Стеклянное тепло

Стекло с электрообогревом — инновационная технология и уникальное инженерное решение. Востребованная во всем мире технология породила массу подражателей. А создал ее российский инженер Александр Костюченко.

Генеральный директор ООО «Термо Глас» Александр Костюченко

Миру давно не хватало такой технологии — с тех пор, как появились панорамные окна, стеклянные крыши и роскошные входные группы из стекла. Как сберечь тепло в доме, если у вас вместо стен огромные окна? И как зимой чистить стеклянную крышу от снега, не вызывая каждый день верхолазов? А ведь есть еще корабли, которые ходят по Северному морскому пути, и самолеты, летающие при температуре –60°, да просто наши с вами автомобили, которые зимой превращаются в ледяную глыбу. Эксплуатировать все это было бы гораздо удобнее, если бы можно было не допускать образования на них наледи или быстро их «размораживать». Все эти проблемы взялся решить инженер, выпускник Академии государственной противопожарной службы МЧС России Александр Костюченко, генеральный директор ООО «Термо Глас» (резидент «Сколково»), который сам с нуля разработал технологию электронагреваемого стекла с инфракрасным нагревательным элементом.

Что нужно знать об инфракрасных обогревателях

В начале своей предпринимательской карьеры Александр Костюченко занимался продажей инфракрасных обогревателей, развивал производство полиэтиленовых напорных труб для водоснабжения, но ему всегда было интересно создать что-то свое. Так в 2008 году была запущена первая линейка инфракрасных обогревателей его разработки, тогда еще металлических, с керамическим нагревательным элементом. «Я сам сделал чертежи, профиль,— рассказывает Александр Костюченко.— Но в мире существовали аналоги таких устройств, а мне хотелось разработать альтернативный нагревательный элемент».

Началась череда экспериментов. «Сначала я попробовал наносить на стекло графит методом распыления, смешивая с красками. На непрозрачный, точнее, черный нагревательный элемент подавалось напряжение, он равномерно нагревался до 180°, после чего шла деградация покрытия,— вспоминает Александр.— Не удавалось достичь стабильного результата. Тогда я начал искать подходящий материал для плоского инфракрасного обогревателя, и самым перспективным мне показалось стекло. Я поехал на завод, набрал все виды стекла, которые у них были, и после серии экспериментов отобрал около пяти видов, которые подходили под нагревательный элемент. Дальше стояла сложнейшая задача, можно сказать, ключевая: как к стеклу подвести питание, то есть электрический ток. Ведь в стекло просто так провод не воткнешь!»

Чтобы получить токопроводящий слой, Александру предстояло научиться напылять на стекло оксиды металлов. «В конце концов я нашел оборудование, предназначенное для нанесения металлов на металл. И оно идеально подошло для моих целей. В результате у меня получились некий проводник и стекло. При этом стекло оставалось абсолютно прозрачным. Но тут встала следующая проблема — как нагреть стекло до заданной температуры, а значит, нужно было найти способ нанесенное на заводе равномерное покрытие полностью или частично удалить. Только так можно было создавать структуру прохождения тока, чтобы нагревать стекло до нужных значений».

Александр пробовал травить напыленный слой кислотами и щелочью, но это был тупиковый путь. Между тем, занимаясь производством металлических нагревателей, он был связан с лазерной обработкой. «Я взял образцы стекла, поехал на завод и начал экспериментировать на всех лазерах, какие были. И подобрал определенный вид лазера, который с помощью лазерного луча испарял этот металлический слой».

«Я соединил три разрозненные технологии,— подытоживает изобретатель.— Научился напылять электропроводный металл — получился нагревательный элемент, и я смог лазером корректировать его мощность. Мой нагревательный элемент выделяет тепловую энергию в инфракрасном диапазоне, и на этот диапазон приходится до 95% выделяемого тепла, равномерно распределяемого по всему электрообогревателю. В итоге получилось абсолютно прозрачное стекло, которое нагревается от 0 до 300 градусов в зависимости от задач».

Новый облик Якутии

Принцип работы однокамерного стеклопакета с электронагревом

Сфера применения инновационного электронагреваемого стекла практически безгранична: это и плоские стеклянные электронагреватели, и стеклопакеты, и витрины, а еще стеклянные полы, крыши, перегородки, иллюминаторы самолетов и кораблей. Да просто окна в обычной городской квартире! Когда на улице холодно, а отопление не дали, теплое окно очень выручает. Или, например, у вас широкий подоконник и вы решили устроить на нем диванчик. Но зимой от окна дует, и батарея никак не сможет помочь. Теплое окно создает экран, при этом его достаточно нагреть до 25°С, то есть до температуры помещения. Окно подключается к электросети через терморегулятор, который в автоматическом режиме поддерживает определенную температуру. Максимальная температура нагрева стеклопакетов для квартир 50°С.

«Вы приобретаете не просто окно, а климатическую установку, которая обеспечивает зимой отопление, а летом прохладу,— хвалит свое изобретение Александр Костюченко.— Прохлада обеспечивается за счет мультифункциональных стекол, которые отражают тепловые лучи с улицы, так что они не проникают внутрь дома». А еще теплые стекла — полезная вещь, когда присоединяют и утепляют лоджию: батареи в этом случае устанавливать не разрешается, а насчет стеклопакетов с электронагревом никаких указаний нет.

Устройство однокамерного стеклопакета с электронагревом

Устройство двухкамерного стеклопакета с электронагревом

Подогреваемые окна ломают архитектурно-строительные стереотипы. «К нам приехала женщина из Якутии и поделилась мечтой: хочу, говорит, чтобы у нас было такое же панорамное остекление, как в Москве,— рассказывает Александр.— Раньше такое даже в голову никому не приходило, ведь там зимой морозы под пятьдесят, а окно — одна из главных причин утечки тепла, а теперь и Якутия может позволить себе красивые стеклянные фасады. В итоге мы туда съездили, подобрали комплектации стеклопакетов, начали испытывать, и они поразились, что это действительно работает и у них есть возможность строить дома с панорамным остеклением». «Теперь это у нас целое направление работы под лозунгом: "Изменим облик Республики Саха"»,— шутит генеральный директор.

В средней полосе в «Термо Глас» чаще обращаются компании, которые хотят предотвратить снежные навесы или наледь на стеклянной кровле. Вот, например, в «Зарядье» крыша без обогрева, и зимой на нее ложится снег, отчего возникают опасные дополнительные нагрузки на конструкции.

Умное стекло и другие новшества

Продвижением инновационной продукции заниматься трудно, признается Александр. «До того как мы организовали свое производство, в России не было рынка электрообогреваемого стекла. Мы девять лет этим занимаемся, а знает о нас в лучшем случае один человек из ста, хотя мы потратили на продвижение колоссальное количество времени, сил и средств».

На самом деле гендиректор лукавит: сейчас на него со всех сторон сыплются заказы и предложения о сотрудничестве — от частных заказчиков и госкорпораций, от компаний по производству стеклопакетов. Из электронагреваемого стекла «Термо Глас» сделаны укрытия для часовых на посту №1 — у Вечного огня: зимой в них поддерживается температура +20°С. Компания установила свои теплые стекла на купол здания итальянского посольства в Денежном переулке, чтобы зимой не надо было счищать снег. В Чехии на горнолыжном курорте есть бар, который отапливается только стеклами «Термо Глас» — других источников тепла там нет.

Еще один интересный проект был реализован в Коломне, на месте бывшей часовни святого Александра Невского, построенной в честь чудесного спасения императора Александра II после покушения на него террориста Каракозова и разрушенной большевиками в 1924 году. Из инновационного стекла «Термо Глас» сделано археологическое окно над фундаментом часовни, которое нагревается во время снегопада или дождя.

«Мы видим перспективы в умном стекле,— делится планами Александр Костюченко.— Умное стекло — это не только обогрев, но и переменная прозрачность, и определенные свойства солнцезащиты. Сейчас производство обычного стекла падает, а умного растет ежегодно на 7%». У компании уже есть модели, в которых одним нажатием кнопки прозрачное стекло превращается в матовое.

В ближайших планах — расширять производство: «Рынок требует больших стеклопакетов, уже не 2 х 3, а 4,5 х 2,5. На наших площадях это сложно делать. Да и заказов много. Так что надо покупать новое производственное здание или вступать в коллаборацию с крупнейшими производителями стеклопакетов в стране». Патриот до мозга костей, Александр Костюченко не собирается переносить производство в Китай, хотя планирует сделать свой проект международным. «Мы поставляем продукцию в Европу, в частности в Англию, открыли совместное предприятие в Польше, сейчас открываем в Белоруссии,— говорит он.— Мы пока не брали ни одного кредита, а это производственное здание приобрели на заработанные средства. Вообще, мы своим примером доказали, что в российских условиях можно инновационное производство развивать, при этом без каких-либо банкиров и поддержки в госструктурах, на инициативе горстки людей».

Устройство и принцип работы стеклопакета с электронагревом

В выключенном состоянии греющие стекла экономят тепло благодаря особой конструкции стеклопакета. Греющий слой представляет собой низкоэмиссионное напыление (К-стекло), которое удерживает в помещении тепло от нагревательных приборов и нагретых предметов. Дополнительно стеклопакет может быть дооснащен еще одним теплосберегающим или мультифункциональным стеклом для достижения наилучших свойств по сохранению температуры помещения.