Применение низко эмиссионных пленок на окнах

Возможно применение на любом производстве или в жилищной сфере.

Аннотация

С целью повышения эффективности использования тепловой энергии в здании и уменьшения тепловых потерь через оконные блоки, рекомендуется применение низкоэмиссионных энергосберегающих оконных пленок.

Применение данного энергосберегающего мероприятия имеет ряд преимуществ по сравнению, например, с мероприятием по замене окон на энергосберегающие (с К, И-покрытиями), а именно:

• Не требует больших капитальных затрат, возникающих при замене окон, поскольку пленка наклеивается на окно изнутри помещения.
• Исключаются дополнительные затраты на транспортировку, монтаж.
• Пленка является солнцезащитной пленкой селективного типа, т.е. пропускает видимый свет и отражает инфракрасное излучение, в том числе и тепловое.
• Удерживание стекла в раме в случае разбиения или взрыва, уменьшая тем самым вероятность человеческих жертв и защищая имущество.

Поскольку покрытием пропускается лишь электромагнитное излучение видимого диапазона, для всех остальных каналов (оптического, акустического, радиочастотного и электронно-оптического) пленка является фильтром.

Предлагаемое техническое решение

Предлагается наклеить на окна специальную прозрачную пленку толщиной 35–50 микрон с нанесенным на неё специальным теплоотражающим покрытием. Тип покрытия и его толщина определяют интенсивность пропускания видимого света и отражение инфракрасного теплового излучения.

Прозрачные слои диэлектрика обеспечивают защиту металлического слоя от окисления, а также выполняют просветляющие функции.

В результате установки лишь одной пленки в межстекольном пространстве не просто отсекаются очень большие (70%) потери тепла из-за излучения, но также уменьшается конвекция.

Это в совокупности позволяет увеличить сопротивление оконной конструкции теплопередачи на 50%. Незначительный вес и нормативная светопрозрачность в целом дополняют технические характеристики этой технологии.

Селективное качество приобретено благодаря низкоэмиссионному покрытию пленки, отражающему тепловые лучи в сторону их излучателя (зимой – в сторону помещений, летом – в сторону улицы), что значительно снижает расходы на отопление зимой и на кондиционирование летом. Другими словами, покрытие оставляет тепло там, где его больше. Чем ниже эмиссионная способность стекла, тем выше его энергосберегающие свойства (Рисунок 1).

Пленки можно устанавливать без ограничения на существующее остекление без демонтажа стекол из рам, а также на стекла – заготовки стеклопакетов. Технические характеристики пленки представлены ниже (Таблица 1).

Рисунок 1 – Принцип работы низкоэмиссионной пленки

Таблица 1 – Технические характеристики низкоэмиссионной пленки

Наименование	Значения
Пропускание солнечной энергии, %	22
Отражение солнечной энергии, %	36
Поглощение солнечной энергии, %	42
Пропускание видимого света, %	32
Отражение видимого света, %	35
Коэффициент затенения	0,35
Сокращение УФ-света, %	99,9
Доля общего сокращения солнечной энергии, %	69
Коэффициент эмиссии	0,33

Процесса конвекции в принципе избежать невозможно, но можно предотвратить инфильтрацию холодного воздуха в межстекольное пространство, для этого применяют современные качественные стеклопакеты.

Следует отметить, что снижение потерь теплопроводностью и конвекцией дает незначительный эффект, т.к. основная доля теплопотерь происходит за счет теплового излучения.

Между двумя стеклами в традиционном однокамерном стеклопакете теплопередача осуществляется примерно на 2/3 путем теплоизлучения и на 1/3 – теплопроводностью и конвекцией.

Технический расчёт

Количество тепла теряемое через 1 м2 обычного стеклопакета, Гкал/м2

где   – коэффициент теплоотдачи внутренней и наружной поверхностей окна, Вт/(м2·°С);

Rо  – термическое сопротивление существующих окон, м·°С /Вт;
Согласно распределению потерь тепла, потери на излучение составляет, Гкал/м2

Общие потери тепла через 1 м2 окна составляют, Гкал/м2

Экономический эффект применения низкоэмиссионной пленки основан на снижении потерь тепла излучением. Данные потери снижаются пропорционально коэффициентам эмиссии.

Таким образом, применяя данный коэффициент снижения, к расчету потерь тепла через окна, вычислим потери тепла через 1 м2 окна при применении низкоэмиссионной пленки, Гкал/м2

 

Экономический эффект данного мероприятия составляет, Гкал

 

где F – площадь остекления, м2;

Годовая экономия в денежном выражении, тыс. руб

где     – тариф на тепловую энергию, руб/Гкал.

Следует отметить, что в данном случае экономический эффект рассчитан только на экономии тепловой энергии в холодный период года, но низкоэмиссионные пленки позволяют также экономить и на кондиционировании помещений летом.

В нашем случае, кондиционирование не производится, однако в случае если в помещении имеются кондиционеры – необходимо учитывать и этот эффект.

Выводы

Данное мероприятие рекомендуется для внедрения, т.к. позволяет при минимальных инвестиционных вложениях повысить сопротивление теплопередачи ограждающий конструкцией между помещением и улицей и существенно повышает комфорт в помещениях, уменьшают конвективные потоки в помещениях вблизи окон.

Практическое применение

Подобное мероприятие было предложено к реализации на машиностроительном предприятии, расположенном  в г. Санкт-Петербурге (потребление энергоресурсов за 2010 год составило 6 тыс. т.у.т. в том числе тепловой энергии 22 тыс. Гкал/год).

В ходе проведенного энергетического обследования предприятия было выявлено, что площадь остекления составляет порядка 1 000 м2.

Исходные условия и допущения:

1. Температура воздуха внутри помещения:   °С (средняя температура согласно ГОСТ 30494-96 «Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях»);

2. Температура наружного воздуха:   = - 18 °С (средняя за отопительный период, согласно СНиП 23-01-99* «Строительная климатология» для г. Санкт-Петербург);

3. Продолжительность отопительного периода: N=220 суток (согласно СНиП 23-01-99* «Строительная климатология» для г. Санкт-Петербург);

4. Коэффициент термического сопротивления окна:

   -

   (деревянное окно с двойными рамами);

5. Коэффициент теплоотдачи:

   -

   (с внутренней стороны окна в сторону помещения);

   -

   (с наружной стороны окна в сторону улицы).

   Коэффициент теплоотдачи от поверхности в окружающую среду зависит от многих факторов: скорости потока, направления потока относительно поверхности, плотности воздуха, удельной теплопроводности воздуха, геометрических размеров поверхности, ее физических характеристик.

6. Тариф на тепловую энергию за базовый 2011 год: Т=1 150 руб/Гкал.
   Количество тепла теряемое через 1 м2 обычного стеклопакета

Согласно распределению потерь тепла, потери на излучение составляют

Общие потери тепла через 1 м2 окна составляют

Экономический эффект применения низкоэмиссионной пленки основан на снижении потерь тепла излучением. Данные потери снижаются пропорционально коэффициентам эмиссии.

Таким образом, применяя данный коэффициент снижения, к расчету потерь тепла через окна, вычислим потери тепла через 1 м2 окна при применении низкоэмиссионной пленки

Экономический эффект данного мероприятия составляет

Годовая экономия в денежном выражении, при тарифе на тепловую энергию 1 150 руб/Гкал составляет

На данном предприятии, при указанных условиях - мероприятие окупается за