вакуумированный стеклопакет с индикатором

Формула изобретения

Вакуумированный стеклопакет с индикатором, содержащий два или более стекла с зазором 0,15-0,2 мм, скрепленных между собой по периметру швом герметизации, с фиксаторами между стеклами, внутренний объем которого откачан до давления не более 10 ^-3 мм рт.ст., отличающийся тем, что на одной из внутренних поверхностей стекол нанесено вещество-индикатор, которое изменяет цвет при увеличении давления разреженного газа в зазоре между стеклами, при этом в качестве вещества-индикатора применяют синтетические цеолиты, модифицированные путем ионного обмена, например AgA, или импрегнированными солями, например NaY, причем индикатор имеет линейный размер 10-20 мм и помещен в любом месте на одной из внутренних поверхностей стекол.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области строительства и гелиотехники, и может быть использовано при проектировании вакуумированных стеклопакетов для стеклоблоков жилых и производственных зданий. Вакуумированные стеклопакеты предназначены для прозрачного ограждения оконных проемов зданий, теплиц, и рассматриваются как потенциально возможное ограждение для солнечных коллекторов.

Известен вакуумированный стеклопакет, состоящий из двух листов стекла, расположенных на расстоянии друг от друга и соединенных швом герметизации из индия. Внутренний объем между стеклами откачан до вакуума. Во избежание разрушения стекол от перепада давлений окружающей среды и внутри вакуумного зазора, на внутреннюю поверхность одного из стекол нанесены металлические фиксаторы (нержавеющая сталь) диаметром 0,2 мм, шагом 40 мм. (P.W.Griffits et al. Fabrication of evacuated glazing at low temperature. Solar Energy Vol.63, No 4, p.243-249, 1998).

Известен стеклоблок для окон, состоящий, по крайней мере, из двух листов оконного стекла, расположенных на расстоянии 0,2 мм друг от друга и соединенных по периметру швом герметизации. Внутренний объем между стеклами откачан до давления 10^-3 мм рт. ст. Между стеклами помещены фиксаторы, поддерживающие расстояние между листами оконного стекла, выполненные из материала, состоящего из стеклокристаллического цемента и Аl₂O₃ (патент RU 2165510 С1, 2001).

Недостатком перечисленных вакуумированных стеклопакетов является невозможность визуального контроля давления разреженного газа между стеклами, что необходимо при их эксплуатации.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является стеклопакет, наполненный благородным газом, содержащий между стеклами вещество-индикатор, которое не реагирует с благородным газом, но реагирует на присутствие атмосферного воздуха (патент US 4848138 А, 1989). При нарушении герметичности стеклопакета и проникновении атмосферного воздуха внутрь стеклопакета, вещество меняет цвет. В качестве вещества-индикатора применяются силикагели на основе CoСl₂, кристаллы CaCO₃ , кристаллы СоI₂, кристаллы СuСl₂.

Недостатком данного изобретения является невозможность использования данных веществ для индикации давления в вакуумированном стеклопакете, так как вакуумирование осуществляется при температуре 450°С, при которой названные вещества неустойчивы. Кроме того, эти вещества не обладают достаточно высокой чувствительностью по компонентам воздуха и не могут служить надежными индикаторами при небольшом изменении уровня вакуума.

Сопротивление теплопередаче вакуумированного стеклопакета с селективным покрытием на одной из внутренних поверхностей стекол и давлением разреженного газа внутри вакуумного зазора 10^-3 мм рт. ст. составляет 1,12 м²·К/Вт для условий эксплуатации оконных ограждений по ГОСТ 26602.1-99 (температура в помещении и коэффициент теплоотдачи в помещение соответственно +20°С и 8 Вт/(м ²·К), температура наружного воздуха и коэффициент теплоотдачи наружному воздуху соответственно минус 20°С и 23 Вт/(м²·К)) или 0,77 м²·К/Вт для условий работы солнечного коллектора (температура пластины и коэффициент теплоотдачи соответственно 100°С и 3,73 Вт/(м ²·К), температура наружного воздуха и коэффициент теплоотдачи наружному воздуху соответственно минус 20°С и 20 Вт/(м²·К)) [И.В.Митина, Д.С.Стребков, С.Н.Трушевский. Оптимизация параметров вакуумированых стеклопакетов для их применения в солнечных коллекторах // Альтернативная энергетика и экология, 2008, № 8].

В вакуумированом стеклопакете с вакуумом 10^-3 мм рт.ст., вследствие различных процессов (дегазация из стекол, десорбция, микротрещины), давление может стать больше требуемого 10^-3 мм рт. ст., и тогда коэффициент сопротивления теплопередаче вакуумированного стеклопакета заметно понизится.

Задачей изобретения является обеспечение возможности визуального контроля увеличения давления разреженного газа между стеклами вакуумированного стеклопакета.

В результате использования предлагаемого изобретения появляется возможность более эффективного и более точного визуального контроля увеличения давления в вакуумном зазоре более 10^-3 мм рт. ст. при помощи вещества-индикатора, обладающего термостойкостью до 450°С, необходимой при изготовлении вакуумированного стеклопакета.

Технический результат достигается тем, что в предлагаемом вакуумированном стеклопакете с индикатором, содержащем два или более стекла с зазором 0,15-0,2 мм, скрепленных между собой по периметру швом герметизации, с фиксаторами между стеклами, внутренний объем которого откачан до давления не более 10^-3 мм рт. ст., на одной из внутренних поверхностей стекол нанесено вещество-индикатор, которое изменяет цвет при увеличении давления разреженного газа в зазоре между стеклами; при этом в качестве вещества-индикатора применяют синтетические цеолиты, модифицированные путем ионного обмена, например цеолит AgA, или импрегнированные солями, например цеолит NaY, причем индикатор имеет линейный размер 10-30 мм и помещен в любом месте на одной из внутренних поверхностей стекол.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлена общая схема вакуумированного стеклопакета с индикатором.

Вакуумированный стеклопакет с индикатором содержит два или более листов стекла 1, соединенных по периметру швом герметизации 2, фиксаторы 3 для поддержания расстояния между стеклами 0,15-0,2 мм, образующими вакуумный зазор 4. Давление в вакуумном зазоре 4 составляет не более 10 ^-3 мм рт. ст. На одну из внутренних поверхностей стекол нанесен индикатор 5 в виде вещества, реагирующего на увеличение давления паров воды, содержащихся в разреженном газе, изменением цвета. Вещество-индикатор должно быть термостойкое до 450°С, т.к. технология изготовления вакуумированных стеклопакетов предполагает откачку воздуха с одновременным нагревом до 450°С. Вещество-индикатор может быть нанесено на одну из внутренних поверхностей стекол в виде частиц, имеющих размер меньше, чем расстояние между стеклами (0,05-0,1 мм). Индикатор должен быть небольшого размера (линейный размер 10-30 мм), чтобы не мешать обзору через прозрачный вакуумированный стеклопакет, и при этом быть заметным невооруженным глазом, и может быть помещен в любом месте на одной из внутренних поверхностей стекол.

Работает вакуумированный стеклопакет с веществом-индикатором следующим образом.

Если давление между стеклами 1 повышается или вакуумный зазор 4 между стеклами полностью заполняется воздухом, вещество-индикатор 5, помещенное на одной из внутренней поверхностей стекол вакуумированного стеклопакета, изменяет свой цвет. По цвету вещества-индикатора 5 можно будет судить о необходимом давлении (не более 10 ^-3 мм рт. ст.) в вакуумированном стеклопакете и при его увеличении, когда сопротивление теплопередаче стеклопакета заметно снизится, заменить вакуумированный стеклопакет на новый.

В качестве вещества-индикатора предлагается использовать синтетические цеолиты типов А, X и Y, модифицированные путем ионного обмена или импрегнирования солями, которые служат в качестве индикаторов малых количеств (40-70 частей на миллион) паров воды.

Пример 1: цеолит AgA, который при повышении давления паров воды от 3·10^-2 до 5·10^-2 мм рт.ст. меняет цвет с яркого желто-красного на светло-желтый, а в интервале давлений от 0,8·10^-1 до 10^-1 мм рт. ст. из желтого через розовый переходит в серо-белый.

Пример 2: цеолит NaY, пропитанный солями ванадия, который при повышении давления паров воды до 2·10^-2 мм рт. ст. меняет цвет с яркого лимонно-желтого на белый.

Синтетические цеолиты, модифицированные путем ионного обмена или импрегнирования солями, являются термостойкими до температуры 450°С.