Производство стеклопакетов начало развиваться еще в 30-e годы XX века. Благодаря высоким тепло- и звукоизоляционным свойствам стеклопакеты получили широкое применение в качестве важного строительного элемента. Решающую роль сыграл тот факт, что сухой воздух является хорошим теплоизолятором, его теплопроводность практически в 27 раз ниже, чем теплопроводность стекла. Потери тепла в стеклопакете из двух прозрачных стекол распределены следующим образом: около 2/3 происходит за счет излучения и 1/3 – посредством теплоотдачи и конвекции вместе взятых.
Стеклопакет представляет собой устойчивую систему, существенно повышающую тепло- и звукоизоляционные свойства окна. Стеклопакеты состоят из двух или нескольких стекол, разделенных между собой промежутком, заполненным воздухом или инертным газом, и герметично соединенных по контуру, и дистанционной рамки с осушителем. Площадь стеклопакета составляет практически всю площадь окна. Для обеспечения долголетней надежности стеклопакетов решающими условиями являются выбор и подготовка конструкционных материалов, и качественная герметизация стеклопакета. От качества стеклопакета в значительной степени зависят эксплуатационные качества конструкции в целом: внешний вид окна, комфорт внутри помещения, его защищенность и расходы на отопление. Стеклопакеты обладают высокими тепло- и звукоизоляционными свойствами. Благодаря герметичности в промежуток между стеклами не попадает влага и пыль, не ухудшается освещенность помещений. Однокамерный стеклопакет внешне можно отличить от двухкамерного по количеству дистанционных рамок, в однокамерном стеклопакете – одна, в двухкамерном – две. Если по всему внутреннему периметру стеклопакета проходит черная полоса – значит, это двухкамерный стеклопакет, если нет – значит, однокамерный.
За счет применения специальных энергосберегающих стекол и заполнения пространства между стеклами инертным газом, можно усилить теплоизоляционные свойства стеклопакета. Но необходимо помнить, что воздух, так же как и газовые смеси, которыми заполнены стеклопакеты, может сохранять свои функции лишь до тех пор, пока в межстекольное пространство не попадет такое количество влаги, которое могло бы существенно повлиять на теплопроводность.
До недавнего времени для уменьшения теплопотерь использовались традиционные системы остекления с применением двух- и трехстекольных конструкций с большими воздушными промежутками. В настоящее время стеклопакет стал неотъемлемой составной частью окон. Например, если заполнить стеклопакет аргоном или другим инертным газом и заменить внешнее стекло на энергосберегающее (К-стекло или I-стекло), это снизит теплоотдачу. Кстати, если вы поднесете горящую спичку или зажигалку к такому окну, оно отразит несколько ореолов пламени, один из которых будет отличаться по цвету. Этим способом можно проверить наличие энергосберегающего стекла.
При выборе стеклопакета следует учесть его назначение. Например, однокамерный стеклопакет с аргоном и К-стеклом обладает такими же хорошими теплозащитными свойствами, как и обычный двухкамерный, но с худшей звукоизоляцией. Для производства стеклопакетов можно использовать почти все типы стекол. Выбор стекол зависит от требований, предъявляемых к конкретному окну. Очень важно также правильно определить местоположение и ориентацию стекол со специальными свойствами в стеклопакете. Например, в случае использования селективных стекол поверхность с нанесенным покрытием, как правило, находится внутри стеклопакета. Кроме того, стеклопакет может иметь витражное или цветное стекло, а внешнее стекло может быть противоударным или даже пуленепробиваемым.
Солнцезащитные стекла рекомендуется устанавливать в качестве внешних стекол. Из-за возникновения термических напряжений в каждом отдельном случае важно выяснить необходимость закалки солнцезащитных стекол. На толщину солнцезащитных стекол с отражающей поверхностью важно обращать пристальное внимание также по причинам эстетического характера. В настоящее время возможен аналитический расчет той или иной конструкции, и поэтому вопрос о типе устанавливаемого стеклопакета желательно решать совместно с фирмами, специализирующимися на изготовлении стеклопакетов. В качестве материала для дистанционных рамок применяются, как правило, алюминий и оцинкованная сталь, реже пластмасса. Дистанционная рамка выполняется полой внутри, со специальными диффузионными отверстиями (дырочной перфорацией, щелями). Внутри находится осушитель, функция которого способствовать быстрой абсорбции (впитыванию) самого незначительного количества воды в межстекольном пространстве. Тем самым предотвращается выпадение росы внутри стеклопакетов в холодное время года.
Диффузионные отверстия не должны быть слишком большими, иначе при механических нагрузках (при перевозке стеклопакетов или эксплуатации окон) частички осушителя могут попасть в видимую зону межстекольного пространства. Особое внимание уделяется свойствам тех поверхностей рамок, которые образуют соединение с герметиками. Необходимо также отметить, что металлическая дистанционная рамка является хорошим проводником тепла, то есть в конструкции стеклопакета возникает “мостик холода”. Сейчас для решения этой проблемы ведутся разработки дистанционных рамок из пластика. Уже несколько лет существуют системы, в которых необходимый зазор между стеклами создается термопластом, уже содержащий в своем составе необходимые осушители, который наносится на стекло через экструдер, но пока эти системы находят лишь специальное применение.
Принцип действия осушителей заключается в следующем: частицы осушителя имеют множество пор. Так как диаметр пор больше, чем диаметр атомов или молекул газов, то газы диффундируют (проникают) в эти поры и абсорбируются (поглощаются, впитываются). В качестве осушителей хорошо зарекомендовали себя молекулярные сита, силикагель и смеси обоих продуктов. Различные по химическому строению осушители имеют также различную абсорбционную способность. Эти различия проявляются в зависимости от температуры, давления и содержания влаги в осушаемых газах. Герметики, применяемые для заделки швов в стеклопакете, во-первых, должны обеспечивать прочность стеклопакетов, а во-вторых, препятствовать проникновению водяного пара в межстекольное пространство, что прямым образом влияет на долговечность стеклопакетов, которая зависит, в основном, от уплотнения краев. Важнейшими свойствами герметиков, с точки зрения прочности, являются: сила сцепления со стеклом и материалом дистанционной рамки, эластичность, прочность и время старения, ширина и толщина уплотняющей массы, скорость диффузии молекул через герметик. Качественные стеклопакеты изготавливаются по принципу двойной герметизации. В качестве первичного герметика чаще всего применяется бутил, который обладает наилучшей относительной способностью сопротивляться проникновению водяного пара. Бутиловая масса наносится при температуре чуть больше 100 °С в виде тонкой ленты на обе стороны дистанционной рамки. Когда стекла сдавливают, между стеклами и рамкой остается разделяющий их бутиловый шов толщиной в несколько десятых долей миллиметра. Хорошая диффузионная плотность достигается благодаря тонкости шва и плохой газопроницаемости массы. Первичный герметик не может обеспечить требуемую прочность кромочного соединения: эту задачу должны решать продукты, применяющиеся для вторичной герметизации с наружной стороны стеклопакета. Чаще всего – это полисульфид, но также могут применяться силиконовые и полиуретановые массы.
Для заполнения межстекольного пространства в стеклопакетах вместо воздуха иногда используют инертные газы или смеси газов, что существенно улучшает тепло- и звукоизолирующие свойства стеклопакетов. Когда межстекольное пространство стеклопакета заполняется более плотным по сравнению с воздухом газом, потери тепла, происходящие за счет конвекции и теплоотдачи внутри стеклопакета, снижаются. Теплопроводность, плотность, динамическая вязкость и собственная теплоемкость газов оказывают влияние на теплопроводность межстекольного пространства. Наиболее часто для заполнения межстекольного пространства применяются: аргон (Аг) и криптон (Кг). Эти газы получают отделением от сжиженного атмосферного воздуха. Криптон встречается реже и значительно дороже аргона, но он в большей степени повышает теплоизолирующую способность стеклопакета.
Стеклопакет ни в коем случае не должен запотевать между стеклами – это знак того, что он бракованный. В этом случае до окончания срока гарантии изготовитель обязан поменять стеклопакет бесплатно. Если стекло запотевает со стороны помещения – это означает, что в помещении повышенная влажность и (или) понижена температура поверхности внутреннего стекла стеклопакета, что является следствием плохой вентиляции помещения. Самый простой способ борьбы с повышенной влажностью – регулярное проветривание помещения, хотя это не всегда может быть эффективно. Далее, если возможно, нужно устранить источники повышенной влажности и наладить систему вентиляции. Для повышения температуры поверхности внутреннего стекла стеклопакета при условии, что окна не имеют брака, можно обеспечить беспрепятственный приток теплого воздуха от радиаторов отопления к окну.