Ассоциация Производителей Энергоэффективных Окон
Ассоциация Производителей Энергоэффективных Окон




Российский вакуумный стеклопакет - миф или реальность?

А.Н.Ивлюшкин, А.В.Спиридонов, О.И.Маринов /Общество с ограниченной ответственностью СТЕКЛОВАК/

В середине 1999 года Японская фирма Nippon Sheet Glass - единственная в мире начала массовый выпуск вакуумных стеклопакетов.

Конструкция их содержит 2 листовых стекла 1 и 2, расположенных на расстоянии 0,2 мм друг от друга, которое фиксируется с помощью металлических распорок (спейсеров или пилларов) 3 диаметром 0,4 мм. Расстояние между пилларами около 20 мм. По периметру оба стекла герметично спаяны между собой вакуумноплотным низкотемпературным стеклофлюсом 4. В одном из стекол 1 выполнено отверстие 5. На внешней его поверхности расположен штенгель 6, который герметично спаян с лицевой стеклопластиной. Через штенгель внутренний объем стеклопакета откачан до вакуума. Теоретически это не выше 5 х 10 -3 мм рт.ст.

Основные достоинства вакуумных стеклопакетов по сравнению с клееными:

  • за счет отсутствия конвекционной составляющей они имеют ~ в 1,5 раза выше приведенное сопротивление теплопередачи. В таблице 1 приведено приведенное сопротивление теплопередачи различных типов стеклопакетов;

  • в 10 ÷ 15 раз лучше звукоизоляция от воздушного шума;

  • в 2 ÷ 5 раз больший срок службы.

А что же в России ? В середине 1999 года в России было начато мелкосерийное производство вакуумных стеклопакетов. Их конструкция, способ изготовления и материалы защищены 6 патентами РФ, 2-мя свидетельствами на ПМ и 1 свидетельством на промышленный образец. Причем, на первом этапе исследований также были использованы металлические пиллары. Однако, из-за наличия через них "мостиков" холода, они были заменены распорками из пористой стеклокерамики, которая имеет на порядок меньшую теплопроводность. Пиллары изготавливаются методом высокопроизводительной ресурсосберегающей технологии трафаретной печати. Технологический цикл изготовления вакуумных стеклопакетов сегодня в России составляет 8 часов.

Однако, объемы выпуска малы и составляют 200 ÷ 250 м2 в месяц, что не позволяет выполнять заказы по остеклению нового жилья.

Такие операции как резка стекла, притупление кромок, мойка выполняются вручную. Для организации массового производства вакуумных стеклопакетов нужны заемные средства или инвестиции в размере ~ 1,5-2,0 млн.$ для выпуска 10 тыс. м2 в месяц.

Ниже приведены результаты испытаний вакуумных однокамерных стеклопакетов в России, выполненные в России, в НИИ Строительной Физики, и во Франции, в лаборатории концерна Сан-Гобен.

Рис. 1 Конструкция  вакуумного  стеклопакета
Рис. 1 Конструкция вакуумного стеклопакета
 
1, 2 - стеклопластины ;
3 - пиллар;
4 - шов герметизации;
5 - отверстие в стеклопластине;
6 - штенгель.


Таблица 1

Приведенное сопротивление теплопередачи различных конструкций.

Конструкции стеклопакетовПриведенное сопротивление теплопередачи, м2 °С / Вт
без теплоотражающего покрытияс твердым теплоотражающим покрытием
Вакуумные стеклопакеты
4 - 0,15 - 4
0,490,85
Суперпакет ( сочетание вакуумного с клееным)
4 - 0,15 - 4 - 8 - 4
0,781,31

Примечания.
1) коэффициент эмиссии для твердого покрытия 0,16 ÷ 0,18 и мягкого - 0,04 ÷ 0,08.
2) в суперпакете - твердое покрытие расположено внутри вакуумного пакета.



Russian Vacuum IGU - myth or reality

Alexey Ivlyushkin, Alexander Spiridonov, Oleg Marinov
  1. HISTORY

  2. GOALS

  3. ADVANTAGES

  4. TROUBLES

  5. CURRENT SITUATION

  6. CHARACTERISTICS

  7. TESTINGS

  8. FUTURE OPPORTUNITIES

  9. RUSSIAN MARKET

  10. OUR IDEAS

  11. WHAT WE NEED

1. HISTORY

  • The Third Day - Universal - GOD created Earth and ... Vacuum;

  • Year 16... - Europe - man reproduced Vacuum in Nature;

  • Year 189.. - Europe - Germans received first Patent on IGU prototype;

  • Year 1950 - Europe - first experiences in production of welded Vacuum IGU;

  • Year 1991 - Australia - first experiences and information about glued Vacuum IGU;

  • Year 1997 - Japan - start of the first production line for Vacuum IGU production;

  • End of 1990's - all over the world - boom of researches in Vacuum IGU field;

  • Year 1999 - Russia - first samples of cheap local Vacuum IGU;

  • Year 2003 (?) - Russia and .... - start of the first manufacture for Russian Vacuum IGU

2. GOALS

  • Energy Savings

  • Global Warming Effect Reduction

  • New Windows Generation Creation

  • New Opportunities for Retrofit Windows

  • Intellectual Curiosity

  • New Opportunities for Industry and Customers

  • Governmental and Investors Money Spending

  • Super Window Development

3. ADVANTAGES

  • Convective Component of Heat Transmittance Exclusion;

  • Very Thin IGU;

  • Very High R-Value (Low U-Value);

  • Possible High Acoustic Performance;

  • Very High Durability of Vacuum IGU;

  • Using of Standard IGU Technology;

  • New Low Expensive Profile Design;

  • New Opportunities for Traditional IGU Technology

4. TROUBLES

  • Strength;

  • Durability;

  • Edge Freezing;

  • Vacuum Disappearance;

  • Pillars and Edge Composite Materials;

  • Mass Production Equipment;

  • Vacuum IGU Market

5. CURRENT SITUATION

  • Nippon Sheet Glass Co. Produces 100 000 sq.m Vacuum IGU a Year;

  • China under stalled Patent started Production of Vacuum IGU;

  • France, Ireland, Australia, Finland, Ukraine, U.S.A., Great Britain, Belgium, Indonesia and so on started their own projects for Vacuum IGU;

  • at least 25 Groups all over the world are interesting in Vacuum IGU production;

  • According to information from NSG Co. price of Vacuum IGU in Japan is close to $200 per sq.m.;

  • South Wall Technologies (USA), Glaverbel (Belgium), Saint Gobain (France), Pilkington(UK), others - are interesting in Vacuum IGU Technologies;

  • Vacuum IGUs are real way to next century technologies

6. CHARACTERISTICS

  • Vacuum IGU - 4.0- 0.15 -4.0 (Clear Glass)
    R-Value=0 .49 (m2.°K)/W;

  • Vacuum IGU - 4.0 - 0.15 - 4.0 ("K-Glass")
    R-Value =0.85 (m2.°K)/W;

  • Vacuum IGU - 2.5 - 0.15 - 2.5 - 0.15 - 4.0 ("K-Glass")
    R-Value=1.19 (m2.°K)/W;

  • combination Vacuum IGU with normal IGU - 3.0 - 8 - 4.0 - 0.15 - 4.0 K-Glass
    R-Value= 1.31(m2.°K)/W;

7. TESTINGS

Steklovac Vacuum IGUs were tested in Russia by test lab of the Building Physics Research Institute and in France by test center of the Saint-Gobain Glass France.

Subject : Report on vacuum insulating glasses

I - Thermal performances

ParametersInsulating glass
Coefficient KMax 1,2 W/(m2.°K)
Resistance RMin 0,85 (m2.°K)/W

II - Insulating glasses composition

1. GLASSES

Insulating glass
Composition1 clear glass + 1 coated glass
CharacteristicsType : annealed
Edge grinding : round
Thickness : ~3,85 mm

2. SEALING
Insulating glass
1 sealing glass

3. SPACERS
Insulating glassInsulating glass
Thickness : ~ 0,15 mm
Diameter : from 0,3 to 1 mm
Number : every 20 mm x 20 mm

4. PUMPING HOLE
Insulating Glass Insulating Glass
Principle Hole inside one of the glass.
Holes diameter : 2 mm

Principle Tube in the corner of the insulating glass.
Protected by a material.
Tube diameter : 4mm

5. TEST RESULTS OF "STEKLOVAC" VACUUM IGU

Double glazing:

  • 2 panes 4 mm thick

  • 1 cavity around 0,1-0,2 mm thick

  • Pumping hole at one corner of the unit

  • Spacer dimensions: 0,3 to 1 mm

  • Number of spacers: every 20 x 20 mm

  • R-value = 0,85 (m2.°K)/W (K-value = 1,2 W/(m2.°K))

6. SAMPLES
FRAME : PVC-profile
REHAU "Brilliant-Design"
Rf -value = 0,91 (m2.°K)/W
(Kf -value = 1,1 W/(m2.°K))
combinated IGU
(Vacuum IGU instead inside
glass and sealing IGU)
with sizes 700 mm x 1500 mm
RIGU -value = 1,31 (m2.°K)/W
(KIGU -value = 0,76 W/(m2.°K))
WindowRw -value = 0,82 (m2.°K)/W
(Kw -value = 1,22 W/(m2.°K))