Ветровые электростанции

06.11.2023 09:00

Созданные ветряные электростанции в качестве источника энергии используют силу ветра. В результате обеспечивается выработка дешевой электроэнергии. Применение таких конструкций имеет высокую эффективность, поскольку перемещение воздушных масс идет постоянно, и этот источник энергии является возобновляемым. С течением времени использование ветровых генераторов становится все популярнее, что влечет за собой развитие данного направления. Выражается это в появлении новых разновидностей ветровых агрегатов, используемых в промышленности и для частных нужд.

Основные характеристики и принцип работы

Работа ветряных электростанций характеризуется следующими показателями:

  1. Мощностью. Это основной параметр ветровой электростанции. Мощность установки зависит от способности генератора вырабатывать электроэнергию при стандартной скорости ветра равной величине 12 м/с.
  2. Номинальным напряжением. Данная величина, которая также вырабатывается генератором, может изменяться в широких пределах. Она бывает 220 В, 12 В и 24 В.
  3. Мощности турбины. Данная величина зависит от диаметра турбины,
  4. Производительностью. Этот параметр позволяет определить количество вырабатываемой ветроустановкой электроэнергии в год.

При выработке электроэнергии важной величиной является диаметр турбины, которая должна выдержать сильные порывы ветра. Ее расчет ведется с учетом особенностей региона, поскольку в каждой местности перемещение воздушных масс обладает разной силой. При этом за базовую величину берется максимальная сила ветра.

Производителями выпускается большое разнообразие ветроустановок. При этом принцип действия у них всех одинаковый. Заключается он в следующем:

  1. В верхней части установки располагаются лопасти, задача которых состоит в захвате перемещающихся воздушных масс.
  2. При соприкосновении ветра с лопастями последние приводятся во вращение, которое передается на ротор генератора.
  3. Как только генератор начинает вращаться, между магнитами статора тут же происходит формирование электромагнитного поля, с последующим появлением в обмотках статора переменного электрического тока. Его создание происходит на основе физического явления электромагнитной индукции.
  4. На следующем этапе происходит образование постоянного тока путем прохождения его сквозь выпрямитель.
  5. Затем он снова преобразуется в переменной ток, частота которого составляет 50-60 Гц. Достигается это путем прохождения его через инвертор. Выработанная энергия поступает в электрические сети.

Из-за разного рельефа местности часто ветряные электростанции устанавливаются на высоких мачтах, поскольку близко к земле потоки воздуха не отличаются стабильностью, а также их сила уменьшается. При этом на высоте они дуют равномерно, что обеспечивает оптимальную эксплуатацию установки.

Разновидности по конструкции

Существует несколько видов ветрогенераторов, которые разделяются по конструкции и месторасположению. Каждая из них отличается своей особенностью и применяется с учетом конкретных условий. При этом принцип действия у всех ветряных электростанций одинаковый, основанный на использовании силы ветра.

Горизонтальные

Особенностью данного типа ветрогенераторов является расположение оси вращения в горизонтальном направлении. Это сложные устройства, отличающиеся высокой эффективностью. Такой конструкции ветрогенераторы выпускаются нескольких видов:

  1. С фиксированным углом наклона лопастей. Такого типа ветровые электрогенераторы можно встретить чаще всего. Их особенностью являются лопасти, расположенных с наиболее эффективным углом наклона, что позволяет их использовать при любой силе и скорости ветра.
  2. С регулируемым углом наклона лопастей. В таких ветровых установках есть возможность изменять расположение наклона лопастей. Это увеличивает универсальность оборудования и дает возможность подстраиваться под любую ветровую нагрузку.
  3. Саблевидной формой лопастей. Такие лопасти имеют особую геометрию, специально приспособленную под высокую скорость ветра.

Горизонтальные ветровые электростанции нашли наиболее широкое применение среди других типов оборудования.

Вертикальные

Это ветровые устройства, ось вращения в которых установлена вертикально. В результате у них отсутствует зависимость от направления ветра. Такие изделия имеют упрощенную конструкцию, но обладают меньшей эффективностью. Вертикальные агрегаты выпускаются следующих видов:

  1. С ротором Савониуса. Геометрия лопастей выполнена в виде синусоиды, что способствует формированию подъемной силой при попадании на них воздушных масс.
  2. Ветровая электростанция Дарье. В состав конструкции входит ряд лопастей, которые устанавливаются вдоль вертикальной оси. Они также имеют особую изогнутую форму, которая обеспечивает создание подъемной силы.
  3. Ветрогенераторы Фена. Лопасти устанавливаются на цилиндрической турбине и приводят ее во вращения под воздействием силы ветра.

Вертикальные ветровые электростанции также находят широкое применение в местах, где ветер может часто менять направление.

Роторные и карусельные

В роторных устройствах используются специальные узлы для улавливания ветра с дальнейшим превращением его в энергию. Оборудование имеет усложненную конструкцию, но обладает большой эффективностью. Такие ветрогенераторы могут работать в плохих погодных условиях. При этом их монтаж не вызывает сложности. Рассматривая недостатки, можно выделить небольшую высоту башни, что увеличивает риск разрушения лопастей. Также аппараты издают повышенный шум.

Высокой надежностью обладает и карусельное оборудование, принцип работы которого заключается в следующем:

  1. Движущийся воздух попадает через патрубок во вращающийся барабан ветрогенератора.
  2. При вращении барабана за счет центробежной силы вся присутствующая в воздухе пыль отбрасывается к боковым стенкам, а затем попадает в пылесборник. В результате воздух очищается и не загрязняет оборудование

Роторные и карусельные ветровые электростанции относятся к наиболее качественному оборудованию. Оно выполнено в соответствии со всеми технологическими требованиями, а почему необходимо придерживаться разработанных норм, не отклоняясь от стандарта, вы можете узнать здесь.

Типы ветровых электростанций

Важным моментом является место установки ветровых электростанций. В зависимости от этого они разделяются на виды:

  1. Прибрежные. Устанавливаются на некотором расстоянии от берега моря или океана. Именно в этом месте регулярно дует бриз, способствующий стабильности работы установки. Его присутствие обеспечено разностью температур между морской водой и поверхностью суши. В результате формирование ветра происходит днем и ночью, поскольку перемещение воздушных масс постоянно чередуется с морского побережья в сторону водоема, а затем в обратном направлении.
  2. Наземные. Установка таких ветровых электростанций ведется на возвышенных участках земли. Желательно, чтобы высота территории превышала 50 м. Очень удобными местами являются холмы. Формирование нужной площадки ведется на протяжении 7-10 дней. Основная сложность заключается в выборе местности, поскольку необходимо обеспечить подъезд строительной техники, а это связано с наличием дорог. Кроме того, длительность процедуры монтажа ветрогенераторов увеличивается за счет необходимости согласования всей документации в различных организациях.
  3. Шельфовые. Такие ветрогенераторы располагаются в море на расстоянии от берега в районе 60 км. К достоинству установок относится их месторасположение, когда не занимается полезная территория земли. Также они не видны с берега и при работе показывают хорошую эффективность. Их строительство ведется в местах, где присутствует небольшая глубина. Это необходимо для закладки свайного фундамента на глубину 30 м. Также под землей прокладываются подводные кабеля. Строительство шельфовых электростанций обходятся намного дороже, чем их наземные варианты. Для изготовления используются качественные материалы, поскольку в соленой водной среде они быстро покрываются коррозией. При строительстве таких сооружений специально используются самоподъемные корабли.
  4. Парящие. Особенностью конструкции таких ветровых электростанций является их расположение над землей. С помощью специальной оболочки, наполненной гелием, ветрогенератор поднимается на высоту несколько сотен метров. Внутри агрегатов расположены турбины мощностью до 40 кВт. Оборудование имеет множество преимуществ, но применяется редко из-за сложности его изготовления и монтажа.
  5. Плавающие. Это ветровые генераторы, выполненные в виде платформы с башней. Устройство опускается под воду на десятки метров, а верхняя часть возвышается над морской гладью. Для стабилизации системы внутри водоема используется специальный балласт, сделанный из гравия или любых камней. Для удержания оборудования на месте применяются якоря.
  6. Горные. Такое оборудование представляет собой обычные ветровые генераторы, только установленные в горах. Они характеризуются большой эффективностью, поскольку в горной местности всегда присутствуют сильные ветры.

Каждый тип ветрогенератора обладает своими особенностями и применяется в той местности, где от него можно получить максимальную отдачу.

Правила выбора

При выборе ветрогенератора нужно учитывать множество параметров оборудования:

  1. Мощность. Для этого необходимо рассчитать, какое количество электроэнергии необходимо для обслуживания данной территории. К полученному результату следует обязательно прибавить запас на случай возможных потерь.
  2. Тип оборудования. Обычно вопрос стоит перед выбором горизонтального или вертикального аппарата. В первом случае производительность агрегата будет выше, но это произойдет только при нужном направлении движения воздушных масс. Вертикальный вариант имеет меньшую эффективность, но занимает небольшое пространство и не зависит от направления ветра.
  3. Размер ротора. Здесь все зависит от необходимой производительности оборудования. Большого размера ротор значительно эффективнее, но требует наличия значительного пространства. Чтобы сделать правильный выбор, необходимо предварительно провести расчеты.
  4. Материал лопастей. Такие изделия могут изготавливаться из пластика, стали или алюминия. Металлические лопасти обладают большей прочностью, но и выше по цене. Оптимальным вариантом является пластик. По своим характеристикам он прочный и долговечный.
  5. Инвертор. Это прибор, в задачу которого входит преобразование переменного тока с целью зарядки аккумуляторов. Устройство может быть в составе ветрогенератора или установлено отдельно.
  6. Производитель. Здесь нужно выбирать надежного хорошо известного поставщика. При покупке такого дорогостоящего оборудования обязательно следует проверять гарантию и возможность его ремонтирования в сервисных центрах.
  7. Стоимость оборудование. Это обстоятельство также играет не последнюю роль и во многом зависит от бюджета хозяина.

Кроме перечисленных факторов обязательно нужно заранее определиться с местом установки оборудования. Здесь следует ориентироваться на территорию, насколько стабильно дуют ветры, и меняют ли они свое направление движения. Для этого необходимо выбрать возвышенность, где сила перемещения воздушных масс будет максимальной. В том случае, когда ветры дуют слабо, требуется подбирать соответствующее оборудование с высоким КПД.

Использование силы ветра как альтернативного возобновления источника энергии относится к перспективному направлению. Установленные в ряд ветрогенераторы дают хороший результат, но при изготовлении оборудования следует обращать внимание на качество его производства и ответственность работников. Об этом можно почитать здесь.


ИСТОЧНИК ФОТО: ASNinfo
МЕТКИ: ВЕТРОЭНЕРГЕТИКА, ТЕХНОЛОГИИ И МАТЕРИАЛЫ, ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ ЭНЕРГОПОТРЕБЛЕНИЕ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТЬ, ЭНЕРГЕТИКА, ВОЗОБНОВЛЯЕМАЯ ЭНЕРГЕТИКА, ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ ВИЭ, АЛЬТЕРНАТИВНАЯ ЭНЕРГЕТИКА

Виды пластиковых окон

18.04.2023 09:00

Пластиковые окна пользуются огромной популярностью в виду своей безопасности, экологичности и надежности. Сейчас они доступны и просты в установке. Мы расскажем о них подробнее, чтобы вы знали, каковы их особенности, а также какие существуют разновидности.

Особенности пластиковых окон

Пластиковые окна представляют собой конструкции с хорошими характеристиками тепло- и звукоизоляции, в основе которых имеется профиль ПВХ. Они дополняются стеклопакетами, фурнитурой и уплотнителя. Сейчас изделия выполняются разных форм, размеров, конфигураций и так далее. Система многокамерная, характеризуется высокой надежностью и качеством. Зимой благодаря таким окнам в помещение не проходит ветер, а летом становится прохладнее. Особенное устройство, помимо этого, оберегают от пыли и сквозняков.

Современные пластиковые окна совместимы с механизмами, защищающими от взломов. Стеклопакет выдавить невозможно, что повышает безопасность и дополнительно оберегает от воров. Сама конструкция довольно жесткая и прочная.

Многочисленные проверки подтвердили, что материалы, используемые для изготовления, абсолютно безопасны для человека. Никаких вредоносных веществ не выделяется даже при продолжительном воздействии солнца. Срок службы окон очень продолжительный, и они определенно стоят всех вложенных денег. В год на эксплуатацию будет уходить порядка 200 рублей.

Существуют такие конструкции, которые отличаются повышенной стойкостью к холодам, так что их можно устанавливать в тех регионах, где особо сильны морозы (до -60 градусов). Они дополнительно укреплены и выдерживают повышенные нагрузки от ветра. В зависимости от толщины стенок, профиль ПВХ можно поделить на следующие классы:

  1. А: внутренние стенки 2,5 миллиметра. Внешние — не менее 2,8 миллиметров. Это самый оптимальный вариант для оснащения большинства жилых домов.
  2. В: внутренний стенки 2 миллиметра, внешние — минимум 2,5. Обычно такие профили применяются для установки в стандартных проемах. Кроме того, они подходят для производственных и складских помещений.
  3. С: толщина стенок не контролируется. Конструкции подходят для оснащения временных построек.

Стоит отметить, что только первый вариант имеет такие характеристики, которые позволяют эксплуатировать его в течение длительного периода. В целом же, чем шире профиль, тем больше в нем камер, и тем лучше защита от холода и посторонних звуков.

Преимущества и недостатки пластиковых окон

Пластиковые окна обладают рядом интересных преимуществ. Можно выделить следующие положительные стороны:

  1. Полная герметичность. При соблюдении всех правил установки никаких сквозняков не будет. Не придется размышлять о том, следует ли заклеить рамы на зиму или забить щели поролоном или подобным материалом.
  2. Отсутствие пыли. Достаточно будет поставить специализированную сетку, и никакого противного налета на подоконнике не появится.
  3. Время эксплуатации. Требования к обслуживанию практически отсутствуют. Достаточно просто смазывать иногда уплотнитель, используя специальные силиконовые продукты. Фурнитура же обрабатывается машинным маслом. Удобно, что каждой весной не надо будет наносить краску на рамы. Для мытья можно использовать простой мыльный раствор. Крайне не рекомендуются составы с абразивами.
  4. Шумоизоляция. Когда окно закрыта, никаких посторонних звуков слышно не будет. Достаточно даже однокамерного стеклопакета, чтобы уличный шум не отвлекал.
  5. Стойкость к высоким и низким температурам, влажности. Вода не будет проникать внутрь, а сама конструкция останется сохранной, несмотря ни на что.
  6. Стойкость к огню. Пластик не горит, а плавится.

Конечно, у подобных конструкций имеются и определенные недостатки. Но их, на самом деле, не так много:

  1. Пластик не пропускает воздух. То есть в помещении вообще не будет никакой естественной вентиляции. У дерева же, к примеру, имеются небольшие поры, которые и отвечают за обмен с наружной средой.
  2. Образование конденсата. Периодически воздух в комнате может становиться непригодным для дыхания. Чтобы решить эту проблему, достаточно установить щелевые проветриватели или климатические клапаны.
  3. Невозможность декорирования. Сложно прикрепить к пластиковым окнам жалюзи или римские шторы. Хотя существуют специальные модели, разработанные именно для конструкций из ПВХ.

Надо отметить, что монтаж должен быть проведен строго по ГОСТу. В противном случае велик риск столкнуться с плесенью прочими неприятностями. Еще важно помнить, что при повреждении рамы, скорее всего, понадобится заменять все окно.

Виды пластиковых окон

Пластиковые окна можно поделить на разные группы. Все зависит от их особенностей и характеристик. Рассмотрим данный вопрос подробнее.

Типы конструкций

Вариантов конструкций несколько. У каждого из них свои специфические черты, о которых нужно знать перед установкой.

  1. Трехстворчатые. Как можно понять из названия, включают три створки. Две из них глухие, а третью можно открыть. Зачастую такие окна устанавливаются в гостиных или спальнях, а также прочих крупных комнатах.
  2. Двухстворчатые. Одна створка глухая, вторая — открывается. Достаточно распространенный вариант, который пользуется популярностью.
  3. Одностворчатые. Можно купить как глухое, так и открывающееся окно. Чаще всего конструкциями оснащают балконы, а также дома типа сталинок или хрущевок. Хорошо подходят они и для коттеджей или дач.
  4. Балконный блок. Под этим термином понимают окно с дверью, которое выступает в роли выхода на балкон или лоджию.
  5. Окна для лоджий или балконов. К этому вопросу предъявляют особые требования: площадь остекления довольно большая, так что вся конструкция должна быть жесткой и прочной, но при этом еще и легкой. Зачастую окна на балконе имеют раздвигающиеся створки.

Естественно, перед установкой необходимо обратиться к специалисту, который снимет мерки. При правильном подходе конструкция отлично впишется в помещение.

Типы открывания

Поделить окна на группы можно и по типу открывания. Существуют такие варианты:

  1. Поворотные конструкции. Они больше всего напоминают простые деревянные окна. Подобный вариант имеет невысокую стоимость, хотя присутствуют и определенные минусы: зимой, к примеру, придется выходить из комнаты на время проветривания, так как окно запускает воздух мощным потоком. Эти модели опасны для детей и домашних животных. Кроме того, не рекомендуется ставить что-либо на подоконник, так как в таком случае окно нельзя будет открыть.
  2. Поворотно-откидные конструкции. Самый распространенный вариант. Открываются как по вертикальной оси нараспашку, так и по горизонтальной — тогда они откидываются. Имеют все преимущества первой разновидности, но при этом лишены недостатков. Чтобы начать проветривание, створку откидывают, не убирая при этом предметов с подоконника. Для промывания достаточно раскрыть конструкцию настежь. У отдельных моделей присутствует система микропроветривания, которая дает открыть окно совсем ненамного, чтобы воздух поступал в помещение.
  3. Раздвижные конструкции. Створки тогда скользят по направляющим. Это хороший вариант для маленьких комнаток или лоджий. Такой вариант позволяет экономить пространство.

Выбирать конкретный вариант стоит в зависимости от своих потребностей и той комнаты, в которой будет устанавливаться окно.

Типы стеклопакетов

Пластиковые окна делятся и по видам стеклопакетов. Выделим такие варианты:

  1. Однокамерные. Стеклопакет в таком случае представляет собой два листа, герметично закрепленных в раме. Между ними есть воздушная камера. Обычно подобные окна устанавливаются на балконах или лоджиях, в кухнях.
  2. Двухкамерные. Включают три стекла и две воздушные камеры между ними. Гарантируют повышенную тепло- и шумоизоляцию. По этой причине они устанавливаются в большинстве жилых помещениях.
  3. Трехкамерные. Включают четыре стекла и три воздушных камеры. Самый оптимальный вариант для установки в холодных регионов. Отлично защищают от сильных ветров и морозов. Рекомендуется устанавливать подобные конструкции в тех комнатах, что выходят на север или шумные дороги. Кроме того, подходят для высоких этажей.

Тут выбор должен основываться на том, каковы условия в регионе, а также где именно установят стеклопакет.

Дополнительные опции

Конечно же, у пластиковых окон могут быть различные дополнительные опции, которые делают опыт использования еще более приятным. Рассмотрим этот вопрос подробнее:

  1. Функция проветривания. Очень полезна, поскольку дает совсем немного приоткрыть окно. Можно пользоваться ею в холода, когда нет возможности или желания проводить полноценное проветривание настежь.
  2. С вентиляционным клапаном. Это небольшое устройство, которое монтируют в раму. Оно пропускает воздух даже при закрытом окне. При этом не придется снимать конструкцию, а еще клапан не влияет на тепло- и звукоизоляцию. Приток воздуха может контролироваться вручную или автоматически.
  3. Автоматические окна. Некоторые модели оснащаются электрическим приводом и возможностью дистанционного управления. То есть окно будет открываться и закрываться без постороннего вмешательства. Подобная функция идеальна для конструкций, которые находятся на большой высоте.
  4. Энергосберегающие. На стекле имеется пленка небольшой толщины, при помощи которой удается зимой сохранить в комнате тепло. Летом же там будет оставаться прохлада. На прозрачность функция никак не влияет.
  5. Гребенка. Это ограничитель открывания окна. Сейчас эта функция считается практически обязательной. Конструкцию можно будет зафиксировать в определенном положении, не позволяя ей закрыться или раскрыться при слишком сильном ветре.
  6. Ограничитель поворота створки. Простое устройство дает конструкции открываться лишь на желаемую ширину. Это некоторая альтернатива гребенке.
  7. Скрытые петли. Смотрятся такие конструкции более элегантно, чем обычно. Фурнитура не влияет на вид рамы, не рушит гармонию. Кроме того, будет улучшена защита от холода и посторонних звуков. Уплотнитель укладывается по всему периметром без разрывов.
  8. Антивандальная функция. Как известно, воры довольно часто проникают в помещения через окна. В большинстве случаев злоумышленники просто достают стекла из рамы. Для дополнительной защиты можно использовать специальную фурнитуру. Она может делиться на несколько классов: противостояние простому физическому воздействию, затруднение взлома с использованием отверток, ломов, пил, молотков и так далее.
  9. Ламинированные стеклопакеты. Они также могут оберегать от проникновения преступников в помещение. Пленка не позволяет образовываться острым осколкам стекла, а прочность конструкции повышается. Самая толстая помогает выдерживать удары силой до 78 килограмм.
  10. Детский замок. Эта функция обязательна для семей, где есть маленькие дети. В таком случае нельзя будет раскрыть окно привычным поворотом ручки. Это прекрасная защита от несчастных случаев.
  11. Защита от ударов. Для обеспечения этой функции прибегают к ламинированию специальной смолой. Разбить подобное стекло непросто. Но даже если это случится, осколки не будут иметь острых краев, снижая риск, что кто-то поранится.
  12. Цветные профили. Каталог индивидуален для каждой компании. Покупатель может ознакомиться с ним перед установкой окна.
  13. Москитная сетка. Не позволит насекомым проникать в помещение. Летом можно будет спокойно держать окно открытым хоть целый день.

Наличие дополнительных функций уточняется индивидуально у производителя.

По ценовому диапазону

Поделить пластиковые окна на группы можно и по ценовому диапазону. Современные производители предлагают такие варианты:

  1. Эконом. Сюда включают конструкции из профиля с тремя воздушными камерами и одно- или двухкамерным стеклопакетом. Контуров уплотнителя чаще всего два. Дизайн сдержанный и не имеет никаких лишних деталей. Стоимость может начинаться от 5,5 тысяч рублей.
  2. Бизнес. Конструкции включают четырех- или пятикамерный профиль, а стеклопакет двухкамерный. Контуров уплотнителя два или три. Дизайн или простой, или с дополнительными деталями. Ценник — от 9 тысяч рублей.
  3. Премиум. Самые лучшие варианты с высоким уровнем изоляции шума и звуков. Минимальное число камер в профиле — пять, стеклопакеты толстые и двухкамерные. Контуров утеплителя минимум три. Даже в базовой комплектации у таких моделей много дополнительных функций, что очень удобно. Внешний вид эстетичен и привлекателен, дизайн утонченный. Стоимость начинается с 15 тысяч рублей.

Перед покупкой необходимо учитывать свой бюджет, но также в цену вкладываются услуги замерщика и установщика.

Как выбрать окно

Пластиковое окно — не самое дешевое удовольствие. К выбору следует подойти ответственно, чтобы конструкция прослужила долго. В первую очередь, следует обратить внимание на материал профиля. Важно убедиться, что пластик экологичен и безопасен, у него не должно быть неприятного запаха.

Значение имеет и толщина профиля. Она должна быть однородной. Для наружных стенок оптимальный показатель составляет 2,8 миллиметров, для внутренних — 2,5.

Еще нужно обращать внимание на число воздушных камер. От них зависит уровень звуко- и шумоизоляции. Минимальное количество — три. В дорогих окнах может быть и более пяти. Кроме того, стоит смотреть на количество стеклопакетов. Слишком тонкие не подойдут для установки в неотапливаемых комнатах, целесообразно размещать их только в регионах с теплым климатом.

Качество уплотнителя влияет на комфортность пребывания в помещении. Лучше всего, чтобы контуров было от двух. Что касается материалов, лучше всего брать натуральный каучук, который отличается стойкостью к перепадам температур.

И, конечно, надо проверить репутацию производителя окна. Изучить отзывы, убедиться в том, что компания заслуживает доверия. Цены не должны быть слишком низкими, но и завышенными — тоже.

Пластиковые окна очень востребованы, они обходят по качеству деревянные модели. Отлично защищают от холода, а также не пропускают посторонних звуков. Цены на современные модели сейчас доступны, так что определенно стоит установить такое окно себе домой.


ИСТОЧНИК ФОТО: ASNinfo
МЕТКИ: ПРОИЗВОДСТВО ОКОН, ТЕХНОЛОГИИ И МАТЕРИАЛЫ, ОКОННЫЙ ПРОФИЛЬ ПВХ, ПЛАСТИКОВЫЕ ОКНА

Изготовление стекла

15.04.2023 12:08

Стекло — это неорганический хрупкий материал, используемый в различных сферах повседневной жизни. Изготавливается из разных материалов, от которых зависят его свойства. Разберем подробнее, как именно устроено производство.

Состав стекла

Стекло выполняется чаще всего из сырья, которое проходит плавление при высоких температурах. Основным компонентом выступает песок, хотя в техническом плане это все-таки кварц или диоксид кремния. К нему добавляют прочие составляющие, например:

  • кальцинированная сода;
  • доломит;
  • известняк;
  • стеклобой;
  • прочие химикаты.

Для производства стекла осуществляется охлаждение компонентов, которые вначале были расплавлены при температуре от +300 до +2500 градусов. Скорость такая, что не допускается формирования заметных кристаллов. Интересно, что для работы бывает достаточно исключительно и песка, но тогда приходится повышать температуру. Именно по этой причине для модификации используется сода. Например, известняк повышает прочность. Оптимальный состав такой: 75% кремнезема, 10% извести и 15% соды.

Какими могут быть изделия из стекла

Изделия из стекла бывают разными. Условно они делятся на такие группы:

  • прозрачные и непрозрачные;
  • цветные и бесцветные;
  • люминесцированные;
  • поглощающие или отталкивающие ультрафиолет.

Неорганическое стекло отличается высокими механическими, химическими и тепловыми характеристиками. Стоит отметить, что, хоть материал и очень чувствителен к повреждениям, сопротивление сжатия у него аналогично таковому у чугуна. Повысить прочность можно при помощи закалки, химической или термической обработок. Благодаря этому устраняются микротрещины, которые возникают под воздействием окружающей среды.

В России производство стекла основывается на следующих процессах:

  • подготовка сырья;
  • формирование шихты;
  • варка;
  • охлаждение;
  • отжиг и обработка.

Все процессы тщательно отработаны, за счет чего готовые изделия получаются высокого качества.

Этапы производства

Чаще всего стекло изготавливается из таких веществ, как кремнезем, SiO2 и Na2CO3. При производственной необходимости составы могут обогащать дополнительными модификаторами. Для осветления, например, берут сульфаты, хлорид натрия, нитрат аммония и так далее. Перед началом изготовления все компоненты просеивают и сушат. Затем их смешивают, пока масса не станет однородной. При необходимости осуществляется дополнительное измельчение.

Далее шихта отправляется в печь, которая применяется специально для варки стекла. Нагревание позволяет испарить остаточные частички воды. В это время происходит разложение абсолютно всех компонентов. По мере увеличения температуры наступает плавление силикатов. В процессе они формируют непрозрачную массу. Заканчивается этот этап сразу после того, как температура доходит до 1200 градусов. В этот момент стекло приобретает прозрачность.

Далее идет стеклообразование. В ходе этого процесса зерна кварца растворяются в силикатном расплаве, в результате чего возникает однородная масса. Идет это несколько медленно, занимает до 90% времени провара шихты. Когда масса достигает температуры 1500-1600 градусов, происходит удаление газов.

Еще один этап производственного процесса — осветление. Для этого добавляются специальные компоненты, которые способствуют уменьшению поверхностного натяжения стекломассы. Расплав хорошо перемешивают специализированным оборудованием. Вместе с этим процессом проводится гомогенезация.

Завершающий этап — охлаждение. Необходимо соблюдать вязкость массы, которая позволит в дальнейшем сформировать требуемую продукцию. Температура в процессе держится на уровне 700-1000 градусов. Тут очень важно медленно и аккуратно ее уменьшать. Создание различных изделий из стекломассы осуществляется механическим способом на специальном оборудовании.

Что такое шихта

Производство стекла стартует уже в карьере. Кварцевый песок необходимо тщательно очистить, чтобы готовое изделие получилось качественным и надежным. Для очистки сырья от посторонних примесей осуществляется промывка с использованием специализированного оборудования. По завершении этого процесса песок сушат и перемещают в вибрационное сито для просеивания. Отбираются те крупинки, диаметр которых не превышает миллиметра.

Полученное сырье направляют уже на производство — в специальное хранилище. Это главный компонент шихты, но, конечно, не единственный. Сейчас при изготовлении стекла нельзя обойтись без добавок, которые укрепят его и придадут некоторые дополнительные свойства. В состав шихты обычно входят следующие компоненты:

  • кремнеземное сырье;
  • сода;
  • доломит;
  • кокс, сульфат соды;
  • силикат натрия, лития или калия;
  • известняк;
  • полевой шпат и так далее.

Естественно, перед использованием компоненты тщательно подготавливают и смешивают при определенных условиях. Еще в шихту могут добавлять иногда измельченное битое стекло. Такое сырье не требует никаких дополнительных обработок, что делает производство лишенным отходов.

О стекломассе

Как только смесь будет готова, ее отправляют в печь для варки стекла. Там температура поддерживается на уровне 1600 градусов. По достижении шихтой жидкого состояния, она перемещается в другую часть печи, а на ее место устанавливают новую партию. Интересно, что данный процесс не останавливается. Каждую минуту может подаваться до полутора тонн материала.

На следующем участке температура снижается до 1000 градусов. Материал становится более однородным, из него удаляют газы. По готовности стекломассу оставляют остывать, за счет чего она становится вязкой. Далее можно переходить к формированию.

Силикатное стекло

Силикатное стекло встречается нам каждый день. Из него изготавливают самые разные вещи: посуду, предметы декора, очки, лампы накаливания, окна и многое другое. Производится оно путем плавки двуокиси кремния при температуре 1700 градусов. В итоге получается материал, который характеризуется прекрасной светопропускаемостью, стойкостью к низким температурам и отсутствием взаимодействия с химикатами. Надо отметить, что он еще и хорошо сверлится, полируется или шлифуется.

Силикатное стекло, помимо уже упомянутых сфер, используется в авиации и судостроении. С его использованием изготавливают кабины, делают фонари и устройства, отвечающие за визуальный контроль. Указанный материал прекрасно подходит для изоляции.

Листовое стекло

Для изготовления листового стекла берут два основных компонента — карбонат натрия и кварцевый песок. Масса размещается в специализированной ванне, в которой также находится расплавленное олово. При этом сам материал может быть нескольких типов:

  • термостойкий;
  • огнестойкий;
  • защищенный от воздействия тепла;
  • закаленный;
  • стойкий к механическим воздействиям;
  • ламирированный.

Из этого следует, что листовое стекло можно использовать в разных сферах, но чаще всего — в строительстве или для обустройства автомобилей. В последней отрасли без него обойтись вообще невозможно.

Лобовые стекла

Лобовое стекло необходимо для качественной защиты салона автомобиля от внешних воздействий, проникновения внутрь осадков и пыли. Оно обеспечивает находящимся внутри людям достаточный уровень безопасности. Каждый день технология производство совершенствуется. Чаще всего стекло изготавливают из материала «Триплекс». В таком случае оно будет иметь трехслойную структуру, благодаря которой не разлетится от удара. Осколки будут удержаны армирующей пленкой.

Еще один вариант — «Сталинит». Тут в основе лежит специализированная процедура закаливания, за счет которой прочность стекла значительно повышается. При ударе оно разлетается на мелкие осколки, которые тоже не вредят людям. Но к такому материалу прибегают довольно редко.

Сама технология производства начинается с разметки по конфигурации и геометрическим размерам. Но проводится только надрез, по которому затем продвигается специализированная горелка, согревающая стекло до необходимой температуры. Это приводит к тому, что оно лопается вдоль линии. Затем кромки обрабатываются специализированными абразивными лентами, а материал промывают мыльным раствором для избавления от остатков грязи и пыли. После покрывают раствором, защищающим от слипания.

Как только эти этапы будут пройдены, специалисты проверяют, насколько качественный и крепкий получился материал. Потом два стекла соединяют друг с другом, и им придается необходимая форма, специфическая для конкретной марки автомобиля. Конструкцию кладут в печь, прогреваемую до температуры 760 градусов, что придает стеклу пластичность. Охлаждение проводится аккуратно и медленно, а после затвердевания между заготовками вставляют прозрачную пленку. Все эти процессы, естественно, автоматизированы, так что можно получить несколько идентичных изделий.

Способы производства стекла

Стекло — это твердое вещество, которое активно используется в различных строительных работах. Оно способно пропускать солнечный свет, не давая при этом теплу выйти изнутри. Чаще всего из него изготавливают окна, витрины, перегородки и зеркала. Листовые стекла обрабатывают в специализированных печах, что закаляет его, то есть придает ему увеличенную прочность. Укрепленные варианты нередко применяются для остекления лоджий и балконов. Если вдруг они повредятся, то от них не будет опасных острых осколков.

Современное производство стекла предлагает потребителям различные модели. Существуют даже энергосберегающие, солнцезащитные и армированные. В первом случае применяется тонкое прозрачное покрытие с высокой проводимостью тепла. Свет оно пропускает очень хорошо, что идеально для отопительного сезона.

Солнцезащитные стекла многократно тонируются для достижения идеального результата. Их применяют для фасадов, включают в состав стеклопакетов. Они способствуют повышению комфортности проживания в доме. Иногда встречаются при производстве аквариумов и витражей.

Армированные стекла хороши для обустройства окон или перегородок. Они отличаются высокой стойкостью к огню благодаря наличию специальной сетки из металла.

Изготовление цветного стекла

Цветное стекло может быть изготовлено различными способами, от которых зависит окончательный оттенок. Первая технология предполагает окрашивание в массе. Она довольно проста и практически ничем не отличается от производства обычного материала. В сырье добавляют разные красители, а также обязательно устанавливается строго заданная температура. Минус — высокий расход средств для придания желаемого оттенка.

Вторая технология уже сложнее, зато краситель уходит более экономно. Стекло изготавливается из двух слоев: первый — простой прозрачный лист, второй — либо тонкий крашеный, либо цветная оксидная пленка. Очень важно следить за линейным коэффициентом, он должен быть абсолютно одинаковым.

Особые виды стекла

Существуют особые виды стекла, которые могут использоваться в разных сферах и для разных целей. Разберемся подробнее в этом вопросе:

  1. Плоское стекло. Чаще всего его используют в окнах, дверях, автомобильных стеклах и так далее. Для изготовления жидкий материл доводится до желаемой толщины, а потом охлаждается и сгибается при необходимости. Стеклопакеты соединяют сразу несколько панелей в одну систему.
  2. Стеновые стеклоблоки. Для изготовления берут две разных половинки, которые спрессовывают и отжигают вместе. Их используют в архитектурной сфере для обустройства стен, люков и так далее. Стоит отметить, что такие изделия отличаются эстетичностью.
  3. Бронированное стекло. Оно является пуленепробиваемым и применяется в различных сферах промышленности. Выполняется из многослойного стекла, для изготовления которого прибегают к реализации специальных технологий. Подобный материал идеален для повышения безопасности: например, в ювелирных магазинах, банках.
  4. Кварцевое стекло. Считается одним из самых ценных. Выполняется из природного кристалла, который измельчают до гранулята и расплавляют. Чаще всего используется для изготовления деталей точной механики — например, кварцевых часов, контейнеров химических реагентов, лабораторного оборудования и так далее.
  5. Стеклокерамика. Сначала применялась для создания зеркал и креплений телескопов. Сейчас же из нее также изготавливают варочные панели и посуду. Производится путем «контролируемой кристаллизации».
  6. Светочувствительные стекла. Они позволяют получить картинку через образование микроскопических частиц из металла после воздействия электромагнитного излучения. Считается перспективным для выполнения всевозможных сложных микросхем.
  7. Стекловолокно. Расправленный материал пропускают через очень тонкие отверстия, в результате чего формируются нити, которые потом сплетаются друг с другом или остаются в пухлом веществе, применяемом для изоляции тепла или звука. Из стекловолокна делают различное спортивное оборудование, корпуса лодок и прочее.
  8. Жидкое стекло. Используется для заполнения пор и различных недостатков. Оберегает поверхности от воздействия влаги и солнца, а также прочих потенциально опасных факторов.
  9. Хрусталь. Из этого вида стекла выполняются элементы декора, имеющие красивый блеск.
  10. Богемское стекло. Производство ведется в Чехии и Силезии. Резка и гравировка производятся вручную.
  11. Оптическое стекло. Встречается в разных сферах: медицине, астрономии, фотоаппаратуре и так далее. Производство считается довольно сложным процессом, поскольку важна скрупулезная точность и чистота. Обработка осуществляется с помощью алмазных пил. Стандарты должны строго соблюдаться, в противном случае будет брак.
  12. Гнутое стекло. Зачастую применяется для витрин, необычных полок и мебели. Материал получают посредством медленного нагрева полотна до 650 градусов. Он смягчается и под собственным весом сгибается. Сам процесс занимает от двух до двадцати часов.

Технология производства стекла не стоит на месте и регулярно совершенствуется. Благодаря этому готовые изделия приобретают все более высокое качество. Знание особенностей создания стекла поможет выбрать самый качественный и подходящий для конкретной ситуации вариант.


ИСТОЧНИК ФОТО: ASNinfo
МЕТКИ: СТЕКОЛЬНОЕ ПРОИЗВОДСТВО СТЕКЛА, ТЕХНОЛОГИИ И МАТЕРИАЛЫ