О роли самоклеящихся архитектурных плёнок в экономии энергоресурсов

Минувший XX век характерен не только выдающимися открытиями в самых различных областях науки и техники, стремительным ростом добывающей и перерабатывающей промышленности, но и экспоненциальным ростом потребления всех видов энергоресурсов. А проблемы эффективного использования энергоресурсов, потребляемых во все возрастающем количестве во всех странах мира, становится первоочередной задачей, от решения которой зависит не только уровень жизни людей, но и возможность существования человечества. И речь идет не только об использовании не возобновляемых энергоресурсов, таких как нефть, уголь, природный газ. Есть и альтернативные источники энергии – атомная, солнечная, энергия ветра, а также возобновляемые источники – древесина, которую можно сжигать в топках и использовать в газогенераторах, свекла и сахарный тростник, из которых можно получать сахар и перерабатывать его в спирт, но этого будет недостаточно даже для поддержания существующего уровня потребления энергии.

Исчезновение нефти, угля и природного газа приведет к тяжелейшему кризису. Нам (или нашим потомкам) придется отказаться от личных автомобилей, жить скромно, вспомнить лошадок, парусники, паровозы и т.д.
Но это еще не самое страшное. Сейчас никому не нужно объяснять, что такое «парниковый эффект». Сжигание миллиардов тонн нефти и угля, триллионов кубометров газа приведет не только к запредельному росту содержания в атмосфере таких веществ, как оксиды азота и углерода, сероводорода, бензпирена и десятков других вредных веществ, но и к повышению среднегодовой температуры, общему потеплению климата.

А вот повышение температуры всего на несколько градусов вызывает таяние полярных льдов, затопление суши и явления, сопоставимые с картинами апокалипсиса. Мы не обладаем точными данными по мировому ежегодному потреблению энергоресурсов. Подробней рассмотрим, как обстоят дела в России. По данным Министерства промышленности науки и технологии РФ, в России на поддержание теплового, светового и воздушного комфорта в зданиях, ежегодно расходуется 250 млн. тонн условного топлива. (Тонна условного топлива – Т.У.Т. – мера энергии, равной 7 миллиардам калорий или количеству тепла, выделяемого при сгорании 1 тонны качественного угля, либо 0,7 тонны нефти). 200 млн. Т.У.Т. расходуется на отопление. Из них в жилом фонде ежегодно расходуется 90,0 Т.У.Т. Энергопотребление на отопление в России в расчете на одного жителя в три раза выше, чем в среднем в мире. Что касается Москвы и Санкт-Петербурга, то на отопление зданий уходит не менее 40% бюджетных расходов.
В данном разделе мы не будем говорить об улучшении теплоизоляции зданий. Область наших интересов – окна. Установлено, что наибольшее количество тепла из зданий теряется через окна из-за энергопроницаемости стекла. Доля теплопотерь через окна составляет 30 – 60% (в зависимости от площади остекления). Установлено, что около 10% энергии, расходуемой в России на отопление, теряется через оконные проемы, а это 20 млн. Т.У.Т. в год!

Хочется вспомнить важную деталь, о которой говорил в свое время глава МЧС РФ Сергей Шойгу: «Среди факторов, которые могут негативно повлиять на техногенную обстановку в стране, следует отметить в первую очередь износ основных фондов». Наверное, не многое изменилось и в наше время. Основные фонды РАО ЕЭС, стоимость которых исчисляется сотнями миллиардов долларов, изношены и, наивно думать, что их удастся обновить в кратчайшие сроки даже за счет увеличения тарифов на электроэнергию.

Нагрузка на ЕЭС ежегодно возрастает на 5%. Не желая никого пугать, ООО «СОЛАРТЕК» предлагает свой вариант снижения нагрузки на энергосистемы, не требующей ни капитальных вложений, ни модернизации устаревшего оборудования. При массовом применении предложенного нами способа можно уменьшить расход энергии не менее чем на 30-40% не только зимой, но и – внимание! - летом, когда, как заявил один из чиновников, включение кондиционеров способно вызвать перегрузку сетей и не одну технологическую катастрофу.

В настоящее время в большинстве развитых стран мира сопротивление теплопередаче наиболее массовых окон составляет 0,65 м2 °С/Вт, в России в массовом строительстве используются окна с сопротивлением теплопередаче 0,35 м2 °С/Вт. Резервы повышения сопротивления теплопередаче в массовом строительстве велики – это применение низко эмиссионных стекол с коэффициентами эмиссии 0,04-0,18, заполнении светопроема газонаполненными и двухкамерными стеклопакетами. Но вот как быть с существующим остеклением, количество которого до сих пор в стране по разным оценкам составляет до 1,5 миллиардов квадратных метров. А в подавляющем большинстве случаев это не стеклопакеты, а спаренное остекление в деревянных рамах. А ведь на это остекление приходится не менее 90% тепловых потерь. Заменить это остекление в одночасье невозможно даже теоретически. Менять его вместе со сносом ветхого жилищного фонда — это десятки, если не сотни лет. Однако, при ближайшем рассмотрении положение не так уж и мрачно. Есть способ, хотя и не радикально, но все-таки существенно, уменьшить теплопотери через существующие окна, естественно, что в применении этого способа необходимо привести в порядок рамы, улучшить стекла, ликвидировать щели, заменить при необходимости фурнитуру и гарнитуру окон. А это, согласитесь, не очень большие расходы по сравнению с ожидаемым эффектом.

Далее о самом способе. За последние 15 - 20 лет в различных системах остекления начали применяться так называемые оконные самоклеящиеся пленки. Эти пленки изготавливаются на основе из полиэтилентерефталата (полиэфира, лавсана). С помощью этих пленок изначально создавалось взрывобезопасное и ударопрочное безосколочное антивандальное остекление, окрашенные и зеркальные пленки позволяют улучшать комфорт проживания, создавать необычные дизайнерские решения интерьера и экстерьера зданий, обеспечить условия односторонней видимости. Кроме того, пленки серии STR, STP, отражая от 70 до 90% солнечного тепла в ИК - диапазоне от 700 до 2500 нм, позволяют снизить в 3-5 раз нагрузку на кондиционеры в жаркое время года.
Проблемы экономии энергии не замыкаются только на сохранение расхода топлива на отопление. В нашей стране, занимающей 1/6 часть суши, большая территории находится в зоне с резко континентальным климатом. А это значит, что 30-40 градусные морозы зимой сменяются на 30-40 градусную жару летом. Едва отогревшись после зимней стужи, мы тратим значительные средства на приобретение кондиционеров и на их эксплуатацию.

При этом мы в полной мере ощущаем, во что обходится нам второй закон термодинамики, который гласит: нельзя передать тепло от холодного тела к теплому, не затратив при этом работу. Чтобы не вдаваться в подробности, достаточно сказать, что одна калория холода стоит в четыре раза дороже одной калории тепла, причем самый простой кондиционер стоит на порядок дороже самой сложной печи. А ведь в компрессорах, являющихся неотъемлемой часть бытовых приборов и промышленных кондиционеров, в качестве рабочего тела используются фреоны, или, как их сейчас называют у нас, хладоны. А эти газы несут ответственность за разрушение озонового слоя и образование озоновых дыр в атмосфере, что чревато гибелью всего живого. Как говорят, час от часу не легче: куда ни кинь, всюду клин. Однако не все так ужасно. Попробуем разобраться, почему же летом в помещении жарко. Ведь ночью прохладно, днем жарко, но толстые стены домов за ночь не успеют остыть, а за день прогреться, и, если бы не было окон, в помещении сохранялась бы температура, мало отличающаяся от среднесуточной (летом 20-22 градуса в наших широтах – благодать, да и только). Значит дело в окнах! А вот площадь остекления у нас большая, и с каждым годом становится все больше. Вспомните, как прохладно в жару в сельском доме с небольшими окошками и как жарко в вашем помещении с окнами во всю стену.

Казалось бы, чего проще: завесь окно, и будет прохладно. Но не стоит обольщаться. Во - первых, занавески для инфракрасного излучения солнца (а с этим излучением на Землю передается более половины тепла, излучаемого солнцем) практически прозрачны и способны лишь задерживать какую-то часть видимого света. Жалюзи – не прозрачны, но под действием солнечного света разогреваются до температуры 40 и более градусов и прогревают воздух в помещении за счет конвекции. Вдобавок к этому при закрытых жалюзи и задернутых занавесках нужно включить свет, а электросветильник и светит, и греет, расходуя при этом электроэнергию. Не правда, ли картина, нарисованная нами, не вдохновляет. А ведь есть очень простой выход из создавшегося положения.

Существенное ослабление энергопотребления в жаркие дни может быть осуществлено за счет применения современных энергосберегающих технологий. В частности, повышение солнцезащитных свойств светопрозрачных конструкций (остекления) в зданиях – это одно из наиболее эффективных мероприятий по уменьшению бесполезных расходов энергии.

Благодаря земной атмосфере солнечное излучение заключено в диапазоне длин волн 0,3 – 3,0 мкм, в котором обычное стекло на 80-90% прозрачно. Из-за этого светопропускающая часть обычных окон, состоящих из любого числа стекол и воздушных зазоров, принципиально не может предотвратить радиационный обмен энергией между помещениями и улицей. Поэтому в нашем российском климате зимой через каждый квадратный метр окна из помещения уходит примерно 100Вт, а в жаркий летний период приток тепла через квадратный метр окна достигает 30Вт. Ситуация резко ухудшается, когда в жаркий день в окно светит солнце.

Как известно, солнечное излучение приносит на поверхность земли 1400 Вт/м2.

Площадь остекления в современных городских зданиях большая, и с каждым годом становится все больше. При средней площади остекления в комнате 2,5 кв. метров в комнату попадает 2000 Вт избыточной энергии, нагревающих поверхность предметов и температура воздуха поднимается до 50-80С. Удалить эту энергию из помещения естественным способом невозможно, так как на улице температура достаточно высока. Парадокс ситуации заключается в том, что чем выше теплоизолирующие свойства современных конструкций, тем сильнее нагревается помещение в солнечный день.

С перегревом помещения может справиться только кондиционер, но для этого требуется в 4 раза больше мощности, то есть 8 кВт. Если учесть все помещения в Москве и Санкт-Петербурге, оснащенные кондиционерами (примерно 1 миллион), то пиковая нагрузка, возникающая в жаркий солнечный день, достигает огромной величины – 8 миллиардов Ватт. Такая пиковая нагрузка, вызванная одновременным включением кондиционеров, вполне способна, вызвать перегрузку сетей и аварию в электросетях мегаполиса.

Практически единственный путь существенного снижения нагрева помещения солнечным излучением через окна – это применение специальных солнцезащитных покрытий.

Специальные солнцезащитные покрытия предназначены для того, чтобы видимая (оптическая) часть спектра (длины волн 400 – 700нм) проходила через покрытие, а инфракрасная (тепловая) часть спектра отражалась.

Такие пленки, установленные на стекла, отражают до 90% солнечного излучения, эффективно (до десяти раз) снижая излучательную составляющую теплового потока в помещение. Поскольку эта составляющая представляет собой 70% общего потока, то общий поток снижается примерно в три раза, уменьшая тем самым потребляемую кондиционером мощность в 3 раза.

Теоретические и экспериментальные данные подтверждают реальные возможности существенного (не менее, чем в два-три раза) повышения солнцезащитных свойств окон в существующих жилых, офисных и промышленных зданиях за счет применения оконных самоклеящихся пленок.

Ясно, что особенно такие покрытия нужны в окнах, выходящих на юг.

В окнах новых строящихся зданий можно применять как пленку, так и стекло с солнцезащитным покрытием. Но в уже существующих зданиях, заменить старое остекление в одночасье невозможно даже теоретически. Для этого разработано множество конструктивно-технологических решений монтажа пленки в уже существующих окнах. Наиболее популярный способ: полимерные оконные пленки с солнцезащитным покрытием с помощью оптического клея устанавливаются на остекление оконных проемов любого типа без демонтажа стекол из рам. Таким образом, пленки с солнцезащитным покрытием позволяют модернизировать существующие окна практически любых конструкций и минимальных затратах.

Применение полимерной оконной пленки с солнцезащитным покрытием по сравнению со стеклом с таким же покрытием имеет следующие преимущества:
1. стоимость такой пленки примерно в 2 раза меньше;
2. пленку можно применять в окнах уже существующих зданий.

ООО «СОЛАРТЕК» может предложить потребителю более 10 видов пленок, установка которых на окна позволит сократить поступление солнечной энергии в помещение на 54 – 89%. При этом, что очень важно, значительная часть этой энергии до 60-80% будет отражена, а не поглощена пленкой, что уменьшит ее нагрев и нагрев помещения. Некоторые из рекомендуемых нами видов пленок не только спасут от жары летом, но и на 25-35% сократят потери тепла зимой. В результате применения мультифункциональных покрытий как показывает практика не всегда удается эффективно добиться высокого отражения солнечного тепла.

Проверенные экспериментально расчеты показывают, что расходы на установку высококачественных теплоотражающих пленок окупаются в течение 6 месяцев.

В подтверждении сказанного можно сослаться на положительный опыт зарубежных исследований, где после энергетического кризиса (70-е годы 20 века) произошло бурное развитие пленочных энергосберегающих технологий как наиболее эффективного решения возникшей проблемы.

Проведенные зарубежные исследования показали, что установка солнцезащитной теплоотражающей пленки в небольшом общественном здании привела к снижению суммарного энергопотребления на 8.8%.
Одновременно архитектурные пленки, обладая различными оптическими свойствами, могут придавать зданиям и сооружениям интересные архитектурные, дизайнерские и декоративные особенности. Также архитектурные пленки придают окнам безопасные и защитные свойства. Пленки защищают, в том числе, от нежелательного просматривания и несанкционированного проникновения в помещения через окно. Защищенные пленкой оконные системы эффективны против акций вандализма и воздействия воздушной ударной волны, возникающей при террористических и техногенных взрывах.

В ассортименте ООО «СОЛАРТЕК» имеются высокотехнологичные спектроселективные пленки. При этом они также делают стекло безосколочным, препятствуют утечке из помещения информации по оптическому, электронно-оптическому и радиочастотным каналам, а также защищают находящихся в помещении людей от воздействия внешних электромагнитных полей, создаваемых мощными радио – и телепередающими устройствами. Кроме того, поглощая 99% ультрафиолетового света, эти плёнки сохраняют зрение людей и предотвращают выцветание предметов интерьера.

Они прекрасно сочетаются с ударопрочными плёнками, при создании взрывобезопасного и антивандального остекления. Плёнка прекрасно выполняет свои энергосберегающие функции при установке ее на стекло со стороны помещения. Работоспособность пленки составляет более 10 лет.

Наиболее подходящими материалами для нанесения металлизированных слоев на поверхность пленки являются золото (0,02), серебро (0,02) и алюминий (0,05).

В настоящее время в ассортименте ООО «СОЛАРТЕК» существует уникальная многофункциональная пленка THERMA характеристики которой ничем не уступают И – стеклу. Пленка способна выполнять свою работу по экономии тепла установленная на готовую поверхность стекла либо стеклопакета.
Узнать характеристики пленки THERMA можно по ссылке