Енергозберігаюче та сонцезахисне скло.

Одне з перших запитань, на яке дилеру неодмінно доведеться відповідати під час презентацій енергозберігаючого та сонцезахисного скла: «А чи пропускає воно ультрафіолетові промені?». На це питання іноземці зазвичай з гордістю відповідають, що не пропускає, і роблять помилку, оскільки далі дискусія переходить від питання про функціональні якості скла до питання про необхідність ультрафіолетового випромінювання в приміщеннях (одним із постійних аргументів є потреба рослин у невидимих променях). Але не слід робити з категоричних відповідей поспішних висновків – у країнах ЄЕС це питання вже давно серйозно досліджується.

Причиною зацікавленості цим питанням стало використання тепло- та сонцезахисного скла у зимових садах. Нормативні вимоги щодо енергозбереження WSchV (1995) передбачають обмеження втрат тепла через випромінювання з метою зменшення річного споживання енергії будівлею. Тут особливу роль відіграють фізичні властивості скління. До двох третин втрат тепла через склопакети становлять втрати через випромінювання, причому втрати через теплопередачу та конвекцію становлять не більше 40%. Введення додаткових камер впливає тільки на втрати за рахунок теплопередачі та конвекції і після необхідної межі стає неефективним. Зменшення тепловтрат у склопакетах за рахунок випромінювання є основним напрямком їх удосконалення.

Теплозахисними називаються склопакети з підвищеним опором теплопередачі, що зменшують втрати тепла. Сонячні екрани перешкоджають проникненню сонячної енергії ззовні всередину приміщення. Їхня головна відмінність — оптичні властивості використовуваного скла.

Споживання світла рослинами

Фотосинтез рослин залежить від температури, води, вуглекислого газу і, насамперед, світла. За допомогою фоторецепторів (хлорофіл, каротин) вони поглинають випромінювання і використовують цю енергію для росту. З малюнка 1 видно, що рослини використовують для фотосинтезу випромінювання з довжиною хвилі від 400 до 720 нм. Ця ділянка спектра називається фотосинтетично активною радіацією (ФАР).

Малюнок 1. Поглинання світла різними видами рослин

Більшість рослин мають пік сприйняття в синьому (400–500 нм — каротин) та червоно-помаранчевому (600–700 нм — хлорофіл (рис. 2, графік III)) діапазонах спектра. Зелене світло поглинається рослинами менше — близько 50 %, тому людина бачить більшість рослин зеленими — у зеленому світлі лежить максимум відбиття.

Малюнок 2. Сприйняття світла: I — колбочками сітківки людського ока (денний зір), II — паличками сітківки людського ока (сутінковий зір), III — хлорофілом.

Невидимі промені (інфрачервоні та ультрафіолетові) безпосередньо не впливають на процес фотосинтезу і не належать до ФАР. Їх значення полягає в іншому: вони необхідні для інших видів, що утворюють з рослинами біогеоценози, вони регулюють температуру повітря і поверхонь, вбивають патогенні мікроби, ініціюють синтез пігментів у листі та пелюстках квітів.

Оранжереї будують уже давно, але лише в останні десятиліття з’явилася можливість науково сформулювати вимоги до їхнього скління. Пальмова оранжерея в Кью (1844-1848) Децимуса Бартона та Кришталевий палац у Лондоні (1854) Джозефа Пакстона були засклені одинарним листовим склом.

Залежно від біологічного виду та інших факторів кожна рослина має свою мінімальну потребу у світлі (точка компенсації) для забезпечення росту та межу насичення світлом, після якої не спостерігається подальше збільшення фотосинтезу.

Рослини можна класифікувати за типами споживання ними ФАР:

1) Від сільськогосподарських культур, що вирощуються в теплицях, вимагається найбільший ріст для отримання більшого врожаю, і, відповідно, вони повинні бути забезпечені ФАР у повній мірі. За дослідженнями голландських вчених, зменшення світлопроникності скла на 1% знижує загальну вагу врожаю на 0,5%.

2) При вирощуванні квітів на продаж головним критерієм є не маса, а бажаний колір пелюсток і листя, що відкриває широкі можливості для експериментів з різними типами спектра ФАР та ультрафіолетового випромінювання.

3) Декоративні рослини, що використовуються для озеленення інтер’єрів, повинні отримувати освітлення інтенсивністю не нижче точки компенсації, що забезпечить їх здоровий ріст. Різним видам рослин потрібне освітлення інтенсивністю від 2 до 8 Вт/м2 (500-2000 люкс). Деяким особливо світлолюбним рослинам потрібно 10-20 Вт/м2 (25 000 – 50 000 люкс). Піддавати «незагартовані» кімнатні рослини інтенсивному впливу ультрафіолетового випромінювання небажано. Під дією ультрафіолетових променів хлорофіл у листі розпадається і витісняється антоціанами — жовтими та червоними пігментами.

4) Рідкісні ендемічні рослини, що мешкають у природі лише за специфічних умов, під час вирощування їх у приміщеннях з науковою або декоративною метою повинні забезпечуватися спектром ФАР та невидимого випромінювання, характерним для їхніх рідних екосистем, або спеціально заданим спектром у процесі експерименту.

Спектральна провідність різних видів спеціального скла.

Основне призначення світлопрозорих конструкцій — освітлення приміщень денним світлом. Тому матеріал, обраний для них — скло — насамперед прозорий саме для видимого світла. Різні види скла мають різні спектри світлопропускання, які в цілому більш-менш схожі на спектр сприйняття людського ока (малюнок 2, графік I). Чим ближча їхня схожість, тим вищий коефіцієнт передачі кольору скла (Ra): досить високий у відбивних сонцезахисних скел з твердими покриттями, середній у тонованих у масі поглинаючих скел і низький у декоративних триплексів або вітражів. У теплозахисних стекол Ra не відрізняється від звичайного прозорого флоат-скла. В області спектра сонячної радіації їх світлопропускання також мало відрізняється від звичайного склопакета, що пропускає 19-22% ультрафіолетової радіації – однокамерний і 9-11% двокамерний.

Спектрально-селективні сонцезахисні склопакети практично непрозорі для невидимих променів, а в діапазоні видимого світла мають високий коефіцієнт передачі кольору та пропускання 20–70 %. Пропускання світла триплексами мало відрізняється від пропускання склом, що використовується у складі триплекса. Але полівінілбутилова плівка робить їх практично непрозорими для ультрафіолетових променів. Застосування триплекса обґрунтовано європейськими вимогами безпеки з метою запобігання випадінню з вікон висотних будівель та осипання осколків зенітного скління (з відхиленням від вертикалі більше 10%).

У нашій країні такі норми поки що не прийняті, і осипання осколків запобігають, як правило, за допомогою дротяних сіток. Освітлене скло (механічно та хімічно очищене), наприклад, EuroWhite (Euroglas), Diamant (SaintGobaine), ExtraClear (Guardians), має світлопроникність 91-92%, Ra близько 99-100% та пропускання ультрафіолетового випромінювання 73-84%. Основне його застосування – куленепробивні триплекси, які внаслідок великої товщини неминуче втрачають прозорість, та енергоефективні будівлі для економії енергії, в яких у зимовому режимі експлуатації важливу роль відіграє парниковий ефект – пасивне сонячне опалення (малюнок 3).

Малюнок 3. Пропускання сонячного випромінювання освітленим склом

Для приміщень із рослинами підходять скло з світлопроникністю не менше 50–55 % (малюнок 4, червоні та зелені графіки).

Малюнок 4. Пропускання світла різними тепло- та сонцезахисним склом