Стеклопакет — светопрозрачная конструкция строительного назначения из двух и более стёкол, скреплённых (склеенных) между собой в порядке:стекло — камера — стекло — и т. д.

Предназначение стеклопакета как замены стёкол — в повышении такой характеристики окна, как сопротивление теплопередаче, поскольку воздух и некоторые другие газы плохо пропускают тепло.
Стеклопакеты различаются по формулам, например "4М1-16-4М1" - обозначает "4М1" - стекло 4мм марки М1, "16" - промежуток (камера) между стеклами. Таким образом 4-16-4 - это стеклопакет 24 мм толщиной с двумя стеклами по 4 мм и дистанционной рамкой (или камерой) в 16 мм. Зная формулу стеклопакета можно заранее определить какими свойствами будет обладать Ваше окно.
Обозначение Ar или Kr - применяют для камер между стеклами, которые заполняют инертными газами Аргоном(Ar) и Криптоном (Kr). Некоторые производители используют смесь этих газов. Попробую объяснить: Аргон - инертный газ в таблице Менделеева под номером 18 с атомной массой 39,948. Этот газ недорогой. При заполнении камеры стеклопакета этим газом формула будет 4-16Ar-4, энергосбережение составит около 40% экономии на теплопатерях. Но так как у этого газа маленькая молекулярная масса, то он проходит через микропоры герметика и чем качественнее герметик тем меньше газ уходит.  Про криптон посмотреть можно здесь http://www.youtube.com/watch?v=jywYoKU6C6c. Но самое удивительное то, что смесь газов Криптон/Аргон в соотношении 50%/50%, формула стеклопакета "4-16Ar/Kr-4", дает более эффектные энергосберегающие показатели-около 70% экономии на теплопатерях.
И криптон сильно замедляет "уход" Аргона через микропоры. Аргон в смеси исчезнет из стеклопакета через 50-60 лет. Еще большой плюс в том что смесь газов Аргон/Криптон значительно дешевле чистого Криптона. 
Различные энергосберегающие технологии можно сочетать например: Solar4-16Ar/Kr-4И - однокамерный недешевый стеклопакет, при котором экономия на теплопатерях составит около 85%. А если его еще сделать и двухкамерным например Solar4-12Ar/Kr-4И-12Ar/Kr-4И экономия на теплопатерях достигнет показателя в 98%.

А.А. Голубев, к. т. н. И.А. Архаров, А.В. Криппа (ООО «Неоэнергия», Москва)
к. т. н. Г.Г. Фаренюк (НИИСК, Киев)

Компания «Международная группа Редкие газы» является одним из крупнейших в мире производителей криптона. Широ­кое использование криптона в стеклопакетах началось в США и Западной Европе с середины 90-х годов. При заполнении стеклопакетов этим газом уменьшается конвективный перенос теп­ла внутри стеклопакета. Для запол­нения стеклопакетов были предло­жены аргон и криптон, а также их смеси. Однако дороговизна и слож­ность получения криптона сдержи­вали его использование. Постепен­но, по мере удешевления криптона, он всё шире стал использоваться в стеклопакетах.

Для оценки технической и эко­номической целесообразности изго­товления стеклопакетов с сопротив­лением теплопередаче выше 1,0 (м^2-К)/Вт. В Научно-исследователь­ском институте строительных кон­струкций был выполнен цикл иссле­дований. Эксперименты проводи­лись с одно- и двухкамерными стек-лопакетами наиболее широко при­меняемых формул 4-16-4 и 4-10-4-10-4, на основе флоат-стекла М1 производства Борского завода и низ­коэмиссионных стекол с К и И по­крытием производства компаний "Pilkington" и "Guardian" соответ­ственно. Межстекольное простран­ство заполнялось криптоном, криптоно-аргоновыми смесями, чистым аргоном, воздухом и ксеноном.

В процессе экспериментов реша­лись следующие задачи:

• определение зависимости сопротивления теплопереда­че стеклопакетов от газово­го состава межстекольного пространства при различ­ном сочетании стекол;
• определение долговечности заполнения стеклопакетов инертными газами (ресурс­ные испытания, при которых определялось процентное содержание криптона в стеклопакетах после определен­ного срока эксплуатации);
• определение оптимальной схемы заполнения стекло-пакетов, с целью уменьшения потерь газа.
• оценка экономической эффективности применения стеклопакетов с заполнением их криптоном и криптоно-аргоновыми смесями.

В процессе испытаний в соответствии с методикой ГОСТ 24866-99 были получены данные по сопротивлению теплопе­редаче, которые приведены в Таблице 2.

Таким образом, наполнение криптоном позволяет полу­чить стеклопакеты с сопротивлением теплопередаче 1,5 м² К/Вт и более.

В ходе ресурсных испытаний по ГОСТ 30799-2001 «Стекло-пакеты строительного назначения» криптононаполненных стеклопакетов оказалось, что после 60 циклов «охлаждение - на­грев» от - 30^оС до + 60^оС, воздействия ультрафиолетового излучения, капельно-жидкой влаги и умеренно агрессивных сред, состав газа изменился - не более 5% (допускается 10% применение состава газа, заполняющего стеклопакет - по ГОСТ 24866-99). В соответствии с ГОСТ 30779-2001 рассчитаны ус­ловные годы эксплуатации стеклопакетов:

РЕСУРС = 7*(N/12) = 7*(60/12) = 35 лет

Так как в программе ресурсных испытаний было предус­мотрено только 60 циклов, а потери газа находились в преде­лах допустимого, то можно предположить, что срок долговеч­ности криптононаполненных стеклопакетов составит гораздо больше, чем 35 лет.

Необходимо отметить, что долговечность газонаполнения стеклопакетов зависит от уровня технологии производства стеклопакетов!

Ценовые показатели стеклопакетов с газонаполнением определяются не только стоимостью газа, находящимся внутри стеклопакета, но и технологическими потерями этого газа при за­полнении стеклопакетов. На рис. 1 приведены возможные схемы наполнения стеклопакетов и технологические параметры при реализации этих схем. По результатам анализа оптимальной пред­ставляется первая схема, минимизирующая потери газа. Близка к ней и вторая схема. Третья схема уступает первым двум и не может быть рекомендованной к применению.

Экономические показатели использования криптона для заполнения стеклопакетов можно оценить следующим обра­зом.

По нашим данным средняя цена 1 м² стекла толщиной 4мм составляет:

Флоам стекло М1 - 5 у.е. (120-140 руб.)

К-стекло - 11-15 у.е. (max 430 руб.)

И-стекло - 10 у.е. (285 руб.)

Затраты на раскрой стекла, включая потери, мойку, сушку, дистанционную рамку, молекулярное сито, герметики и т.п. составляют около 50 % стоимости 1 м² стекла М1, то есть в сумме ~ 7,5 у.е.

Стоимость криптона в стеклопакете в расчёте на 1 м² при ширине дистанционной рамки 10 мм равняется ~ 4,8 у.е. С учётом потерь газа при заправке, стоимости специальных эле­ментов рамки и амортизации заправочного оборудования эта величина возрастает на 45% и достигает ~ 7 у.е.

Таким образом, заполнение однокамерного стеклопакета криптоном по затратам сравнимо с изготовлением дополнительной камеры стеклопакета, то есть переходом от однока­мерного стеклопакета к двух-камерному.

Практически проблема состоит в следующем.

Если теплозащитных характеристик однокамерного стеклопакета с И-стеклом недостаточно для использования в остек­лении, то задача решается или применением двухкамерного стеклопакета с И-стеклом, или заполнением этого стеклопакета газом криптоном.

Действительно, согласно данным таблицы 1, сопротивле­ние теплопередачи стеклопакета СПО 4М1-16-И4 составляет 0,59 (м²-К)/Вт, у двухкамерного СПД 4М1-10-4М1-10-И4 - 0,64 (м²*К)/Вт, а при заполнении стеклопакета СПО 4М1-16-И4 крип­тоном мы получим 0,78 (м²*K)/Вт при практически одинако­вых затратах. При этом вес стеклопакета на 30% ниже.

Резюмируя всё вышеизложенное, есть уверенность, что в скором будущем стеклопакеты с криптоном займут достойное место, соответствующее их качественным показателям. Про­цесс пошёл, Сибирь уже освоила производство стеклопакетов с этим тяжёлым, но замечательным газом.

Первоначально в стеклопакетах пространство между стеклами заполнялось воздухом или продувалось сухим азотом перед окончательной герметизацией. Стеклопакеты обладают теплоизоляционными свойствами благодаря именно этой прослойке газа. Однако, при таком способе наполнения в герметизированном пространстве между стеклами возникают циркуляционные воздушные потоки, которые увеличивают конвективный перенос тепла между наружным и внутренним стеклами, тем самым снижая коэффициент сопротивления теплопередачи стеклопакета.

Энергетический кризис 70-х годов подхлестнул производителей стеклопакетов к поискам путей для устранения этих недостатков. В то время в США были введены самые жесткие нормы энергосбережения. Для изготовителей стеклопакетов в штатах с резкоконтинентальным климатом наступили трудные времена: они были вынуждены выполнять строгие нормативы и изыскивать возможности для усовершенствования существующих конструкций стеклопакетов. Есть ли возможность, не меняя конструкции стеклопакета, улучшить его теплоизоляционные свойства? Первые попытки были связаны с применением полимерных пленок. Но по причине весьма низкой светопропускной способности данной конструкции от этого варианта пришлось отказаться. Выход был найден, но внешне он не был заметен. Можно сказать, это был "невидимый" выход. Разработчики стеклопакетов предложили просто заменить газ-наполнитель. Для наполнения стеклопакетов предложили использовать инертные газы, обладающие бОльшими вязкостью, плотностью и меньшей теплопроводностью, чем воздух. При заполнении стеклопакетов такими газами уменьшаются конвекционные токи внутри стеклопакета, что приводит к снижению потерь тепла. Для заполнения стеклопакетов были предложены аргон и криптон, а также их смеси. Однако дороговизна и сложность получения криптона первоначально остановили выбор на аргоне. В дальнейшем, по мере удешевления криптона, он так же стал широко использоваться для заполнения стеклопакетов.

Сегодня в США производители потребляют криптона порядка 12 тыс. м2/год, выпуская около 1 млн м2/год газонаполненных стеклопакетов. (Диаграмма 1). За 10 лет потребление криптона выросло в 6 раз, в то время как использование аргона практически не изменилось, а в на-стоящий момент наблюдается устойчивая тенденция к снижению его потребления.

В настоящее время в США и Западной Европе широко используются для заполнения герметичных стеклопакетов криптон и криптоно-аргоновые смеси. Увеличение производства и предложения криптона на мировом рынке за последние 15 лет привело к снижению его стоимости и увеличению доступности для потребителей, в том числе и производителей стеклопакетов. В то же время в России технология заполнения светопрозрачных конструкций криптоном не используется.

Основными факторами, на наш взгляд, сдерживающими распространение криптонозаполненных стеклопакетов в России являются:

• низкая информированность производителей и потребителей;
• отсутствие нормативных документов;
• дискредитация самого факта газонаполнения стеклопакетов производителями низкокачественной продукции (несоблюдение технологии, некачественные материалы, несертифицированный газ и т.д.)
• заниженные проектные сметы на оконные конструкции;
• низкая платежеспособность населения.

Несмотря на вышеуказанные факторы, все более ужесточающиеся требования по энергосбережению в области градостроительства заставят строителей через какое-то время обратить внимание на мировой опыт использования криптона для заполнения стеклопакетов.

По результатам проведенных исследований стеклопакетов, наполненных криптоном и криптоно-аргоновыми смесями различного процентного содержания. компании ООО "Неоэнергия". Исследования проводятся совместно с НИИСК (Научно-исследовательским институтом строительных конструкций) г. Киева на базе лаборатории к.т.н. Г.Г.Фаренюка. Исследования еще не закончены, поэтому в настоящей статье мы приведем лишь некоторые их результаты. Исследования проводились с одно- и двухкамерными стеклопакетами с наиболее широко применяемыми формулами 4-16-4 и 4-10-4-10-4, изготовленными из стандартных стекол М1 производства Борского завода и стекол с low-E покрытием - K-стекла и И-стекла производства компаний "Pilkington" и "Guardian" соответственно. Межстекольное пространство заполнялось криптоном, криптоно-аргоновыми смесями, а также чистым аргоном и воздухом.

Криптон - инертный газ, не горючий, не ядовитый, содержится в микроколичествах в воздухе. Использование криптона обусловлено существенно более низкой теплопроводностью по сравнению с воздухом и аргоном. Теплопроводность криптона в 2,6 раза меньше, теплопроводности воздуха и в 1,8 раза меньше теплопроводности аргона, что увеличивает сопротивление теплопередачи стеклопакета.

БОльшие плотность, вязкость и диаметр молекулы криптона по сравнению с аргоном и воздухом приводят к снижению конвекционных токов внутри стеклопакета, что также приводит к увеличению сопротивления теплопередачи. Эти же факторы обуславливают меньшую диффузию криптона во внешнюю среду и повышают долговечность состава газовой среды внутри стеклопакета (см. Таблицу 1).

Конденсат - наиболее распространенная проблема, с которой приходится сталкиваться производителям окон и потребителям. Низкотемпературная технология получения криптона и аргона обеспечивает точку росы Т < -100 °С, что полностью исключает выпадение влаги в межстекольном пространстве.

Принятый государством курс на энергосбережение, приведет в ближайшее время к ужесточению региональных норм для жилых и административных зданий для всех регионов России без исключения. Это заставит производителей светопрозрачных конструкций применять новые типы стеклопакетов. Как видно из Таблицы 3, возможно применение криптонозаполненных стеклопакетов в сочетании с обычными стеклами во всех регионах России как дополнение применения низкоэмиссионных стекол, а в некоторых случаях - как альтернатива.

Например: использование криптона в стеклопакете 4М1-Kr10-4М1-Kr10-4М1 позволяет получить почти такое же значение сопротивления теплопередаче (R-фактора), как для стеклопакетов 4М1-16-4И (воздух), а для стеклопакета 4М1-Kr16-4И (криптон) в 1,3 раза более высокое значение.

Применение криптона актуально не только в регионах с холодным, но и с жарким климатом, где широко используется кондиционирование помещений.

Данные, приведенные в Таблице 4 показывают, что возможна и несомненно рациональна замена двухкамерных стеклопакетов с обычными стеклами однокамерными криптонозаполнеными с применением низкоэмиссионных стекол.

Возвращаясь к ответу на главный вопрос: Как сделать стеклопакет теплым, легким и тонким? - можно со всей уверенностью сказать, что сочетание заполнения межстекольного пространства криптоном с применением низкоэмиссионных стекол позволяет:

• отказаться от применения двухкамерных стеклопакетов или существенно улучшить их характеристики;
• уменьшить на 25% толщину стеклопакета;
• снизить на 30% вес стеклопакета;
• получить стеклопакеты с коэффициентом сопротивления теплопередачи 1 м2*К/Вт и выше (см. ниже результаты испытаний).

Особенно вышесказанное актуально для строительства высотных зданий с применением увеличенных толщин стекол с размерами 8 и 10 мм.