Тепловое зеркало. Устройство и применение. Свойства и особенности

Тепловое зеркало – это название технологии, используемой в производстве энергосберегающих окон. Данный вид остекления является прозрачным для видимого света, но при этом эффективно отражает инфракрасное излучение, передающее тепло.

История появления

Технология теплового зеркала изначально разрабатывалась для космической отрасли. Ее использовали для покрытия скафандров космонавтов с целью предотвращения потери тепла, а также повреждение глаз в открытом космосе опасным спектром солнечного излучения. Разработка технологии велась в Массачусетском технологическом институте (США). В начале семидесятых годов достижение военно-космической отрасли были делегированы частной компанией, которая внедрила их в гражданское остекление.

Как устроено тепловое зеркало

Данная технология остекления считается самой перспективной и одной из наиболее эффективных в плане сохранения тепла. Однако, в связи с действующими патентами ее использование не доступно широкому кругу компаний, занятых производством окон. По этой причине остекление с теплым зеркалом встречается редко.

По эффективности сохранения тепла окна с тепловым зеркалом толщиной всего 24 мм приравнивается к кирпичной стене сечением 51 см. Фактически оно является двухкамерным стеклопакетом. При этом в нем используются только два стекла. В пространстве между ними растягивается специальная мембрана, разделяющая его на две камеры. Благодаря этому толщина окна с тепловым зеркалом соответствует обыкновенному бюджетному однокамерному стеклопакету.

Главной деталью такого окна является применяемая мембрана. Она представляет собой полиэтилентерефталантную пленку. Ее толщина составляет всего 75 мкм. На нее наносится низкоэмиссионное напыление. Оно покрывается слоями в количестве от 6 до 12. Сечение каждого слоя равно атому. Благодаря этому для человеческого глаза такое стекло не выглядит тонированным. Оно отлично пропускает солнечный свет.

В качестве напылителя на пленку используются различные материалы. В слоях чередуются диэлектрики и металлы. Использование последних необходимо для нормального прохождения электромагнитных волн. На мембрану напыляется золото, серебро, оксид индия. Количество слоев используемого напыления отличается, благодаря чему тепловое зеркало может иметь различные свойства. Для отличия между окнами применяется маркировка, отображающая светопропускающую способность в цифровом выражении.

Пространство в двух камерах разделенных мембраной заполняется тяжелыми газами, такими как аргон или криптон. Благодаря этому не происходит прогрев полости внутри окна от контактирующего с помещением или улицей стекла. Сочетание двух технологий повышает эффективность окон.

Свойства окон с тепловым зеркалом

Применяемая в окнах мембрана способствует наделению стеклопакетов рядом свойств. Для них характерно:

• Снижение потери тепла зимой на 60-70%.
• Уменьшение нагрева поверхностей внутри помещения от солнечного света, что позволяет экономить на кондиционировании до 30% электроэнергии.
• Поддержание равномерной температуры по всему помещению.
• На 20% меньшая склонность к внутреннему запотеванию.

Если рассматривать свойство теплового зеркала при направлении солнечного света с улицы, то можно отметить полное гашение ультрафиолетового излучения. Оно не проникает внутрь помещения. Благодаря этому попадающий через мембрану свет не вызывают выгорание поверхностей обоев, мебели и т.д. Естественное освещение становится холодным и более безопасным для живых организмов. При этом в помещении пропускается весь видимый спектр света, воспринимаемый человеческим глазом. Кроме того происходит частичное отражение теплового и солнечного излучения. Именно благодаря этому помещение летом нагреваются меньше, оно не нуждается в зашторивании окон или закрывании жалюзи.

С внутренней стороны окно работает также эффективно. Инфракрасное излучение проходит через стекло, после чего попав на мембрану отражается обратно. Именно благодаря этому возле окна не ощущается холода. Возле него так же тепло, как под стеной. Это можно оценить посмотрев на стекло через тепловизор.

Использование мембраны положительно влияет на звуковую изоляцию окна. С ней звук проходит на 35% хуже, чем в обыкновенных однокамерках из двух стекол. Конечно, многокамерные стеклопакеты имеют лучшую изоляцию, чем тепловое зеркало, но они весят больше и имеют значительную толщину. Поскольку в большинстве случаев звукоизоляция является второстепенным свойством, уступающим по важности теплоизоляции, то ее можно упускать.

Однако свойство окна отражать ультрафиолетовые лучи можно назвать спорным достоинством. Считается, что это облучение обладает бактерицидными свойствами. Если стекло его не пропускает, то живущие в помещении бактерии смогут беспрепятственно развиваться. В защиту теплового зеркало можно сказать, что даже ультрафиолет проникающий через обыкновенные окна не обладает столь сильной уничтожающей способностью как открытые солнечные лучи, не пропущенные через стекло.

Сфера использования

Окна с тепловым зеркалом могут использоваться повсеместно. При их выборе нужно учитывать, что они практически не пропускают ультрафиолетовое излучение, что в одних случаях хорошо, а в других плохо. Оно является важным для растений, поэтому любители выставлять вазоны с цветами на подоконник смогут заметить, что те растут хуже, чем под освещением через обычные окна, пропускающие 70% ультрафиолета.

Отражение ультрафиолетовых лучей очень важно для окон в музеях, где экспонаты могут выцветать под его влиянием. В первую очередь от УФ излучения страдают краски на картинах. Также оно вредно для мебели, благодаря чему окна с тепловым зеркалом часто устанавливаются в мебельных салонах. Они идеальны для магазинных витрин, так как выставленные на них товары не выгорают.

Считается, что тепловое зеркало позволяет экономить на отоплении и кондиционировании настолько эффективно, что окупаемость окон происходит за 3-5 лет. В расчет даже не принимается исключение необходимости замены выгоревших ковров, обоев и мебели, что тоже помогает экономить. Благодаря таким свойствам окна с тепловым зеркалом целесообразно устанавливать в жилых и офисных помещениях.

Для маленьких квартир более предпочтительными являются именно окна с тепловым зеркалом. Они пропускают только холодный свет, не разогревая поверхности внутри помещения. Это исключает необходимость использования темных штор или жалюзи, поэтому комнаты освещаются лучше, что способствует их визуальному увеличению. При использовании обыкновенных окон летом их лучше зашторивать, создавая полумрак, визуально преуменьшая пространство.

Многочисленные научные исследования подтвердили, что тепловое зеркало действительно является эффективным средством совершенствования окон. Оно уменьшает теплопотери и перегрев помещения на протяжении всего года. То, что технология изготовления тепловой мембраны принадлежит только компании Southwall Technologies, не позволило ей распространиться очень широко.  Хотя она и существует уже порядка 50 лет.

Похожие темы:

• Метаматериалы. Виды и устройство. Работа и применение
• Окна батареи. Прозрачные солнечные батареи. Работа и применение
• Смарт стекло. Применение и работа. Технологии электрохромизма