4. Многослойные покрытия в оптике
На рис. 7 представлены основные направления использования интерференционных, дифракционных и просто многослойных структур в промышленности и научных исследованиях.
Наиболее актуальной и масштабной является проблема энергосбережения.
4.1. Энергосбережение
Суть направления базируется на том, что 100% солнечной энергии, приходящей на землю, передается в виде излучения, а значит утилизируется через различные поверхностные явления. Достаточно большое количество энергии в быту и в технике также диссипирует в результате различных поверхностных процессов переизлучения, трения, истирания, абразивного износа и т.д.
Рис. 7. Многослойные покрытия в оптике.
Поэтому одним из направлений является программа по созданию специальных теплоотражающих и теплопоглощающих покрытий [16-17].
В России на поддержание теплового, светового и воздушного комфорта в зданиях ежегодно расходуется 25% от общего потребления энергии всем хозяйством страны. Причем световые проемы (окна, витрины, фонари и т.д.) играют особую роль в структуре теплопотерь здания: благодаря относительно высокой энергопроницаемости остекления доля теплопотерь через окна составляет 50-60% (а в некоторых зданиях и до 80%) от всех теплопотерь здания в районах с умеренным и холодным климатом и 15-20% в южных районах. Таким образом, в России около 8% всей вырабатываемой энергии теряется за счет теплопотерь в световых проемах. Поэтому внедрение в практику строительства стеклопакетов с теплоотражающими покрытиями значительно снижает расходы энергии на отопление [6].
Перспективным является применение пленки энергосберегающей (ПЭС), что позволяет на 75% снизить радиационные теплопотери через окна и остекление и получить экономию условного топлива до 15 кг на 1м2. Поскольку сжигание 1 кг УТ (условного топлива) сопровождается выбросом около 10,0 м3 воздуха, загрязненного продуктами сгорания, удельный положительный экологический эффект на 1 м2 пленки ПЭС выражается в виде предотвращения выбросов в атмосферу около 150,0 м3 в год газообразных загрязнении. Соответственно в теплое время года представляется возможность значительно снизить расход электроэнергии на привод кондиционеров, особенно, в зданиях с большой площадью остекления (министерствах, офисах и т.д.) [7].
Помимо сугубо энергосберегающего и полезного экологического эффекта, перечисленные свойства пленки ПЭС представляют возможность получить определенный здравоохранительный эффект от её применения. От окон жилых домов, оснащенных пленкой ПЭС, отсутствует эффект "холодного излучения" на людей и животных, что улучшает их самочувствие [14-16].
Биофизический смысл этого эффекта состоит в том, что человек при температуре тела + 36°С является источником инфракрасного излучения, с максимумом при длине волны около 11 микрон, которое он теряет через остекление.
Перспективными являются, так называемые переключаемые пленки (солнечные шторы и тепловые фильтры), например, из состояния теплового зеркала (Тс = 1, Rn = 1) зимой от солнечных лучей в состояние (Тс = 0,3, Re = 0,7, Rn = 1) летом.
В России на сегодняшний день введены новые строительные стандарты, которые могут быть реализованы только на основе применения в оконных проемах стеклопакетов.
Последняя редакция строительных норм Германии предусматривает почти 100-процентное использование остеклений с такими покрытиями при строительстве новых и реконструкции существующих зданий.