1.6

Следующим значительным шагом в производстве теплосберегающих стекол стал выпуск I-стекла которое по своим техническим характеристикам превосходит К-стекло. Различие между К-стеклом и I-стеклом заключается в коэффиценте излучательной способности, а также технологии его получения.

Получение I-стекл предусматривает нанесение на его поверхность низкоэмиссионных оптических покрытий (на основе оксидов металлов). Эта технология требует использования высоковакуумного оборудования с системой магнетронного распыления. Покрытие толщиной в несколько сотен ангстрем, обладающее свойствами светового фильтра, прозрачно для человеческого глаза, хорошо пропускает солнечный свет и отражает тепловое излучение обратно внутрь помещения.
Использование стеклопакетов с I-стеклом позволяет не только существенно повысить комфорт в помещении, но и добиться снижения энергозатрат. В течение отопительного сезона эффект от окна средних размеров, застекленного стеклопакетом с I-стеклом эквивалентен сжиганию 120 кг жидкого топлива. Основным недостатком I-стекол является их сравнительно пониженная абразивная стойкость по сравнению с К-стеклом, что представляет некоторое неудобство при их транспортировке, но учитывая, что такое покрытие находится внутри стеклопакета, это не сказывается на его эксплуатационных свойствах.

«Твердое» покрытие ("Hard coating" - англ.)

Покрытие на основе оксида олова SnО2:F, называемое иначе "полупроводниковым покрытием". Стекла с таким покрытием, как правило, обозначаются в специальной литературе термином "k-стекло". Наносится непосредственно на одной из стадий производства флоат-стекла, пиролитическим методом на горячую поверхность стекла в момент его изготовления (так называемая технология "on-line" - англ, "на линии") за счет химической реакции пиролиза (разложения вещества под действием высоких температур). Во время этой реакции слой оксида олова оседает на поверхность горячего стекла, становясь неотделимой его частью. При этом образуется крепкое и прочное металлическое покрытие, обладающее химической, механической и термической стойкостью, равноценной стеклу без покрытия. Твердые покрытия устойчивы к воздействию погодных условий и выдерживают воздействия температур до 620°С. Стекло с «твердым» покрытием называется «К-стекло» (Пилкингтон), «Эко Плюс» (Сан-Гобен).

«Мягкое» покрытие ("Soft coating" - англ.)

Покрытие на основе серебра - Ag, обозначаемое в литературных источниках как "i-стекло". Наносится на готовое флоат-стекло методом ионно-плазменного напыления в вакууме (технология "off-line" - англ, "вне линии") и удерживается на нем силами молекулярного взаимодействия. Состоит из нескольких тонких слоев, выбор которых зависит от требуемых характеристик остекления: излучательной способности, светопропускания, а также оптических свойств - удаления нежелательного отражения.
В отличие от "твердых" покрытий, "мягкие" ограниченно устойчивы по отношению к погодным и температурным воздействиям. Однако при установке в стеклопакете покрытием в сторону воздушной камеры обладают долговечностью, сопоставимой с "твердыми" покрытиями. Принципиальный состав слоев "твердого" и "мягкого" покрытий приведен на рисунке внизу. Стекло с «мягким» покрытием называется "Low Е" (Пилкингтон), "Planibel Plus" (Главербель), "Planiterm Futur" (Сан-Гобен).

Рис. 1. : Состав слоев современных низкоэмиссионных покрытий:
1 — флоат-стекло; 2 — слой Na+, блокирующий диффузию; 3 — слой оксида олова SnO2: F; 4 — адгезионный слой; 5 — блокирующие (фиксирующие) слои; 6 — слой серебра; 7 — покрывающий слой