Теплица из поликарбоната своими руками

Поликарбонатные плиты все чаще используются в садах и на участках. В настоящее время строительство поликарбонатных теплиц очень популярно. Современный дизайн и долговечность – это только некоторые преимущества использования этого материала. Как сделать теплицу из поликарбоната своими руками? Мы расскажем ниже.

Содержание

1. Выращиваем ранние овощи дома
2. Что такое поликарбонат?
3. Сотовый поликарбонат
4. Монолитный поликарбонат
5. Преимущества и недостатки строительства теплицы из поликарбонатных плит
6. Прочная и легкая
7. Мобильность
8. Эстетическая ценность
9. Безопасность
10. Растения растут быстрее
11. Прочность
12. Как построить теплицу?
13. Выбор места
14. Строительство своими руками или с командой?
15. Фундамент и севооборот
16. Несущая конструкция
17. Виды конструкций
18. Преимущества алюминиевого каркаса
19. Установка панелей, крыши, двери
20. Крыша – односкатная, двухскатная или круглая?
21. Как установить теплицу – шаг за шагом
22. Установка каркаса
23. Инструкция – как покрыть теплицу поликарбонатом
24. Отопление
25. Уход за поликарбонатом
26. Заключение

Выращиваем ранние овощи дома

Домашние парники помогают выращивать вкусные овощи и фрукты раннего урожая, а в регионах с холодным климатом – просто незаменимы. Когда-то теплицы ассоциировались с тяжелыми, остекленными зданиями, лишенными мобильности. Цена такого сооружения была достаточно высокой и многие отказывались от этой интересной идеи. Сегодня существует гораздо больше возможностей.

Очень популярны не только садовые парники, но и переносные пленочные туннели. Преимущества данного решения – портативность и привлекательная цена. К сожалению, туннели из пленки не долговечны. Определенный недостаток также – низкий уровень эстетики. Гораздо более долговечное и элегантное решение – современные теплицы из поликарбоната. Это предложение следует рассмотреть более подробно.

Что такое поликарбонат?

Поликарбонаты – это полимеры из группы сложных полиэфиров, представляющих собой производные угольной кислоты. Это аморфные, термопластичные (полученные методом литья под давлением и горячей экструзии) пластики с очень хорошими механическими свойствами, особенно ударной устойчивостью и высокой прозрачностью. Свойства поликарбонатов аналогичны плексигласу, но поликарбонат механически намного более долговечен, хотя стоит дороже. Его твердость и устойчивость к сжатию аналогичны алюминию.

Поликарбонатные плиты используются в местах, где необходима прозрачность материала, но присутствуют механические нагрузки. Материал обладает высоким сопротивлением к излому и хорошим светопропусканием. Садовая теплица из сотового поликарбоната может характеризоваться различной степенью пропускания ультрафиолета. Разной светопропускаемостью обладает бесцветный поликарбонат и окрашенный.

Виды поликарбоната:

• монолитный,
• сотовый.

Сотовый поликарбонат

Материал устойчив к изменению температуры, обеспечивает хорошую теплоизоляцию и дополнительно защищает от ультрафиолетовых лучей. В продаже присутствует много видов поликарбоната. Сотовый поликарбонат самый популярный.

Преимущества:

1. Самое большое преимущество – отличная теплоизоляция. Пластины из сотового поликарбоната сохраняют больше тепла внутри помещения, чем стеклянные. Это позволяет ускорить вегетацию теплолюбивых растений в саду.
2. Доступен в различных форматах. Можно легко выбрать вариант в соответствии с требованиями дизайна, чертежами теплицы.

Сотовые панели изготавливают по камерной технологии, они работают как окна в квартире с вакуумом посередине. Использование поликарбоната толщиной 4 мм обеспечивает отличную теплоизоляцию, что особенно важно ранней весной, когда посевы подвергаются воздействию морозов. Поликарбонат очень легкий и прочный, устойчив даже к граду. Использование поликарбонатных панелей имеет также существенное преимущество перед конструкциями на основе стекла, в виде защиты от ультрафиолетового излучения. Ультрафиолетовое излучение негативно влияет не только на кожу человека, но и на посевы. Сотовый поликарбонат удерживает 100% УФ-излучения.

Монолитный поликарбонат

Предложения на рынке также включают твердый монолитный поликарбонат.

Характеристики материала:

1. менее устойчив к механическим повреждениям;
2. слабый теплоизолятор;
3. встречается в небольших размерах, им сложно накрыть большие конструкции;
4. высокая цена.

Из-за небольших габаритов, высокой цены и плохой прочности этот материал не рекомендуется для строительства домашней теплицы.

Панели устойчивы к механическим повреждениям, неблагоприятным погодным условиям и повышенным уровням влажности. В результате поликарбонатная теплица имеет гораздо больший срок службы, чем аналогичный пленочный туннель. Рассмотрим основные преимущества конструкции. Не отапливаемая теплица позволит выращивать овощи с середины февраля до ноября. Это позволит ускорить получение урожая, например, редиса на 6 недель.

Прочная и легкая

В предложениях рынка легко найти готовые продукты, прекрасно вписывающиеся в дизайн сада. Небольшая конструкция на алюминиевом каркасе не вызовет трудностей при сборке и чрезмерно не уменьшит свободное пространство. Ее можно собрать самостоятельно. По словам производителей, работы по сборке малогабаритных теплиц должны занять около 3-4 часов.

Конструкции не угрожают порывы ветра и сильные снегопады. Поликарбонат хорошо работает при температурах от -50 до + 50 ° С, так что нет необходимости разбирать сооружение на зиму, ремонтировать. В местах, где бывают сильные порывы ветра панели могут вибрировать, стоит зафиксировать их дополнительно силиконом.

Мобильность

Конструкцию из поликарбоната легко перемещать каждый год с места на место. Это особенно важно для выращивания перца и помидоров. Рекомендуется высаживать овощи каждый раз в другом месте, чтобы почва не истощалась и минимизировать риск нападения вредителей. Тяжелые сооружения переставлять сложно. Подобными свойствами обладают только легкие и мало изолированные туннели из пленки. Легкую поликарбонатную теплицу весом 40-50 кг можно быстро переместить в другое место.

Эстетическая ценность

Дополнительное преимущество – привлекательный внешний вид. Современный дизайн с использованием поликарбонатных панелей делает теплицу уникальным украшением композиции. Он отлично впишется в натуралистическое настроение сада и облегчит выращивание требовательных овощей и фруктов.

Теплица, изготовленная из поликарбоната, оказывается более долговечной и зачастую более эстетичной, чем туннель из пленки или модель из стекла

Безопасность

Поликарбонат – прочный материал, в случае ударных повреждений не бьется на опасные мелкие осколки. Это повышает безопасность людей, работающих в теплице. Поликарбонатные теплицы останавливают вредное ультрафиолетовое излучение.

Растения растут быстрее

Поликарбонат пропускает более 90%, иногда до 95% солнечного света. Материал имеет хорошую теплоизоляцию по сравнению со стеклом. Это позволит растениям быстрее расти, а владельцу теплицы экономить на отоплении. Отличный эффект обеспечивается термоизоляционными панелями из двойных поликарбонатных плит.

Прочность

Конструкция из поликарбоната может быть не очень устойчивой к сильным порывам ветра. Легкая алюминиевая теплица, отделанная поликарбонатными плитами, может быть повреждена уже через несколько сезонов. У самых дешевых моделей часто возникает проблема с вибрацией пластин, встроенных в каркас. Поэтому, если на участке часто бывают сильные порывы ветра следует позаботиться о более прочном каркасе.

Как построить теплицу?

Ниже мы рассмотрим, как выбрать материал для теплиц, подберём оптимальное место, опишем другие аспекты строительства и покажем, как сделать теплицу самостоятельно.

Выбор места

Строительство теплицы нужно тщательно спланировать. Один из наиболее важных этапов подготовки – выбор лучшего места. Садовая оранжерея должна располагаться в месте, максимально освещенном солнцем. Лучше поставить ее на южной части участка. Строительство теплицы с севера, сразу за зданиями, не имеет особого смысла. В теплице будет мало солнечного света, что задержит вегетацию растений. Оптимальное место – где сооружение не закрыто другими постройками от солнца с южной и восточной стороны. Благодаря этому, больше солнечного света достигнет до растений.

Нужно подумать о проблеме местоположения относительно сторон света. Рекомендуется размещать теплицы так, чтобы длинная сторона стен проходила с востока на запад. В результате даже небольшая теплица сможет поймать оптимальное количество солнечного света.

Строительство своими руками или с командой?

Небольшие теплицы на заднем дворе можно легко построить самим. Потребуется проект теплицы, основные инструменты, материал и немного навыков. Предложения по продаже также включают садовые теплицы для самостоятельной сборки. Строительство теплицы с готовыми элементами не должно вызывать серьезных проблем.

Фундамент и севооборот

Строительство теплицы начинается с точного определения ее местоположения. В начале отмечаем план будущего фундамента и выкапываем траншею. Специфика армирования зависит от размера и веса несущей конструкции.

В подготовленную траншею укладываем арматуру и заливаем все бетоном. Небольшие домашние теплицы можно разместить на фундаментных плитах. Некоторые полностью отказываются от строительства фундаментов. В результате теплицу легко демонтировать и перенести в другое место, если необходимо. Однако фундамент обеспечивает устойчивость несущей конструкции. Теплица, смонтированная на устойчивом основании, приобретает более продолжительный срок службы и устойчивость к неблагоприятным погодным условиям.

Использование алюминиевых теплиц дает преимущество перед другими теплицами, в виде соблюдения севооборота, так как большинство дачников в теплице садят помидоры. Помидор очень требователен к почве, и оптимальное решение – смена места посадки. Имея алюминиевую теплицу, можно легко менять ее место каждый год. Корни томатов располагаются глубоко, поэтому в севообороте следует их высаживать за растениями, которые растут неглубоко (огурец, цветная капуста, брокколи, сельдерей, лук, горох, шпинат).

Строительство легкой небольшой теплицы из алюминия не требует фундаментов, особенно если это временное сооружение. Несмотря ни на что, не забудьте правильно прикрепить раму к земле, чтобы она была устойчивой и безопасной.

Одним из способов сборки легкой теплицы является рытье ям и встраивание анкеров в бетон. На этом этапе перед заливкой бетона стоит построить нижнюю раму и закрепить на ней анкеры. Благодаря этому, прежде чем заливать якорь бетоном, мы сможем проверить правильность установки теплицы, используя уровень и линейку.

Массивные теплицы должны быть размещены на бетонном фундаменте. Фундамент также необходим для строительства теплиц из стали и дерева, чтобы изолировать материалы от вредного воздействия влаги, его создают так же, как для дома.

Стоит отметить, что строительство фундамента защищает от вредителей и предотвращает замерзание почвы внутри теплицы, вымывание микроэлементов из грунта.

Несущая конструкция

Когда основа сделаны, пришло время построить несущую конструкцию.

Виды конструкций

Способ соединения отдельных элементов зависит от типа материала. Деревянная и металлическая теплица требуют надлежащей защиты. Перед сборкой деревянных элементов стоит тщательно их пропитать.

Деревянная конструкция потребует установки небольшого фундамента.

Металлический каркас необходимо покрыть антикоррозионным средством. Без защиты можно обойтись только в случае оцинкованного алюминия или стали.

Преимущества алюминиевого каркаса

Алюминиевая теплица легкая и очень прочная. Прочность алюминия по сравнению со сталью намного выше, учитывая вес материалов. Стальная теплица более долговечна, но какой ценой! Установка или транспортировка – это действительно большие расходы, которые не каждый может себе позволить.

Установка панелей, крыши, двери

Устанавливаем герметичное покрытие на подготовленную несущую конструкцию. Установка крыши не особенно сложная, поэтому легко сделать это самостоятельно.

Дверь лучше сделать с запада. Именно с этой стороны в основном дует ветер. Открытие двери увеличит циркуляцию воздуха. Хорошая идея – установка навесных окон в стенах или на крыше. Вышеуказанные элементы облегчат поддержание идеальных условий для развития овощей, фруктов, цветов.

Крыша – односкатная, двухскатная или круглая?

При строительстве теплиц важный аспект – оптимальный угол наклона крыши 25-35 °. В результате оптимальное количество света достигнет растений. Эксперты рекомендуют использовать как можно больше наклонных поверхностей – 2-3 ската с углом от 20 до 75 °. Лучшие теплицы по освещенности полукруглые.

Как установить теплицу – шаг за шагом

Установку отдельных элементов следует планировать в солнечный и безветренный день, ветер может стать жестким противником при установке панелей из поликарбоната. Поликарбонат – «мягкий» и эластичный материал, поэтому его легко закреплять. Отверстия сверлом для делать очень просто. Саморезы с теплоизоляционной прокладкой идеальны для монтажа.

Панели из поликарбоната можно разрезать при необходимости с помощью дисковой пилы небольшого размера или ручной пилы под небольшим углом. После этой обработки стоит защитить поликарбонатную пластину от проникновения пыли и влаги с помощью подходящей самоклеющейся ленты.

Следует использовать подходящие материалы, не вступающие в химическую реакцию с поликарбонатом. Не рекомендуется использование ПВХ прокладок.

Установка каркаса

1. При помощи отвертки, саморезов и пластиковых уголков собираем фундамент.
2. Измеряем диагонали, они должны быть равны.
3. Помещаем пластмассовые ограничители в фундамент.
4. С помощью болтов и гаек прикручиваем угловые профили фундамента
5. Монтируем 2 профиля задней стенки к фундаменту.
6. Прикручиваем поперечные профили на задней панели стены.
7. Монтируем остальные вертикальные профили на передней стенке, решив, в каком направлении будет открываться дверь.
8. Прикручиваем скосы на боковых стенах.

Инструкция – как покрыть теплицу поликарбонатом

1. Вставляем панели в направляющие на профиле.
2. Монтируем желоба на столбах боковых стенок.
3. Устанавливаем передний фронт.
4. Монтируем гребень, вкручиваем винт в гребне монтажного стропила.
5. Ввинчиваются держатели к окну на подходящем расстоянии.
6. Монтаж стропил, где будет окно.Монтаж планки окна.
7. Установка панелей крыши.
8. Установка окон.
9. Сбор двери.
10. Прикручиваем водоотводы.

Отопление

1. Отопление электричеством. Недостаток – высокая стоимость эксплуатации. Однако здесь нет «скрытых затрат». Используют масляные или конвекторные радиаторы. На рынке также есть нагревательные кабели, но, как правило, они не имеют достаточной мощности для обогрева большой кубатуры. У этого решения есть еще одно преимущество – весной и летом система может быть демонтирована. Также используются фотоэлектрические панели и тепловентиляторы мощностью 2 кВт. Фотоэлектрические панели с нагревательным кабелем для подогрева пола дешевле в использовании, чем тепловентилятор, потому что они не прогревают все помещение до потолка, а только слой в самом низу, пока растения маленькие.
2. Отопление воздухом. Для этого используют нагревательный элемент (это может быть печь на дровах, газовый обогреватель и другие приборы) и тепловентилятор с разводкой воздушных потоков. Так пространство очень быстро прогревается, кроме того, количество необходимого оборудования сводится к минимуму. К сожалению, после отключения прибора быстро становится так же холодно, как становится жарко вначале. Кроме того, воздух становится очень сухим.

Уход за поликарбонатом

Поликарбонатные сотовые плиты не требуют защиты от неблагоприятных погодных условий. Тем не менее, они сильно поглощают загрязняющие вещества из воздуха. Поликарбонатные стены быстро покрываются пылью, пыльцой растений. Поэтому их необходимо регулярно мыть (гораздо чаще, чем стеклянные). Садовая архитектура из поликарбоната также неустойчива к царапинам на поверхности, это относительно мягкий материал.

Заключение

Теплицы из поликарбоната пользуются большой популярностью, имеют массу положительных отзывов от пользователей. Большинство людей подчеркивают, что поликарбонатный парник выглядит намного лучше в саду, чем пленочный туннель или стеклянная конструкция. Поликарбонатные плиты не разбиваются на мелкие кусочки в момент удара. Поэтому они намного безопаснее, чем классическое остекление. Хорошо собранная конструкция не представляет угрозы для самых маленьких пользователей сада. Поликарбонатные плиты не ломаются при неблагоприятных погодных условиях. Крыша может противостоять снегу зимой, что не так очевидно в случае стеклянных крыш.

Некоторые производители дают пятилетнюю гарантию на поликарбонатные плиты. Алюминиевая рама намного более устойчива, чем несущая конструкция из дерева или обычного металла. В последнем случае пришлось бы проводить регулярную пропитку древесины или покрывать металл антикоррозийной краской. Это довольно трудоемкая деятельность, которая дополнительно увеличивает стоимость использования сооружения.

производство поликарбоната, полистирола, листового ПЭТ. Торговые марки Novattro, АКТУАЛЬ, RATIONAL, PRACTIQ

Каталог

Сотовый поликарбонат
Замковые панели
Монолитный поликарбонат
ПЭТ-листы
Листы полистирола (GPPS)
Рассеиватели
Профили и термошайбы

Применение продукции

Строительство

Кровля, фасады, шумозащитные экраны

Подробнее

Сельское хозяйство

Теплицы частные и профессиональные

Подробнее

Реклама, мебель, упаковка

Световые короба, вывески, стенды, кармашки, коробки

Подробнее

Светотехника

Офисные и уличные светильники

Подробнее

Завод СафПласт производит полимерные листы (а также профили, термошайбы) с 2007 года. Завод выпускает комплекс полимерных экструзионных материалов, специализируясь на производстве высококачественных прозрачных листов. 

Техподдержка

Сертификаты

Инструкции по монтажу

Презентации и буклеты

Готовые решения

Книга «Поликарбонат. Применение в современном мире»

Финансовая ответственность за качество продукции

Финансовая ответственность завода «СафПласт» за качество продукции задокументирована в декларации гарантии качества. Наши покупатели имеют право обратиться за выплатой компенсации.

До14 лет финансовая
ответственность

До20 лет срок эксплуатации
согласно испытаниям в камере старения

Подробнее о контроле качества

Завод «СафПласт» — эксперт в производстве прозрачных полимерных листов. Это уникальное для России сочетание европейского качества, разнообразия ассортимента и ценового предложения. Отлаженная система реализации продукции через официальных дилеров делает компанию незаменимым партнером как в масштабных проектах и крупных системных поставках, так и для малого бизнеса и частного покупателя.

«СафПласт» — это также научно-производственный центр разработки инновационных решений в полимерной отрасли. Одна из наших наиболее успешных разработок – светоактивирующий Bio слой для поликарбоната Actual!Bio. Также мы являемся кураторами инициативной группы разработки ГОСТа на сотовый поликарбонат (выпущен в 2016 год) и свода правил по проектированию.

Стратегическое направление развития компании Safplast — инновационные решения для строительства, сельского хозяйства, светотехники и рекламных конструкций

>100 дилеров в России
и СНГ

>20 тысяч тонн в год
— производственная мощность

>18 млн. квадратных метров
листов производим ежегодно

Дилерская сеть

Дилеры в России

Абакан

Альметьевск

Архангельск

Балабаново

Балаково

Балтаси (респ. Татарстан)

Барнаул

Белгород

Благовещенск

Брянск

Бугульма

Владимир

Волгоград

Волжск

Волжский

Воронеж

Грозный

Дзержинск

Екатеринбург

Елабуга

Иваново

Ижевск

Иркутск

Йошкар-Ола

Казань

Калининград

Кемерово

Киров

Кировская область

Клин

Кольчугино (Владимирская область)

Комсомольск-на-Амуре

Краснодар

Красноярск

Кукмор (респ. Татарстан)

Курган

Курск

Липецк

Магнитогорск

Майма

Махачкала

Мензелинск

Москва

Набережные Челны

Нижний Новгород

Новокузнецк

Новосибирск

Омск

Орёл

Пенза

Пермь и Пермский край

Петропавловск-Камчатский

Пятигорск

Республика Марий Эл

Республика Татарстан

Ростов-на-Дону

Самара

Санкт-Петербург

Саратов

Северодвинск

Сочи

Ставрополь

Сургут

Тверь и Тверская область

Тольятти

Томск

Тюмень

Ульяновск

Уфа

Хабаровск

Ципья (респ. Татарстан)

Чебоксары

Челябинск

Чистополь

Чита

Энгельс

Южно-Сахалинск

Якутск

Ярославль

Дилеры за границей

Актобе

Алматы

Караганда

Минск

Талдыкорган

Новости и акции компании, полезные статьи:

События
Статьи
Сельское хозяйство
Строительство
Новинки
Реклама
Светотехника
Отзывы

СафПласт на Белорусско-Татарстанской бизнес-встрече

17 Февраля 2023

СафПласт на международной специализированной выставке пластмасс и каучука Ruplastica 2023

18 Января 2023

СафПласт объявляет о поиске новых дилеров

22 Ноября 2022

Продукция СафПласт в распродаже на OZON!

10 Ноября 2022

Lab Notes on Capacitors [Analog Devices Wiki]

Эта версия (03 января 2021 г. , 22:24) была одобрена Робином Гетцем. Доступна ранее одобренная версия (17 июня 2013 г., 14:45).

Содержание

• Лабораторные заметки по конденсаторам

  • Функция:

  • Емкость:

    • Поляризованные конденсаторы (обычно большие номиналы, => 1 мкФ)

    • Конденсаторы неполярные (небольшие номиналы, до 1 мкФ)

  • Код номера конденсатора

    • Цветовой код конденсатора

    • Полистирольные конденсаторы

    • Реальные номиналы конденсаторов (серии E3 и E6)

  • Понимание паразитных эффектов в конденсаторах:

  • Паразитная емкость:

  • СРАВНИТЕЛЬНАЯ ТАБЛИЦА КОНДЕНСАТОРОВ

    • Для получения дополнительной информации о пассивных компонентах см.:

Функция:

Конденсатор — это электрическое устройство для накопления заряда. Как правило, конденсаторы состоят из двух или более пластин из проводящего материала, разделенных слоем или слоями изоляторов. Конденсатор может накапливать энергию для возврата в цепь по мере необходимости.
Емкость (Кл) определяется как отношение накопленного заряда (Ом) к разности потенциалов ( В ) между проводниками:

Емкость измеряется в фарадах (F) и

Энергия, запасенная в конденсаторе, может быть найдена с помощью любого из следующих трех уравнений, каждое из которых относится к разным переменным:

Конденсаторы в сочетании с резисторами используются в схемах синхронизации и фильтрах. Они используются для сглаживания или фильтрации изменяющейся мощности постоянного тока, подаваемой выпрямителями переменного тока в постоянный, действуя как резервуар для хранения заряда. Они также используются в некоторых усилителях и схемах формирования сигналов, потому что конденсаторы легко пропускают высокочастотные сигналы переменного тока, но блокируют сигналы постоянного тока (постоянные).

Емкость:

Это мера способности конденсатора накапливать заряд. Большая емкость означает, что будет храниться больше заряда на вольт. Емкость измеряется в фарадах, символ F. Один фарад — это очень большая емкость, поэтому для обозначения меньших значений используются префиксы.
Используются три префикса (множителя): µ (микро), n (нано) и p (пико):

• мк означает 10 ^-6 (миллионная), поэтому 1000 мкФ = 0,001 Ф

• n означает 10 ^-9 (тысячно-миллионная), поэтому 1000 нФ = 1 мкФ

• p означает 10 ^-12 (миллионно-миллионных), поэтому 1000 пФ = 1 нФ

Значения конденсатора может быть очень трудно определить, просто взглянув на конденсатор, потому что существует много типов конденсаторов с разными системами маркировки.

Существует много типов конденсаторов, но их можно разделить на две группы: поляризованные и неполярные . Каждая группа имеет свое обозначение цепи.

Поляризованные конденсаторы (обычно большие номиналы, => 1 мкФ)

Примеры:

Символ цепи:

Электролитические конденсаторы:

Электролитические конденсаторы поляризованы и они должны быть подключены с правильной ориентацией , по крайней мере один из их выводов будет помечен знаком + или -. Как правило, они не повреждаются при нагревании при пайке, но могут перегреться и выйти из строя при подключении с неправильной полярностью.

Есть две конструкции электролитических конденсаторов; аксиальный , где выводы присоединены к каждому концу, и радиальный , где оба вывода находятся на одном конце. Радиальные конденсаторы, как правило, немного меньше и стоят вертикально на печатной плате, в то время как аксиальные конденсаторы могут иметь более низкий профиль на печатной плате, но могут занимать больше места.

Значение электролитических конденсаторов легко найти, потому что на них четко указаны их емкость и номинальное напряжение. Номинальное напряжение может быть довольно низким (например, 6 В), и его всегда следует проверять при выборе электролитического конденсатора. Если в списке деталей проекта не указано напряжение, выберите конденсатор с номиналом, превышающим напряжение источника питания проекта. 25 В — разумный минимум для большинства аккумуляторных цепей.

Танталовые шариковые конденсаторы

Танталовые шариковые конденсаторы поляризованы и имеют низкое номинальное напряжение, как и электролитические конденсаторы. Они могут быть дороже, но очень малы, поэтому их используют там, где нужна большая емкость в небольшом пространстве.

Современные танталовые шариковые конденсаторы печатаются с полной емкостью и напряжением. Однако более старые используют систему цветового кода, которая имеет две полосы (для двух цифр) и цветное пятно для количества нулей, чтобы дать значение в мкФ. Используется стандартный цветовой код, но для пятна 9.0125 серый используется для обозначения × 0,01, а белый означает × 0,1, поэтому могут отображаться значения менее 10 мкФ. Третья цветная полоса рядом с выводами показывает напряжение (желтая 6,3 В, черная 10 В, зеленая 16 В, синяя 20 В, серая 25 В, белая 30 В, розовая 35 В).
Например: синяя, серая, черная точка соответствует 68 мкФ
Например: синяя, серая, белая точка соответствует 6,8 мкФ
Например: синяя, серая, серая точка соответствует 0,68 мкФ

Неполярные конденсаторы (небольшие номиналы, до 1 мкФ)

Примеры:

Символ цепи:

Конденсаторы малой емкости неполяризованы и могут быть подключены в любом направлении. Они не повреждаются при нагреве при пайке, за исключением одного необычного типа (полистирол). Они имеют номинальное напряжение не менее 50 В, обычно 250 В или около того. Может быть трудно найти значения этих маленьких конденсаторов, потому что существует много их типов и несколько разных систем маркировки!

У многих конденсаторов небольшой емкости указан номинал, но без множителя, поэтому вам нужно использовать опыт, чтобы определить, каким должен быть множитель!

Например, 0,1 переводится как 0,1 мкФ = 100 нФ.

Иногда вместо десятичной точки используется множитель:
Например: 4n7 переводится как 4,7 нФ.

Код номера конденсатора

Цифровой код часто используется на небольших конденсаторах, где печать затруднена:

1. 1-й номер — это 1-я цифра,

2. 2-й номер — это 2-я цифра,

3. 3-е число — это количество нулей, чтобы получить емкость в пФ .

4. Не обращайте внимания на любые буквы — они обозначают допуск и номинальное напряжение.

Например: 102 переводится как 1000 пФ = 1 нФ (не 102 пФ!)
Например: 472J переводится как 4700 пФ = 4,7 нФ (J = допуск 5%).

Цветовой код конденсатора

Цветовой код, аналогичный цветовому коду резистора, использовался на полиэфирных конденсаторах в течение многих лет. В настоящее время он более или менее устарел, но, конечно, многие из них все еще существуют. Цвета следует читать так же, как код резистора, три верхние цветовые полосы дают значение в пФ . Игнорируйте 4-й диапазон (допуск) и 5-й диапазон (номинальное напряжение).

Цветовой код

Например:
коричневый, черный, оранжевый переводится как 10000 пФ = 10 нФ = 0,01 мкФ.

Обратите внимание, что между цветными полосами нет промежутков, поэтому две одинаковые полосы на самом деле выглядят как одна широкая полоса.

Например:
широкий красный, желтый переводится как 220 нФ = 0,22 мкФ.

Полистирольные конденсаторы

Сейчас этот тип используется редко. Их значение (в пФ ) обычно печатается без единиц измерения. Полистирольные конденсаторы могут быть повреждены теплом при пайке (он плавит полистирол!), поэтому во время пайки следует использовать радиатор (например, зажим типа «крокодил»). прикрепите радиатор к проводу между конденсатором и паяным соединением.

Реальные номиналы конденсаторов (серии E3 и E6)

Вы могли заметить, что конденсаторы доступны не во всех возможных значениях, например, 22 мкФ и 47 мкФ легко доступны, а 25 мкФ и 50 мкФ — нет.

Почему это? Представьте, что вы решили делать конденсаторы каждые 10 мкФ, дающие 10, 20, 30, 40, 50 и так далее. Это кажется прекрасным, но что произойдет, когда вы достигнете 1000? Было бы бессмысленно делать 1000, 1010, 1020, 1030 и т. д., потому что для этих значений 10 — это относительно небольшая разница, слишком маленькая, чтобы быть заметной в большинстве схем, и конденсаторы не могут быть изготовлены с такой точностью.

Чтобы получить разумный диапазон значений конденсатора, вам необходимо увеличить размер «шага» по мере увеличения значения. Стандартные номиналы конденсаторов основаны на этой идее и образуют серию, которая соответствует одному и тому же шаблону для каждого числа, кратного десяти.

Серия E3 (3 значения для каждого кратного десяти)
10, 22, 47, … затем продолжается 100, 220, 470, 1000, 2200, 4700, 10000 и т. д.

Обратите внимание, как размер шага увеличивается по мере увеличения значения (каждый раз значения примерно удваиваются).
Серия E6 (6 значений для каждого кратного десяти)
10, 15, 22, 33, 47, 68, … затем продолжается 100, 150, 220, 330, 470, 680, 1000 и т. д.
Обратите внимание, что это серия E3 с дополнительным значением в промежутках.

Серия E3 наиболее часто используется для конденсаторов, потому что многие типы не могут быть изготовлены с очень точными значениями.

Понимание паразитных эффектов в конденсаторах:

Определить правильный тип конденсатора для конкретной схемы не так уж и сложно. Как правило, вы обнаружите, что большинство конденсаторов относятся к одной из четырех категорий применения:

1. Связь по переменному току, включая обход (пропуск сигналов переменного тока при блокировке постоянного тока)

2. Развязка (фильтрация переменного тока или высоких частот, наложенных на постоянный ток или низкие частоты в силовых, опорных и сигнальных цепях)

3. Активные/пассивные RC-фильтры или частотно-избирательные сети

4. Аналоговые интеграторы и схемы выборки и хранения (получение и хранение заряда)

Рис. 1 Применение конденсаторов

Несмотря на то, что существует более дюжины или около того популярных типов конденсаторов, включая полимерные, пленочные, керамические, электролитические и т. д., вы обнаружите, что, как правило, только один или два типа лучше всего подходят для конкретного приложения, потому что существенные недостатки или «паразитные эффекты» на производительность системы, связанные с другими типами конденсаторов, заставят их устранить.

В отличие от «идеального» конденсатора, «настоящий» конденсатор характеризуется дополнительными «паразитными» или «неидеальными» компонентами или поведением в виде резистивных и индуктивных элементов, нелинейности и диэлектрической памяти. Результирующие характеристики, обусловленные этими компонентами, обычно указываются в паспорте производителя конденсатора. Понимание эффектов этих паразитных явлений в каждом приложении поможет вам выбрать правильный тип конденсатора.

Рис. 2 Модель «настоящего» конденсатора

Четыре наиболее распространенных эффекта: утечка (параллельное сопротивление), эквивалентное последовательное сопротивление (ESR), эквивалентная последовательная индуктивность (ESL) и диэлектрическое поглощение (память).

Утечка конденсатора, RP: Утечка является важным параметром в приложениях связи по переменному току, в устройствах хранения, таких как аналоговые интеграторы и хранилища выборок, а также когда конденсаторы используются в цепях с высоким импедансом.

Рис. 3 Утечка конденсатора

В идеальном конденсаторе заряд Q изменяется только в зависимости от внешнего тока. Однако в реальном конденсаторе сопротивление утечки позволяет заряду стекать со скоростью, определяемой постоянной времени R-C.

Конденсаторы электролитического типа (танталовые и алюминиевые), отличающиеся высокой емкостью, имеют очень высокий ток утечки (обычно порядка 5–20 нА на мкФ) из-за низкого сопротивления изоляции и не подходят для хранения или связи. .

Лучшим выбором для соединения и/или хранения является тефлон (политетрафторэтилен) и другие типы «поли» (полипропилен, полистирол и т. д.).

Эквивалентное последовательное сопротивление (ESR), RS: Эквивалентное последовательное сопротивление (ESR) конденсатора представляет собой последовательное сопротивление выводов конденсатора с эквивалентным сопротивлением обкладок конденсатора. ESR заставляет конденсатор рассеивать мощность (и, следовательно, создавать потери) при протекании больших переменных токов. Это может иметь серьезные последствия для высокочастотных и развязывающих конденсаторов питания, несущих высокие пульсирующие токи, но вряд ли окажет большое влияние на прецизионные аналоговые схемы с высоким импедансом и низким уровнем.

Конденсаторы с самым низким ESR включают как слюдяные, так и пленочные конденсаторы.

Эквивалентная последовательная индуктивность (ESL), LS: Эквивалентная последовательная индуктивность (ESL) конденсатора моделирует индуктивность выводов конденсатора последовательно с эквивалентной индуктивностью обкладок конденсатора. Как и ESR, ESL также может быть серьезной проблемой на высоких (ВЧ) частотах, даже если сама прецизионная схема может работать на постоянном токе или на низких частотах. Причина в том, что транзисторы, используемые в прецизионных аналоговых схемах, могут иметь коэффициент усиления вплоть до переходных частот (F _t ) из сотен МГц или даже нескольких ГГц , и может усиливать резонансы с низкими значениями индуктивности. Это делает важным, чтобы клеммы источника питания таких цепей были должным образом развязаны на высокой частоте.

Электролитические, бумажные или пленочные конденсаторы — плохой выбор для развязки на высоких частотах; в основном они состоят из двух листов металлической фольги, разделенных листами пластикового или бумажного диэлектрика и свернутыми в рулон. Структура такого типа обладает значительной собственной индуктивностью и действует скорее как индуктор, чем как конденсатор, на частотах, превышающих всего несколько 9 мкс.0423 МГц .

Более подходящим выбором для ВЧ-развязки является монолитный конденсатор керамического типа с очень низкой последовательной индуктивностью. Он состоит из многослойного сэндвича из металлических пленок и керамического диэлектрика, причем пленки соединены параллельно шинам, а не скручены последовательно.

Незначительный компромисс заключается в том, что монолитные керамические конденсаторы могут быть микрофонными (, т. е. , чувствительными к вибрации), а некоторые типы могут даже быть саморезонансными со сравнительно высокой добротностью из-за низкого последовательного сопротивления, сопровождающего их низкую индуктивность. С другой стороны, дисковые керамические конденсаторы иногда бывают довольно индуктивными, хотя и менее дорогими.

Поскольку утечка, ESR и ESL почти всегда трудно определить по спецификации и по отдельности, многие производители объединяют утечку, ESR и ESL в единую спецификацию, известную как коэффициент рассеяния или DF, которая в основном описывает неэффективность конденсатора. DF определяется как отношение энергии, рассеиваемой за цикл, к энергии, накапливаемой за цикл. На практике это равно коэффициенту мощности диэлектрика или косинусу фазового угла. Если рассеяние на высоких частотах в основном моделируется как последовательное сопротивление, то на интересующей критической частоте отношение эквивалентного последовательного сопротивления, ESR, к общему емкостному реактивному сопротивлению является хорошей оценкой DF.

Коэффициент рассеяния также оказывается эквивалентным обратной величине добротности конденсатора, или Q, которая также иногда включается в паспорт производителя.

Диэлектрическое поглощение, RDA, CDA: Монолитные керамические конденсаторы отлично подходят для ВЧ-развязки, но они имеют значительное диэлектрическое поглощение, что делает их непригодными для использования в качестве запоминающего конденсатора усилителя хранения выборки (SHA). Диэлектрическая абсорбция представляет собой гистерезисное распределение внутреннего заряда, которое приводит к тому, что конденсатор, который быстро разряжается, а затем размыкается, восстанавливает часть своего заряда. Поскольку количество восстановленного заряда зависит от его предыдущего заряда, это, по сути, память заряда, которая вызовет ошибки в любом SHA, где такой конденсатор используется в качестве конденсатора хранения.

Рис. 4. Диэлектрическое поглощение.

Конденсаторы, которые рекомендуются для этого типа приложений, включают конденсаторы типа «поли», о которых мы говорили ранее, , т. е. , полистирол, полипропилен или тефлон. Эти типы конденсаторов имеют очень низкое диэлектрическое поглощение (обычно <0,01%).

*Характеристики конденсаторов в целом приведены в таблице сравнения конденсаторов ниже.

Общее замечание о высокочастотной развязке: Лучший способ обеспечить адекватную развязку аналоговой цепи как на высоких, так и на низких частотах — это использовать конденсатор электролитического типа, такой как танталовый шарик, параллельно с монолитным керамическим. Комбинация будет иметь высокую емкость на низких частотах и ​​останется емкостной вплоть до довольно высоких частот. Обычно нет необходимости иметь танталовый конденсатор на каждой отдельной ИС, за исключением критических случаев; если между каждой ИС и танталовым конденсатором имеется менее 10 см достаточно широкой дорожки ПК, можно использовать один танталовый конденсатор для нескольких ИС.

Еще одна вещь, которую следует помнить о высокочастотной развязке, — это фактическое физическое размещение конденсатора. Даже короткие провода имеют значительную индуктивность, поэтому устанавливайте ВЧ-развязывающие конденсаторы как можно ближе к ИС и убедитесь, что выводы состоят из коротких и широких дорожек PC.

В идеале, ВЧ-развязывающие конденсаторы должны монтироваться на поверхность, чтобы исключить индуктивность выводов, но допустимы и конденсаторы с проволочными концами, при условии, что выводы устройства не длиннее 1,5 мм.

Рисунок 5

Паразитная емкость:

Теперь, когда мы поговорили о паразитных эффектах конденсаторов как компонентов, давайте поговорим о другой форме паразитных явлений, известной как «паразитная» емкость.

Как и в конденсаторе с плоскими пластинами, паразитные конденсаторы образуются всякий раз, когда два проводника находятся в непосредственной близости друг от друга (особенно если они работают параллельно), и они не замыкаются друг на друга или не экранируются проводником, служащим экраном Фарадея.

Рисунок 6 Модель конденсатора

Паразитная или «паразитная» емкость обычно возникает между параллельными дорожками на печатной плате или между дорожками/плоскостями на противоположных сторонах печатной платы. Возникновение и влияние паразитной емкости, особенно на очень высоких частотах, к сожалению, часто упускается из виду при моделировании схемы и может привести к серьезным проблемам с производительностью при конструировании и сборке системной печатной платы; примеры включают повышенный шум, пониженную частотную характеристику и даже нестабильность.

Рисунок 7

Например, если применить формулу емкости к случаю дорожек на противоположных сторонах платы, то для материала печатной платы общего назначения (ER = 4,7, d = 1,5 мм) емкость между проводниками на противоположных сторонах платы равна до 3 пФ /см2. На частоте 250 МГц , 3 пФ соответствует реактивному сопротивлению 212,2 Ом!

На самом деле вы никогда не сможете «устранить» паразитную емкость; лучшее, что вы можете сделать, это предпринять шаги, чтобы свести к минимуму его влияние на схему.

Одним из способов минимизировать влияние паразитной связи является использование экрана Фарадея, который представляет собой просто заземленный проводник между источником связи и затронутой цепью.

Посмотрите на рисунок 8; это эквивалентная схема, показывающая, как источник высокочастотного шума В _N соединяется с импедансом системы Z через паразитную емкость C. Если мы практически не контролируем В _n или расположение Z ₁ , следующим лучшим решением будет установка экрана Фарадея:

Рисунок 8

Как показано ниже на рисунке 9, экран Фарадея прерывает электрическое поле связи. Обратите внимание, как экран заставляет шумовые токи и токи связи возвращаться к их источнику, минуя Z ₁ .

Рисунок 9

Еще одним примером емкостной связи являются припаянные сбоку керамические корпуса ИС. Эти DIP-корпуса имеют небольшую квадратную проводящую крышку из ковара, припаянную к металлизированному ободу на верхней части керамического корпуса. Производители упаковки предлагают только два варианта: металлизированный ободок можно соединить с одним из угловых штифтов упаковки, а можно оставить неподсоединенным. Большинство логических схем имеют контакт заземления в одном из углов упаковки, поэтому крышка заземлена. Но многие аналоговые схемы не имеют контакта заземления в углу корпуса, и крышка остается плавающей. Такие схемы оказываются гораздо более уязвимыми к шуму электрического поля, чем тот же чип в пластиковом DIP-корпусе, где чип неэкранирован.

Рисунок 10

Каким бы ни был уровень окружающего шума, пользователь должен заземлить крышку любой керамической ИС, припаянной сбоку, если крышка не заземлена производителем. Это можно сделать с помощью провода, припаянного к крышке (это не повредит устройство, так как микросхема термически и электрически изолирована от крышки). Если пайка крышки неприемлема, для заземления можно использовать зажим из фосфористой бронзы с заземлением или токопроводящую краску для соединения крышки с заземляющим контактом. Никогда не пытайтесь заземлить такую ​​крышку, не убедившись, что она действительно не подключена ; существуют типы устройств, крышка которых соединена с шиной питания, а не с землей!

Один случай, когда экран Фарадея невозможен, — это между соединительными проводами микросхемы интегральной схемы. Это имеет важные последствия. Паразитная емкость между двумя соединительными проводами чипа и соответствующими выводными рамками составляет порядка 0,2 пФ ; наблюдаемые значения обычно лежат между 0,05 и 0,6 пФ .

Рисунок 11

Рассмотрим преобразователь высокого разрешения (АЦП или ЦАП), который подключен к высокоскоростной шине данных. Каждая линия шины данных (которая будет переключаться от 2 до 5 В / нс ) сможет влиять на аналоговый порт преобразователя через эту паразитную емкость; последующая связь цифровых фронтов ухудшит работу преобразователя.

Рисунок 12

Этой проблемы можно избежать, изолировав шину данных, вставив буфер с фиксацией в качестве интерфейса. Хотя это решение включает в себя дополнительный компонент, который занимает площадь платы, потребляет энергию и увеличивает стоимость, оно может значительно улучшить отношение сигнал/шум преобразователя.

Рисунок 13

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ТАБЛИЦА КОНДЕНСАТОРОВ

Для получения дополнительной информации о пассивных компонентах см.

:

AN-348: Как избежать ловушек с пассивными компонентами

Вернуться к лабораторным работам Содержание

университет/курсы/электроника/электроника-лаборатория-конденсаторы.txt · Последнее изменение: 03 января 2021 г., 22:21, Robin Getz

Прозрачная изоляция — Проектирование зданий

Соты прозрачная изоляция была впервые разработана в 1960-х годах для повышения изоляционных свойств систем остекления с минимальными потерями светопропускания (Голландия 1965). За последние 25 лет прозрачные изоляционные материалы (ТИМ) применялись для изготовления окон, стен, световых люков, крыш и высокоэффективных солнечных коллекторов (Долли и др. , 1994 г., Каушика и Сумати, 2003 г.).

Прозрачные изоляционные материалы выполняют те же функции, что и непрозрачные изоляционные материалы, но обладают способностью пропускать дневной свет и солнечную энергию, уменьшая потребность в искусственном освещении и отоплении. Они передают тепло в основном за счет теплопроводности и излучения, но конвекция обычно подавляется (Kaushika and Sumathy 2003).

Тепловые и оптические свойства прозрачных изоляционных материалов зависят от материала, его структуры, толщины, качества и однородности. Обычно они состоят из стекла или пластика в виде сот, капилляров или закрытых ячеек. В качестве альтернативы для достижения более высоких показателей изоляции можно использовать гранулированный или монолитный аэрогель на основе диоксида кремния.

В зависимости от структуры материала его расположение можно классифицировать как:

• Амортизатор перпендикулярный.
• Амортизатор параллельный.
• Полость.
• Квазиоднородный.

Рисунок 1: Типы прозрачной изоляции

На рис. 2 (ниже) сравнивается теплопроводность различных прозрачных изоляционных материалов и других изоляционных материалов. Okalux Glass Honeycomb представляет собой серийно выпускаемый поглотитель, перпендикулярный TIM, с теплопроводностью 0,039 Вт/м·К (Platzer et al. 2004).

Полупрозрачный аэрогель кремнезема, квазигомогенный ТИМ, имеет самую низкую теплопроводность среди всех известных твердых тел и составляет 0,004–0,018 Вт/м·К (Yokogawa 2005, Cabot 2009).). Только вакуумная технология сравнима с теплопроводностью в районе 0,005 Вт/м·К (Циммерман и др., 2001).

Рисунок 2 – Теплопроводность изоляционных материалов

Остекление TIM обычно состоит из стеклянных или пластиковых капилляров или сотовых структур, зажатых между двумя стеклянными панелями. Эти системы хорошо рассеивают свет, уменьшая блики и тени (Lien et al. 1997). Коммерческие продукты, такие как остекление Okalux и Arel, могут иметь низкие коэффициенты теплопередачи при хорошем коэффициенте пропускания солнечного света и света.

По данным Hutchins and Platzer (1996), капиллярное остекление Okalux толщиной 40 мм и сотовое остекление Arel толщиной 50 мм могут достигать коэффициента теплопередачи 1,36 Вт/м2К, что сравнимо с современным газонаполненным двойным остеклением. В качестве альтернативы, системы толщиной 80 и 100 мм могут достигать коэффициента теплопередачи 0,8 Вт/м2·К соответственно, что сравнимо с современными газонаполненными тройными стеклопакетами.

Согласно Робинсону и Хатчинсу (1994), применение TIM-остекления, как правило, ограничивается мансардными окнами, атриумами и коммерческими/промышленными фасадами, поскольку геометрическая структура TIM ограничивает обзор снаружи. Прозрачные изоляционные материалы кажутся наиболее прозрачными, если смотреть спереди, и имеют тенденцию быть непрозрачными, если смотреть под углом. Чтобы увеличить видимую передачу остекления TIM, важно увеличить размер капилляров, уменьшить толщину или рассмотреть прозрачный изоляционный материал на расстоянии (Lien et al. 19).97).

Согласно измерениям, проведенным Хатчинсом и Платцером (1996 г.), нормальный коэффициент пропускания света через сотовое и капиллярное ТИМ-стекло составляет 78 и 84% соответственно. Для сравнения, нормальное светопропускание через стандартное двойное остекление аналогично на 81%. Низкоэмиссионные газонаполненные стеклопакеты с двойным и тройным остеклением могут быть ниже на 66 и 63% соответственно (Хатчинс и Платцер, 1996).

Platzer and Goetzberger (2004) и Wong et al. (2007) утверждают, что коммерческое внедрение прозрачных изоляционных материалов было медленным из-за предполагаемых высоких инвестиционных затрат и ограниченного количества проведенных исследований окупаемости. Пепортье и др. (2000) предполагают, что качество продукции должно быть улучшено, чтобы уменьшить дефекты, такие как шероховатости или оплавленные края, которые могут мешать четкости.

Каушика и Сумати (2003) предполагают, что был достигнут значительный прогресс в снижении стоимости производства прозрачной изоляции . На основании этой более низкой стоимости Wong et al. (2007) рассчитали 3–4-летний период окупаемости промышленного предприятия в Зальцгиттере, Германия, отремонтированного с применением остекления TIM площадью 7 500 м2. Неясно, могут ли эти сроки окупаемости быть непосредственно перенесены на бытовой или коммерческий сектор, но, тем не менее, этот срок окупаемости значительно меньше, чем у новых стеклопакетов.

Исследования в области остекления TIM сосредоточены на разработке систем с использованием прозрачного аэрогеля на основе диоксида кремния. Этот легкий нанопористый материал сочетает в себе высокую светопропускную способность и низкую теплопроводность (Шульц и Дженсон, 2008 г.).

Согласно Bahaj et al. (2008), аэрогелевое остекление часто называют «Святым Граалем» окон будущего, предлагая потенциал для достижения коэффициента теплопередачи всего 0,1 Вт/м2·К, а также высокой солнечной энергии и коэффициента пропускания дневного света примерно 90% (Бахай и др., 2008 г. , Шульц и Дженсон, 2008 г.).

Термические, оптические и инфракрасные свойства кремнеземных аэрогелей хорошо известны. Материал эффективно пропускает солнечный свет, блокируя передачу тепла путем теплопроводности, конвекции и теплового инфракрасного излучения. Кремнеземный аэрогель имеет самую низкую теплопроводность среди всех материалов: от 0,018 Вт/мК для гранулированного кремнеземного аэрогеля до 0,004 Вт/мК для вакуумированного монолитного кремнеземного аэрогеля (Yokogawa 2005, Cabot 2009).

На сегодняшний день было построено несколько небольших прототипов для определения характеристик аэрогеля из монолитного диоксида кремния при остеклении. Образцы помещают между стеклянными листами и вакуумируют, чтобы защитить аэрогель от напряжения и влаги, поскольку большинство аэрогелей являются хрупкими и гидрофильными, а это означает, что они разлагаются при контакте с водой (Zhu et al. 2007, Schultz and Jenson 2008).

Duer и Svendsen (1998) измерили характеристики пяти различных монолитных плит аэрогеля, изготовленных в разных лабораториях, толщиной от 7 до 12 мм. Коэффициент теплопередачи центрального стекла образцов остекления варьировался от 0,41 до 0,47 Вт/м2·К. Солнечное и визуальное пропускание варьировалось от 74 до 78% и от 71 до 73% соответственно.

Дженсен и др. (2004), Шульц и соавт. (2005) и Schultz and Jenson (2008) сообщили о характеристиках монолитного аэрогелевого остекления, произведенного на заводе Airglass AB в Швеции. Самым большим прототипом было окно площадью 1,2 м2, состоящее из четырех монолитных плит размером 55 см × 55 см × 15 мм, встроенных в вакуумный герметичный каркас. Этот прототип достиг коэффициента теплопередачи центральной панели 0,66 Вт/м2К (измерено в лаборатории) и общего значения коэффициента теплопередачи 0,72Вт/м2К (измерено с помощью горячего ящика), что указывает на то, что эффект теплового моста по краям был маленьким. Прямое солнечное пропускание составляло 75–76 %, а нормальное пропускание в видимом спектре — 85–90%.

Несмотря на впечатляющее сочетание термических и оптических свойств, аэрогель из монолитного кремнезема еще не вышел на рынок коммерческого остекления. Согласно Рубину и Ламперту (1983 г.), стоимость, длительное время обработки аэрогеля, сложность изготовления однородных образцов и отсутствие надлежащей защиты от напряжения и влаги являются ключевыми препятствиями, мешающими прогрессу. Дьюер и Свендсен (1998) и Бахадж и др. (2008) предполагают, что требуется дальнейшая работа по улучшению прозрачности образцов, если они заменят обычные окна.

Ключевой проблемой является то, что наноструктура аэрогеля кремнезема рассеивает проходящий свет, что приводит к нечеткому изображению. Шульц и Дженсон (2008) утверждают, что благодаря усовершенствованным методам термообработки завод Airglass AB способен производить плитки из аэрогеля с параллельными и гладкими поверхностями, что обеспечивает неискаженный вид при защите от прямого солнечного излучения. Однако при воздействии неперпендикулярного солнечного излучения искажение зрения все равно возникает. Согласно Дженсену и соавт. (2004), Шульц и соавт. (2005) и Schultz and Jenson (2008), остекление аэрогелем является отличным вариантом для больших площадей фасадов, выходящих на север, что позволяет получить чистый прирост энергии в течение отопительного сезона. Ожидается, что благодаря разработкам в области технологий герметизации краев изделия будут иметь срок службы 20–25 лет без ухудшения характеристик (Шульц и Дженсон, 2008 г.).

Использование гранулированного аэрогеля в остеклении представляет собой альтернативу монолитному аэрогелю, который дешевле, надежнее и его легче производить в промышленных масштабах. Системы не следует рассматривать как прямую замену прозрачным окнам, поскольку гранулы ограничивают свободный обзор наружу. Наоборот, этот материал позволяет достичь низких значений коэффициента теплопередачи, улучшить светорассеяние и резко снизить передачу звука в тех местах, где внешний вид не является существенным (Wittwer 19).92).

Характеристики глазури из гранулированного аэрогеля первоначально исследовались Wittwer (1992). Значения U от 1,1 до 1,3 Вт/м2К были измерены для стеклопакетов толщиной 20 мм, заполненных гранулами диаметром от 1 до 9 мм. Гранулы меньшего размера обладают лучшими термическими характеристиками, так как через воздушные промежутки между гранулами проходит меньше тепла. Оптически более крупные гранулы аэрогеля пропускали больше света и солнечного света.

Совсем недавно Reim et al. (2002, 2005) измерили и смоделировали характеристики гранулированных аэрогелей, инкапсулированных в 10-миллиметровый пластиковый лист с двойными стенками, зажатый между двумя стеклянными панелями с изолированным газовым наполнением. Лист с двойными стенками был выбран для предотвращения оседания гранул с течением времени, создавая тепловой мост вдоль верхнего края. Для прототипов, содержащих газообразные наполнители криптон/аргон, были рассчитаны такие низкие значения коэффициента теплопередачи, как 0,37–0,56 Вт/м2·К. Без оконных стекол светопропускание составляло 88 и 85% соответственно.

Используя тепловую модель для немецкого климата, Reim et al. (2002) подсчитали, что энергетическая выгода гранулированного аэрогелевого остекления сопоставима с тройным остеклением. Результаты показали, что остекление из гранулированного аэрогеля может снизить риск перегрева на южных и восточных/западных фасадах. На фасадах, выходящих на север, энергетический баланс аэрогелевого остекления был значительно лучше, чем у тройного остекления, благодаря улучшенному сохранению тепла.

Наиболее подробно задокументировано применение прозрачных изоляционных материалов в плоских солнечных коллекторах (Kaushika and Sumathy 2003, Wong et al 2007). Эти системы предназначены для нагрева воздуха или воды под воздействием солнечных лучей. Основными компонентами являются обращенное на юг покрытие TIM, которое передает солнечную энергию, уменьшая при этом конвекционные и радиационные потери в атмосферу, и черную поглощающую солнечную энергию поверхность для передачи поглощенной энергии жидкости (Duffie and Beckman 2006).

Эксперименты Роммеля и Вагнера (1992) показали, что плоские коллекторы, содержащие слои поликарбонатных сот толщиной 50-100 мм, хорошо работают при рабочих температурах в диапазоне 40-80°С. Более высокие рабочие температуры до 260°С могут быть достигнуты при использовании стеклянных сот, так как пластиковые покрытия подвержены плавлению при температурах выше 120°С (Rommel and Wagner 1992).

Nordgaard и Beckman (1992) смоделировали работу плоских коллекторов, содержащих аэрогель из монолитного кремнезема. Было показано, что снижение коэффициента пропускания солнечного света по сравнению с одинарным стеклопакетом более чем компенсируется снижением тепловых потерь. Свендсен (1992) продемонстрировали, что прототип площадью 1,4 м2, содержащий вакуумированный аэрогель из монолитного кремнезема, был в два раза эффективнее коммерческих высокотемпературных плоских коллекторов.

При дооснащении наружных стен, выходящих на юг, можно использовать прозрачные изоляционные материалы с воздушным зазором сзади для улавливания солнечной энергии. Эта энергия может быть использована либо путем выпуска теплого воздуха внутрь помещения, либо путем пассивного отвода тепла через стену. Согласно Caps and Fricke (1989), Athienitis and Ramadan (1999) и Suehrcke et al. (2004), прозрачные изоляционные материалы, в том числе стеклянные соты, плоские/гофрированные поликарбонатные листы и аэрогель из вакуумированного диоксида кремния, могут обеспечить значительную экономию энергии при модернизации непрозрачных стен жилых и коммерческих помещений. Результаты показывают, что в холодные солнечные дни дополнительный обогрев может не потребоваться, однако в летнее время необходимы стратегии контроля, чтобы свести к минимуму перегрев.

Долли и др. (1994) использовали тестовую ячейку для контроля производительности поликарбонатной сотовой системы TIM. Результаты были экстраполированы для оценки того, как TIM будет работать при модернизации типовых жилых домов Великобритании, построенных по другим строительным стандартам. Прогнозируется, что 8 м2 прозрачного изоляционного материала сэкономят примерно 40 кВтч/м2/год в домах с суперизоляцией и 140 кВтч/м2/год в домах до 19-го века.Дом 30-х годов с крепкими стенами. При сравнительном анализе плоского солнечного коллектора воздуха и непрозрачной стены, облицованной поликарбонатом TIM, Пепортье и Мишель (1995) продемонстрировали увеличение эффективности этих систем по сравнению с обычными системами с одинарным стеклом на 25% и 50% соответственно.

Долли и др. (1994) измерили эксплуатационные характеристики непрозрачных стен, облицованных прозрачной изоляцией , на месте .