| Формула стеклопакета | Тип конструкции | Толщина, мм | Сопротивление R₀, м²·°C/Вт | Коэффициент U, Вт/(м²·К) |
|---|---|---|---|---|
| 4-16-4 | Однокамерный обычный | 24 | 0.32-0.36 | 2.73-2.78 |
| 4-16-4i | Однокамерный энергосберегающий | 24 | 0.59-0.73 | 1.36-1.70 |
| 4-16Ar-4i | Однокамерный с аргоном и i-стеклом | 24 | 0.80-0.89 | 1.12-1.25 |
| 4-10-4-10-4 | Двухкамерный обычный | 32 | 0.47-0.51 | 1.96-2.13 |
| 4-10-4-10-4i | Двухкамерный с одним i-стеклом | 32 | 0.64-0.71 | 1.41-1.56 |
| 4i-10-4-10-4i | Двухкамерный с двумя i-стеклами | 32 | 0.75-0.80 | 1.25-1.33 |
| Формула стеклопакета | Тип конструкции | Индекс Rw, дБ | Поправка C, дБ | Поправка Ctr, дБ | Эффективная Rw+Ctr, дБ |
|---|---|---|---|---|---|
| 4-12-4 | Однокамерный симметричный | 29 | -1 | -3 | 26 |
| 4-16-4 | Однокамерный стандартный | 30 | -1 | -3 | 27 |
| 6-16-4 | Однокамерный асимметричный | 32 | -2 | -4 | 28 |
| 6-15-4 | Однокамерный асимметричный | 34 | -2 | -4 | 30 |
| 4-10-4-10-4 | Двухкамерный симметричный | 32 | -1 | -3 | 29 |
| 6-16-4-12-4 | Двухкамерный асимметричный | 36-37 | -2 | -5 | 31-32 |
| 6-12-44.2 | Однокамерный с триплексом | 36 | -2 | -4 | 32 |
| 10-12-66.2 | Однокамерный с усиленным триплексом | 41-42 | -3 | -6 | 35-36 |
| Параметр испытания | Значение | Метод контроля | Норматив ГОСТ 24866-2014 |
|---|---|---|---|
| Перепад давления при нагружении | Соответствует прогибу L = 0,002а | Измерение прогиба индикатором | п. 7.10.4 |
| Минимальный размер образца | 350×350 мм | Геометрический контроль | п. 7.10.2 |
| Время выдержки до испытания | Не менее 24 ч после изготовления | Временной учет | п. 7.10.4 |
| Стабилизация под нагрузкой | 3-4 мин | Стабилизация показаний индикатора | п. 7.10.4 |
| Время испытания под нагрузкой | 15±1 мин | Хронометраж | п. 7.10.4 |
| Допустимое изменение прогиба | Не более 0,02 мм | Измерение индикатором часового типа | п. 7.10.5 |
| Стабильность температуры | Изменение не более 1°C | Термометрический контроль | п. 7.10.4 |
| Условия выдержки образца | 20±4°C, не менее 24 ч | Термостатирование | п. 7.1 |
| Параметр цикла | Режим умеренного климата | Режим холодного климата | Контролируемый показатель |
|---|---|---|---|
| Температура верхней точки | +55°C | +55°C | Имитация летнего нагрева |
| Температура нижней точки | -18°C | -45°C | Имитация зимнего охлаждения |
| Относительная влажность при +40°C | 95±5% | 95±5% | Конденсация и влагопроникновение |
| Продолжительность цикла | 9-10 ч | 9-10 ч | Суточная цикличность |
| Количество циклов для 20 условных лет | 34 | 34 | Расчетный срок службы |
| Испытательная температура герметика | +80°C в течение 200 ч | +80°C в течение 200 ч | Термостойкость клеевых соединений |
| Точка росы после испытаний | Не выше -40°C | Не выше -50°C | Сохранение герметичности |
| Допустимое изменение оптических свойств | Отсутствие помутнений и конденсата | Отсутствие помутнений и конденсата | Визуальный контроль при 300-600 лк |
Нормативная база испытаний стеклопакетов
Контроль качества стеклопакетов клееных регламентируется межгосударственным стандартом ГОСТ 24866-2014, введенным взамен ГОСТ 24866-99. Документ устанавливает технические условия для стеклопакетов, предназначенных для остекления светопрозрачных конструкций: оконных и дверных блоков, перегородок, зенитных фонарей, фасадных систем. Стандарт разработан на основе европейских норм серии EN 1279 и учитывает требования к системе менеджмента качества производства.
Определение теплофизических характеристик выполняется по ГОСТ EN 675-2014, который регламентирует метод измерения теплового потока. Для оценки звукоизоляционных свойств применяется ГОСТ 27296 с учетом частотных диапазонов 100-3150 Гц. Долговечность стеклопакетов определяют согласно ГОСТ 30779-2014, устанавливающему методику циклических климатических воздействий.
Приемку стеклопакетов производят в соответствии с ГОСТ 32529 по показателям геометрических размеров, внешнего вида, герметичности, точки росы. Периодические испытания включают проверку сопротивления теплопередаче, звукоизоляции, долговечности и оптических характеристик. Температурные условия испытаний составляют 20±4°C с выдержкой образцов не менее 4 часов перед началом измерений.
Требования к испытательному оборудованию
Испытательные лаборатории должны быть аккредитованы в национальной системе и оснащены специализированным оборудованием. Для определения герметичности используют стенды с нагрузочными винтами, пружинами и индикаторами часового типа с ценой деления 0.01 мм по ГОСТ 577-68. Климатические камеры обеспечивают диапазон температур от -60°C до +80°C с точностью регулирования ±1°C и возможностью установки относительной влажности 95±5%.
Измерение сопротивления теплопередаче проводится на установках с термостатированными камерами, оснащенными датчиками теплового потока и термопарами. Точность измерения температуры должна составлять ±0.1°C, теплового потока — не хуже ±3%. Для акустических испытаний применяют реверберационные камеры объемом не менее 50 м³ с комплектом измерительных микрофонов и анализаторами спектра в третьоктавных полосах.
Определение сопротивления теплопередаче
Приведенное сопротивление теплопередаче является ключевым теплофизическим параметром стеклопакета, характеризующим его способность препятствовать передаче тепла между помещением и внешней средой. Величина R₀ измеряется в м²·°C/Вт и показывает, насколько эффективно стеклопакет площадью 1 м² сопротивляется тепловому потоку при разнице температур 1°C между средами.
Метод измерения основан на создании стационарного теплового потока через образец стеклопакета, размещенный между двумя климатическими камерами с регулируемой температурой. Температура в холодной камере устанавливается на уровне -20°C, в теплой — +20°C. После достижения теплового равновесия, когда температуры поверхностей стабилизируются, производится измерение теплового потока датчиками калориметрического типа.
Факторы, влияющие на термическое сопротивление
Сопротивление теплопередаче стеклопакета определяется тремя механизмами переноса тепла: теплопроводностью через стекло и дистанционную рамку, конвекцией газа в межстекольном пространстве и тепловым излучением между стеклами. Для обычного стеклопакета формулы 4-16-4 приблизительно 30% теплопотерь связано с теплопроводностью и конвекцией, а 70% — с длинноволновым инфракрасным излучением.
- Толщина газового промежутка: оптимальное значение составляет 14-16 мм, при котором минимизируется конвекция. Увеличение расстояния свыше 20 мм не приводит к существенному росту сопротивления теплопередаче из-за усиления конвективных потоков в камере.
- Применение низкоэмиссионных покрытий: i-стекла с твердым покрытием снижают коэффициент эмиссии с 0.84 до 0.15-0.20, что позволяет увеличить R₀ однокамерного стеклопакета с 0.32 до 0.59 м²·°C/Вт.
- Заполнение камер инертными газами: аргон с теплопроводностью 0.0162 Вт/(м·К) при 10°C снижает конвекцию и теплопроводность по сравнению с воздухом (0.025 Вт/(м·К)), повышая R₀ на 15-20%.
- Конструкция дистанционной рамки: теплая рамка из композитных материалов с теплопроводностью 0.3 Вт/(м·К) вместо алюминиевой (160 Вт/(м·К)) исключает образование мостиков холода по краю стеклопакета, увеличивая общее сопротивление на 5-8%.
Согласно СП 50.13330.2012, приведенное сопротивление теплопередаче светопрозрачных конструкций в жилых зданиях должно составлять не менее 0.54 м²·°C/Вт для большинства климатических районов. Это требование не выполняется для однокамерных стеклопакетов без низкоэмиссионных покрытий, что делает их применение нецелесообразным в современном строительстве.
Методика расчета сопротивления теплопередаче
При отсутствии результатов прямых измерений допускается расчет сопротивления теплопередаче по европейскому стандарту EN 673. Методика основана на определении коэффициента теплопередачи центральной зоны стеклопакета U_g с учетом излучательной теплопередачи, конвекции и теплопроводности. Для каждого слоя стекла рассчитывается термическое сопротивление R_s = d/λ, где d — толщина стекла в метрах, λ — теплопроводность стекла (1.0 Вт/(м·К)).
Термическое сопротивление газового промежутка R_g определяется как сумма конвективной R_conv и радиационной R_rad составляющих. Конвективная составляющая зависит от числа Нуссельта Nu, которое рассчитывается на основе критерия Грасгофа Gr и Прандтля Pr с учетом угла наклона стеклопакета. Радиационная составляющая определяется по формуле R_rad = 1/(σ·T_m³·(ε₁⁻¹+ε₂⁻¹-1)), где σ = 5.67·10⁻⁸ Вт/(м²·К⁴) — постоянная Стефана-Больцмана, T_m — средняя абсолютная температура между стеклами, ε₁ и ε₂ — коэффициенты эмиссии поверхностей стекол.
Методика измерения звукоизоляции
Звукоизоляционные характеристики стеклопакетов определяются индексом изоляции воздушного шума R_w, измеряемым в децибелах. Данный показатель представляет собой однозначное число, характеризующее способность конструкции ослаблять проникновение звука в диапазоне частот 100-3150 Гц, охватывающем большую часть бытовых и транспортных шумов. Определение R_w проводится в специализированных реверберационных камерах по ГОСТ 27296 путем сравнения измеренной частотной характеристики звукоизоляции с оценочной кривой.
Испытательная установка состоит из двух смежных реверберационных камер, разделенных испытуемым образцом стеклопакета. В камере источника создается широкополосный шум с уровнем звукового давления не менее 100 дБ. Измерения проводятся в 16 третьоктавных полосах частот от 100 до 3150 Гц с использованием прецизионных измерительных микрофонов класса точности 1. Разность средних уровней звукового давления в камере источника L₁ и камере приема L₂ с учетом эквивалентной площади звукопоглощения A камеры приема и площади испытуемого образца S определяет звукоизоляцию R = L₁ - L₂ + 10·lg(S/A).
Физические механизмы звукоизоляции стеклопакетов
Звукоизоляция стеклопакета определяется явлением массового закона, согласно которому удвоение поверхностной плотности конструкции приводит к увеличению звукоизоляции на 6 дБ в области средних частот. Для одинарного стекла толщиной 4 мм с поверхностной плотностью 10 кг/м² звукоизоляция в диапазоне 500-2000 Гц составляет приблизительно 29-31 дБ. Применение двух стекол в составе стеклопакета теоретически должно увеличивать звукоизоляцию на 6 дБ, однако реальное увеличение составляет лишь 1-3 дБ из-за резонансных явлений.
- Резонанс "масса-упругость-масса": система из двух стекол с воздушным промежутком между ними образует колебательную систему с собственной частотой резонанса f₀ = (60/d)·√((m₁+m₂)/(m₁·m₂)), где d — расстояние между стеклами в мм, m₁ и m₂ — поверхностные плотности стекол в кг/м². На частоте резонанса звукоизоляция минимальна.
- Волновые совпадения: при определенных частотах скорость изгибной волны в стекле совпадает со скоростью звука в воздухе, что приводит к интенсивному излучению звука и провалу в частотной характеристике звукоизоляции.
- Асимметрия конструкции: использование стекол различной толщины смещает резонансные частоты двух листов, предотвращая их наложение и обеспечивая более равномерную звукоизоляцию в широком диапазоне частот. Стеклопакет формулы 6-16-4 имеет на 2-4 дБ более высокую звукоизоляцию, чем симметричный 4-16-4.
- Демпфирование колебаний: применение многослойного стекла триплекс с демпфирующей полимерной пленкой PVB толщиной 0.38-0.76 мм между слоями стекла эффективно гасит колебания, повышая звукоизоляцию на 4-8 дБ по сравнению с монолитным стеклом аналогичной массы.
Спектральные адаптационные коэффициенты
Для учета специфики различных типов шума применяются спектральные адаптационные коэффициенты C и C_tr. Коэффициент C характеризует снижение звукоизоляции в условиях воздействия высокочастотного шума (речь, музыка, детский плач), типичные значения составляют -1...-3 дБ. Коэффициент C_tr учитывает низкочастотный транспортный шум от автомобилей, железнодорожного и авиационного транспорта, его значения находятся в диапазоне -3...-6 дБ.
Эффективная звукоизоляция в реальных условиях определяется как R_w + C_tr для транспортного шума или R_w + C для бытового. Например, стеклопакет с характеристикой R_w(C;C_tr) = 36(-2;-5) дБ обеспечивает звукоизоляцию 34 дБ от речи и музыки и 31 дБ от транспортного шума. Для эффективной защиты от магистрального шума требуются значения R_w + C_tr не менее 35-40 дБ, что достигается применением асимметричных конструкций с триплексом.
Испытания на герметичность
Герметичность стеклопакета определяет его способность противостоять газообмену внутреннего пространства с окружающей средой, препятствуя проникновению водяных паров и воздуха в межстекольное пространство. Нарушение герметичности приводит к конденсации влаги на внутренних поверхностях стекол, помутнению, снижению оптической прозрачности и ухудшению теплоизоляционных свойств из-за замещения осушенного воздуха или инертного газа наружным воздухом с высокой влажностью.
Метод определения герметичности по ГОСТ 24866-2014 основан на измерении изменения прогиба нагружаемого стекла при изменении давления во внутренней полости стеклопакета. Образец размером не менее 350×350 мм устанавливается на регулируемые опоры так, чтобы его геометрический центр совпадал с осями нагрузочных винтов. Между пружиной и стеклом, а также между нагрузочным винтом и противоположным стеклом размещаются прокладки из текстолита диаметром 50±5 мм и толщиной 2-3 мм.
Процедура испытания на герметичность
С помощью нагрузочных винтов верхнее и нижнее стекла нагружаются до прогиба L = 0.002а, где а — длина меньшей стороны стеклопакета в миллиметрах. Для образца 350×350 мм требуемый прогиб составляет 0.7 мм. Прогиб контролируется индикаторами часового типа с ценой деления 0.01 мм, установленными в центре каждого стекла. После создания нагрузки образец выдерживается 3-4 минуты для стабилизации упругих деформаций.
Показания обоих индикаторов устанавливаются на нулевое деление. Стеклопакет выдерживается под нагрузкой в течение 15±1 минут при стабильной температуре окружающего воздуха (допустимое изменение не более 1°C). В герметичном стеклопакете давление в межстекольном пространстве остается постоянным, и прогибы обоих стекол не изменяются. При наличии негерметичности происходит выравнивание давления с атмосферным, что приводит к уменьшению прогиба нагружаемого стекла.
Образцы считают выдержавшими испытание, если показание верхнего индикатора не превысило 0.02 мм за время выдержки 15 минут. Для двухкамерных стеклопакетов герметичность каждой камеры определяют отдельно с переворотом образца на 180° вокруг продольной оси для испытания второй камеры. Контроль герметичности проводят не ранее чем через 24 часа после изготовления стеклопакета.
Контроль точки росы
Точка росы стеклопакета характеризует остаточное влагосодержание воздуха или газа в межстекольном пространстве. Определение проводится методом охлаждения участка стекла с последующей проверкой появления конденсата или инея на внутренней поверхности. Испытуемый стеклопакет устанавливается вертикально, и на центральный участок одного из стекол с наружной стороны помещается сосуд с охлаждающей смесью.
В качестве охладителя используется смесь твердой углекислоты (сухого льда) с ацетоном, обеспечивающая температуру около -50°C для обычных стеклопакетов и до -65°C для морозостойких исполнений. Температура охлаждаемого участка контролируется термопарой или термометром сопротивления, закрепленным на поверхности стекла. Образцы считают выдержавшими испытание, если на внутренней поверхности стекла не обнаружены следы конденсата или инея при достижении нормируемой температуры точки росы.
Климатические испытания на долговечность
Долговечность стеклопакетов оценивается путем проведения ускоренных циклических испытаний, имитирующих воздействие критических эксплуатационных нагрузок в течение расчетного срока службы. Методика испытаний регламентирована ГОСТ 30779-2014 и основана на определении степени изменения физико-механических показателей и внешнего вида стеклопакетов после серии температурно-влажностных циклов.
Один цикл испытаний продолжительностью 9-10 часов включает последовательные стадии: охлаждение до отрицательной температуры, нагрев до положительной температуры с высокой относительной влажностью, и охлаждение до комнатной температуры. Для оценки долговечности в 20 условных лет эксплуатации проводят 34 полных цикла. Образцы размещаются в климатической камере с автоматическим регулированием температуры и влажности.
Режимы климатических циклов
Для стеклопакетов, предназначенных для эксплуатации в климатических районах со среднемесячной температурой января выше -18°C (умеренный климат), применяется следующий цикл: охлаждение до температуры -18±3°C с выдержкой 2 часа, нагрев до +40±2°C при относительной влажности 95±5% с выдержкой 4 часа, охлаждение до комнатной температуры 20±4°C с выдержкой 3 часа.
Для морозостойких стеклопакетов, эксплуатируемых в холодных климатических районах, минимальная температура цикла составляет -45±3°C с выдержкой 3 часа. Стеклопакеты особого назначения испытывают при температуре до -60°C. Максимальная температура нагрева +55°C соответствует условиям летней эксплуатации темных оконных систем под прямым солнечным излучением.
Контроль параметров после циклических испытаний
По завершении циклических испытаний образцы выдерживают на воздухе до полного высыхания, протирают сухой неворсистой тканью и подвергают комплексному контролю. Осмотр проводится при рассеянном освещении с освещенностью 300-600 лк на расстоянии 0.6-1.0 м. Проверяется отсутствие следующих дефектов: помутнений внутренних поверхностей стекол, конденсата или инея в межстекольном пространстве, отслоений герметика от стекла или дистанционной рамки, механических повреждений стекла.
- Точка росы после испытаний не должна превышать -40°C для обычных стеклопакетов и -50°C для морозостойких. Увеличение точки росы свидетельствует о проникновении влаги в межстекольное пространство вследствие нарушения герметичности.
- Герметичность контролируется методом измерения прогиба стекол под нагрузкой. Изменение показаний индикатора не должно превышать 0.02 мм, что свидетельствует о сохранении газонепроницаемости конструкции.
- Эффективность влагопоглотителя определяется экстракцией образцов влагопоглотителя из пяти стеклопакетов с последующим прокаливанием при температуре 950°C для определения конечного влагосодержания. Массовая доля влаги не должна превышать нормативных значений, указанных изготовителем.
- Объем заполнения камер инертным газом контролируется методом газовой хроматографии. Концентрация кислорода в пробе газа не должна превышать 2% для аргонового заполнения, что соответствует сохранению не менее 90% первоначального объема инертного газа.
Дополнительно проводят испытания на термостойкость вторичного герметизирующего слоя при температуре +80°C в течение 200 часов. Образцы герметика в виде стыковых соединений двух стекол выдерживают в термостате, затем охлаждают до комнатной температуры и подвергают испытанию на прочность при сдвиге. Отсутствие разрывов или отслоений герметика от стекла свидетельствует о сохранении адгезионных свойств материала после термического старения.
Контроль качества и приемочные испытания
Система контроля качества производства стеклопакетов включает входной контроль материалов и комплектующих, пооперационный контроль технологического процесса, приемочные и периодические испытания готовой продукции. Входной контроль охватывает стекло листовое, дистанционные рамки, герметизирующие материалы первичного и вторичного слоев, влагопоглотитель, инертные газы. Для каждого типа материала устанавливаются критерии приемки по показателям качества согласно нормативным документам.
Пооперационный контроль технологического процесса включает проверку правильности раскроя стекла с контролем размеров и качества кромок, контроль качества мойки и сушки стекол, дозирование и равномерность нанесения первичного герметика, правильность сборки с контролем положения дистанционной рамки, заполнение влагопоглотителем и инертным газом, качество нанесения вторичного герметика, маркировку готовых изделий.
Приемочные испытания
Приемочному контролю подвергается каждая партия стеклопакетов. Партией считается совокупность стеклопакетов одного типоразмера, изготовленных по единой технологии из одних и тех же материалов в течение не более трех суток непрерывной работы. От партии отбирают выборку для визуального осмотра и измерений геометрических параметров. Объем выборки составляет не менее 0.5% партии, но не менее 3 штук.
- Геометрические размеры контролируют измерением длины и ширины стеклопакета металлической линейкой по ГОСТ 427 с погрешностью не более 1 мм. Отклонения размеров не должны превышать ±3 мм для стеклопакетов с габаритами до 1500 мм и ±5 мм для больших размеров.
- Отклонение от прямолинейности кромок сторон определяют металлической линейкой, прикладывая ее к кромке стеклопакета на всю длину. Стрела прогиба измеряется щупом и не должна превышать 2 мм на 1000 мм длины.
- Разность длин диагоналей стеклопакета, характеризующая отклонение формы от прямоугольной, не должна превышать 3 мм для стеклопакетов с диагональю до 2000 мм и 4 мм для больших размеров.
- Оптические искажения контролируют с использованием экрана "кирпичная стена" по ГОСТ 33003. Стеклопакет устанавливают на расстоянии 3 м от экрана и наблюдают через него изображение при рассеянном дневном свете. Допускается незначительная волнистость изображения, не искажающая контуры объектов.
Периодические испытания
Периодические испытания проводятся не реже одного раза в год на выборке готовой продукции для подтверждения стабильности характеристик. Программа периодических испытаний включает определение следующих показателей: точка росы, коэффициент направленного пропускания света, объем заполнения камер газом для газонаполненных стеклопакетов, герметичность, долговечность, сопротивление теплопередаче, звукоизоляция.
Для проведения периодических испытаний отбирают образцы из числа принятых по приемочному контролю. Количество образцов устанавливается согласно методикам испытаний для каждого показателя: не менее двух для определения точки росы и оптических характеристик, не менее трех для испытаний на герметичность, не менее пяти для испытаний на долговечность. При несоответствии результатов периодических испытаний установленным требованиям проводят анализ причин и корректировку технологического процесса с последующим повторным испытанием удвоенного количества образцов.
