Четырехкамерное остекление (четырехкамерное изолирующее остекление) — это тип изолированного остекления, состоящего из четырех стекол, обычно оснащенных низкоэмиссионным покрытием и изолирующими газами в полостях между стеклами. Четырехкамерное остекление является подвидом многослойных систем остекления. Многокамерное остекление с количеством стекол до шести доступно в продаже.
Многослойное остекление улучшает тепловой комфорт (за счет снижения нисходящих конвекционных потоков рядом с оконным стеклом) и может сократить выбросы парниковых газов за счет минимизации потребности в отоплении и охлаждении. Четырехслойное остекление может потребоваться для достижения желаемых уровней энергоэффективности в арктических регионах или для обеспечения более высоких коэффициентов остекления в навесных стенах без увеличения потерь тепла зимой. Четырехслойное остекление позволяет проектировать элементы остекления зданий без модулируемого внешнего затенения, учитывая, что низкий коэффициент теплопередачи при наличии четырех или более слоев остекления позволяет адекватно управлять солнечным притоком непосредственно самим оконным остеклением. В странах Северной Европы некоторые существующие здания с тройным остеклением модернизируются до остекления с четырьмя или более слоями.
Функции
При четырехслойном остеклении легко достижимо значение U в центре панели (Ug) 0,33 Вт/(м2К) [R-value 17]. При шестислойном остеклении сообщалось о значении Ug всего 0,24 Вт/(м2К) [R-value 24]. Это дает несколько преимуществ, таких как:
- Energy efficient buildings without modulated sun shading
- The desired overall window thermal transmittance value of lower than about 0.4 W/(m2K) is possible without having to depend on modulated external shading. A study by Svendsen et al. showed that at such low window U-values, glazing with moderate solar gain performs comparably to glazing of comparable U-value with variable external shading and high solar gain. This is so because with improved overall U-values, a building’s heating demand diminishes, to the point that wintertime solar heat gain alone may be enough to heat the building.
- Pronounced seasonal-dependence of the solar gain
- Due to incidence-angle-dependent Fresnel reflections, the optical characteristics of multipane glazing, also notably vary seasonally. As the sun’s average elevation varies throughout the year, the effective solar gain tends to be meaningfully less in the summer. The effect is also visible to an extent to the naked eye.
- Comfort for occupants
- When compared to traditional double-pane or triple-pane windows with mechanical or structural shading arrangements, multipane glazing enables easier viewing between indoor and outdoor environments. A low U-value maintains inside glass temperatures at a more uniform level throughout the year. During the winter, downwards convection currents (downdrafts) are very small, thereby enabling people seated near such a multipane window to feel as comfortable adjacent to the window as they would feel if they were seated adjacent to a solid wall. However, occlusion or shading might still be wanted for purposes of privacy.
- Nearly zero heating building
- In 1995, it was predicted that with a glazing U-value of 0.3 W/(m2K) zero-heating building could be attained. It has also been shown that the heating demand might be decreased to nearly zero for glazed buildings with system U-values as low as 0.3 W/(m2K). Theoretically, in the summer, the remaining cooling demand could be satisfied by photovoltaic generation alone, with the greatest need for cooling nearly coinciding with the strongest sunlight incident on solar panels. However, in practice, temporal lags between cooling demand and the output from solar panels could occur due to factors such as ambient humidity and the need for dehumidification, as well as the thermal inertia of the building and its contents.
Инженерное дело
Многослойное остекление часто проектируется с более тонкими промежуточными стеклами для экономии веса. Чтобы предотвратить растрескивание промежуточных стекол под действием термического напряжения, иногда требуется использовать термоупрочненное стекло. При наличии более трех стекол необходимо уделять особое внимание температурам дистанционных рамок и герметиков, поскольку промежуточные стекла, контактирующие с этими элементами остекления, могут легко превысить расчетные температурные пределы соответствующих материалов из-за нагревания солнечным излучением (излучением).
Нагрев промежуточных стекол солнечным излучением существенно увеличивается с увеличением количества стекол. Многослойное остекление должно быть тщательно спроектировано с учетом расширения изолирующих газов, которые помещены между слоями стекла, поскольку такое газовое расширение становится все более важным фактором по мере увеличения количества стекол. Специальные вентиляционные отверстия, а также небольшие вентиляционные отверстия, сообщающиеся между пространствами слоев, могут быть включены для управления этим эффектом выпячивания стекла. Анализ конечных элементов часто используется для расчета прочности соответствующих листов стекла. Расчет статического равновесия с тонкими стеклянными панелями, используемыми в многослойном остеклении, может включать нелинейную механику пластин.
Производительность
Двойные стеклопакеты были отраслевым стандартом на протяжении десятилетий. Они представляют собой значительное улучшение по сравнению с одинарными окнами, но потенциал для еще большей экономии энергии с более высокоизолирующими окнами был неуловим. Однако недавнее снижение цен на тонкое стекло, используемое как в смартфонах, так и в телевизорах с плоским экраном, а также на газ криптон, используемый в галогенных лампах, позволило изготавливать более легкие, высокоэффективные четырехкамерные окна по более низкой цене. Исследователи из Национальной лаборатории возобновляемой энергии оценили две конфигурации четырехкамерных окон Alpen High Performance (американский производитель) в офисном здании в Федеральном центре в Денвере. Обе конфигурации имеют ту же толщину и сопоставимый вес, что и стандартное коммерческое двухкамерное окно — в одной модели используются два слоя пленки, подвешенные между двумя панелями стандартного стекла, в другой пленка заменяется двумя панелями сверхтонкого стекла. Исследователи обнаружили, что в среднем четырехкамерные окна экономят 24% энергии на отопление и охлаждение по сравнению с высокоэффективным двухкамерным окном. Для нового строительства и замены окон четырехкамерные окна окупаются от одного до шести лет в зависимости от климатической зоны и тарифов на коммунальные услуги.