Теплицы из стекла

С разработкой новых укрывных материалов популярность стекла не только не уменьшается, но и продолжает расти.

НЕМНОГО ИСТОРИИ

Стекло по праву считается самым древним из всех укрывных материалов. Сначала оно было непрозрачное и черное, поскольку образовалось из раскаленной лавы, застывшей на поверхности земли. Еще до нашей эры люди пытались создать нечто подобное, переплавляя песок, известь и пепел, полученный от сжигания дров. Но материал получался непрозрачным, поскольку нужной температуры достичь не удавалось. Впрочем, древнеегипетские мастера научились делать знаменитое цветное стекло, добавляя к перечисленным выше компонентам железо, медь или марганец. Так, бирюзовое стекло получалось при добавлении меди, а синее — кобальта.

Огромным шагом вперед стало строительство в Древнем Риме стекловаренной печи из камня. В ней, наконец, удалось довести температуру до 1500°С и получить ослепительно прозрачное стекло. А в I веке один римский мастер, совершенствуя технологию, сделал длинную тонкую железную трубку с расширением на одном конце и деревянным мундштуком для защиты губ от ожога на другом — так появилось стеклодувное производство, позволяющее выпускать изделия любой формы.

В свое время широкую известность приобрело богемское стекло (по названию местности в Чехии), которое превосходило все известные ранее виды по чистоте, прозрачности, блеску и твердости. Как оказалось, секрет чешских мастеров заключался в использовании в качестве сырья кремния (кварца) с добавлением пепла и кальция.

Еще более знаменитым стало венецианское стекло. Оно было еще более прозрачным, поскольку итальянские мастера стали добавлять в расплавленную массу небольшое количество свинца. Производство такого стекла стало настолько популярным, что в конце XIII в. в Венеции насчитывалось более тысячи стекловаренных печей. В 1454 г., охраняя тайны производства, там даже издали закон о смертной казни за разглашение тайны получения венецианского стекла. Поскольку в городе стали слишком часто возникать пожары, со временем городские власти перенесли производство на расположенный поблизости остров Мурано. Так возник бренд «Муранское стекло», который невероятно высоко ценился в Европе.

Огромное значение для производства стекла в промышленных масштабах имело изобретение немца Фридриха Симменса — в 1870 г. он создал ванную регенеративную стекловаренную печь, конструкция которой позволила увеличить температуру варки и значительно повысить качество продукта. А в 1910 г. появилось и особо прочное пуленепробиваемое стекло. Его секрет заключался в том, что между двух листов стекла вставлялась специальная полимерная пленка.

Сегодня стекло выпускают так называемым флоат-методом (от англ. float – плавать), разработанным в 1959 г. англичанином Алстером Пилкингтоном. Расплавленная масса выливается в ванну на поверхность расплавленного олова, где выравнивается за счет сил поверхностного натяжения. Сверху лист полируется горячим воздухом, а снизу — расплавом олова: плоскость, соприкасающаяся с поверхностью металла, получается гладкой и не требует дальнейшей полировки.

НЕДОСТАТКИ СТЕКЛА

Первые теплицы из стекла появились в XVI в. во Франции, и сразу стали заметны их недостатки. К сожалению, их оказалось немало, и некоторые не преодолены до сих пор.

Трудоемкий монтаж

Каждый лист стекла нужно вырезать строго по размерам и вставить между элементами каркаса. Причем очень важно соблюдать высокую точность, а сделать это непросто.

Во-первых, для резки используется профессиональный стеклорез, режущий элемент которого — алмаз в 0,16 карата. За таким инструментом нужно ухаживать, в частности, менять ориентацию камня после того, как рабочая грань выработает свой ресурс. Большинство тепличных комбинатов стараются на этом сэкономить в надежде, что алмаз – камень самый прочный и вечный, но изношенным инструментом сделать точный рез практически невозможно.

Во-вторых, нельзя резать грязное, мокрое или холодное стекло – оно может отломаться не по линии реза.

К сожалению, на практике это простое, казалось бы, правило также не всегда легко соблюдать. Заносишь лист со склада, а на нем проступает конденсат, и даже многократное вытирание насухо не помогает. Или рабочее место покрыто пылью.

В результате лист может получиться немного большего или меньшего размера, чем нужно. В первом случае его невозможно вставить между стропилами. Отрезать еще 5 мм нельзя из-за опасности разлома не по линии, и лист отправляется на свалку. Не лучше и ситуация, если лист получился на 2—3 мм меньше, чем нужно. Вставить его можно, но между стыками останутся большие щели, что резко увеличит теплопотери.

Кроме того, остекление проводят снизу вверх внахлест с перекрытием стекол на 10-15 мм, чтобы вода свободно стекала с поверхности сооружения. Делать нахлест больше нежелательно – тогда между стеклами будет накапливаться грязь, что приведет к уменьшению светопрозрачности. Если же он будет меньше, при дождях или таянии снега вода будет проникать под стекло и вызывать коррозию металлических элементов. Все это изрядно досаждало в застарелых конструкциях.

Как видно, процесс остекления довольно трудоемкий, требует много времени и рабочей силы. Да и заменить треснувшее стекло непросто, особенно на скатах – для этого используют металлическую стремянку со страховочными поясами, причем только при безветренной погоде.

Необходимость герметиков

Между листами стекла, даже идеально ровными, остается щель, через которую возможны теплопотери. Вот почему каждый стык нужно промазывать.

Сегодня элементы конструкций теплиц изготавливают из специальных облегченных гнутых профилей.

Шпросы (элементы, на которых закрепляется стекло) сначала делали из алюминия и его сплавов. Затем, в более современных конструкциях со стальными шпросами, стекло закреплялось с помощью специальных кляммер (прижимов) и герметизирующей мастики «Гелан» или «Гемаст». Эта битумная мастика сохраняла эластичные свойства в диапазоне температур от -40 до +80°С. Ее наносили электрогерметизатором «Шмель» в два приема: сначала укладывали валик мастики на поверхность шпросов, а после укладки стекла и закрепления кляммерами промазывали наружный стык. Времени на это уходило немало.

В первых отечественных блочных теплицах по типовому проекту 810-56 со шпросами Т-образного сечения стекло закреплялось кляммерами из полосок жести или алюминия — сегодня в такое просто трудно поверить!

А кое-где, кроме обычных замазок и герметиков, использовали также жидкие замазки из битума и специального масла, которые наносили с помощью специальных шприцов. Особо продвинутые тепличные комбинаты привлекали для этого народных умельцев. Те набирали жидкую замазку (сделанную по собственному рецепту) в шприц и выдавливали в пазы рам и шпросов. Смесь заполняла все зазоры, быстро высыхала, покрываясь прочной и твердой пленкой, и надежно герметизировала стыки.

Впрочем, все это лишь отодвигало проблему теплопотерь на некоторое время. Под действием колебаний температуры герметик выкрашивался, ведь в сильную жару летом он, согласно законам физики, расширялся, а при холоде зимой сжимался. Несколько таких циклов – и в местах стыков появлялись еще большие щели, поэтому каждые 3-4 года все стыки приходилось вновь промазывать. Понятно, что на крыше это сделать гораздо труднее, чем по краям. Но главное, что с началом резкого подорожания энергоносителей в начале 90-х средств на покупку герметиков не хватало, что и стало одной из причин остановки многих теплиц из стекла. Кое-где пробовали использовать вместо битумных мастик силикон и обтягивать стекло по периметру (снаружи или внутри) пленкой, но эти полумеры не могли решить проблему.

Решением стало появление теплиц голландского типа, в которых для герметизации вместо замазок и герметиков используют резиновые прокладки и специальное энергосберегающее стекло, а сегодня и стеклопакеты.

В них стекло резать не нужно – оно поступает уже выплавленным под требуемый размер.

Утяжеление металлоконструкций

Стекло – самый тяжелый из всех укрывных материалов, и это серьезная нагрузка не только на стропила, но и на фундамент. Чтобы в случае внезапного снегопада или сильного ветра теплица не рухнула, требуются серьезные расчеты ветровых и снеговых нагрузок. Они очень сложны, поэтому построить теплицу с покрытием из стекла самостоятельно практически невозможно. По этой причине пленочные теплицы встречаются намного чаще. Сооружения из стекла следует строить только по специальным типовым проектам, а пленочные может выстроить практически каждый, и привязываться к сложным расчетам а таком случае необязательно.

В прежние времена все типовые проекты теплиц для каждой зоны разрабатывались орловским институтом «Гипронисельпром». Но и его специалисты не все могли предусмотреть.

Нередко случались перекосы сооружений в местах сейсмической активности, а также вследствие просадки почвы, особенно при плохо утрамбованном фундаменте. Землетрясение же вообще означало гибель теплицы (тогда как пленочным теплицам оно не страшно). Возникали проблемы и с открыванием стеклянных фрамуг для вентиляции – чтобы приподнять несколько квадратных метров стекла, требовались электроредукторы и специальные передаточные механизмы.

В случае же обесточивания района открыть вентиляцию в жаркое время было невозможно, что иногда оборачивалось гибелью растений от перегрева.

Хрупкость

Долгое время при строительстве сооружений защищенного грунта в нашей стране использовали листовое оконное стекло (во многих старых теплицах оно осталось и сейчас). Согласно ГОСТу 111-78, толщина его составляла 4 мм, ширина для ангарных теплиц – 600 мм, а для блочных -750 мм. Масса 1 м2 такого стекла достигала 10 кг. Позже этот стандарт пересмотрели, и появился ГОСТ 111-90 «Стекло листовое. Технические условия». Но несмотря на единую классификацию, введенную еще при Советском Союзе, стекло разных производителей даже при сходной заводской маркировке может заметно отличаться по оптическим и физическим свойствам.

В самом стандарте предусмотрено 8 марок листового стекла (М1 – М8), отличающихся по внешнему виду (допустимому количеству и размерам пороков) и оптическим характеристикам. Чем выше номер, тем ниже качество. Самым качественным считается стекло марки М1. Оно дает наименьшие оптические искажения и имеет мало структурных дефектов. Согласно ГОСТу 111-90, такое стекло должно отвечать следующим требованиям:

• количество воздушных пузырьков в толще стекла диаметром до 1 мм – не более 1 на 1 м2, диаметром до 2 мм – не более 2 на 1 м2;
• длина царапин – не более 100 мм;
• всего число дефектов («пороков стекла») – не более 4 на 1 м2;
• отклонения листа по толщине – не более 0,2 мм в каждую сторону;
• коэффициент направленного пропускания света при толщине стекла 4 мм – 0,88.

Чем больше цифра в обозначении марки стекла, тем ниже его качество. Так, стекло марки М4 может иметь уже до 12 дефектов на 1 м2, а коэффициент направленного светопропускания – 0,85. Именно такое стекло и использовали для теплиц. В отдельных случаях брали даже марку М5, которая внешне почти не отличается, но по качеству еще хуже. А потом никак не могли понять, почему в соседнем тепличном комбинате урожайность выше, а потребление газа меньше. Хотя ларчик просто открывался – у соседей было меньше боя и трещин.

Дороговизна

На сегодняшний день стоимость стеклянной зимней теплицы под ключ находится в районе 1 млн евро за га. Кроме того, в таких теплицах используются сложные технологии, доступные лишь крупным тепличным комбинатам. Это еще одна из причин того, что пленочных теплиц во всех странах значительно больше.

ВАЖНЫЕ ПРЕИМУЩЕСТВА

Из всего сказанного напрашивается вывод, что накрывание теплиц стеклом – почти ошибка. Однако не все так просто. Дело в том, что есть у стекла и достоинства, которые перевесят любые недостатки и сделают его незаменимым.

Во-первых, это самый долговечный из всех укрывных материалов.

Во-вторых, стекло пропускает 83-85% видимого излучения, около 45% ультрафиолетового, а главное — не более 10% средне- и длинноволновых инфракрасных (тепловых) лучей. Последний показатель меньше лишь у поликарбоната, который несравнен-нсг менее долговечен.

Благодаря этому в стеклянных теплицах, в отличие от пленки и агроволокна, можно выращивать продукцию независимо от времени года.

К тому же, стекло и теплицы иностранных производителей позволили уменьшить ряд указанных выше недостатков.

Прежде всего, сегодня стекло марки M1 соответствует европейскому стандарту EN 572-2. Это неудивительно, ведь современный рынок ориентирован на производство высококачественного стекла для изготовления стеклопакетов, которые все чаще используются в теплицах вместо одинарных листов. Резать их уже не нужно – они поставляются сразу нужного размера вместе с каркасом, и благодаря этому монтаж выполняется быстрее и более качественно.

ПАРАМЕТРЫ ВЫБОРА

Если сельхозпроизводитель собирается строить зимнюю теплицу, к параметрам стекла ему стоит отнестись особенно внимательно. К слову, международные стандарты охватывают не столько сам материал, сколько каждый из его показателей. Например:

• стандарт DIN 1249-11 – листовое стекло в строительстве: понятие, термины, определение;
• DIN 52455-3:1998-08 – испытания, проверка, контроль и светопропускание;
• DIN 53281-2:1979-09 – изготовление, производство кляммер;
• DIN EN 572-2 – стекло полированное листовое (флоат-стекло).

Прежде, чем совершить покупку, обязательно следует попросить у производителя или продавца сертификаты испытаний. Особенно жестко тестируют стекло на ветровые и снеговые нагрузки. Для этого в специальной лаборатории в определенные точки сбрасывают с определенной высоты (20 см) металлические шарики. Если лист выдержал, сертифицируют всю партию. Или другой пример: разницу между светопропусканием в 83 или 85% на глаз определить невозможно, но часто эти 2% становятся решающими при получении сертификата.

У некоторых производителей нанесенный на поверхность стекла активный слой металла отражает внутрь теплицы часть тепловой энергии, и сопротивление теплопередаче у него на уровне 0,9 м2 х °С/Вт, тогда как даже у двойного стеклопакета – 0,55— 0,6 м2 х °С/Вт. Получается, что теплосберегающие качества такого стекла почти вдвое лучше, а цена выше лишь на 5%. Проверить наличие такого покрытия можно детектором.

Впрочем, это покрытие благоприятно не для всех растений, поэтому гнаться за высокими теплотехническими характеристиками следует не всегда. Чтобы решить, стоит ли, можно поинтересоваться и результатами испытаний по выращиванию под таким стеклом растений.

Кроме того, сегодня вошли в моду специальные нанопленки, которые наносят на поверхность тепличного стекла, чтобы снизить теплопотери. Такая пленка российского производства под названием Inflektor уже демонстрировалась на выставках.

Подводя итог, следует сказать, что как и в Древнем Риме, когда стекла в домах были предметом роскоши, сегодня стекло остается самым дорогим, но и самым эффективным укрывным материалом. А разработки в этой области идут по направлению уменьшения теплопотерь.