Aktualne wydanie

SS-09-2018-okladka

20180813-BANNER-160X600-V1-PL-GLASSTECEDG Swiat Szkla Skyscraper 160x600 BAU OK

EDG Swiat Szkla Skyscraper 160x600 BAU OK 

 

facebook12

czytaj newsy Świata Szkła

- więcej szklanej architektury

 

Baztech

Miesięcznik Świat Szkła

indeksowany jest w bazie

czasopism technicznych

 

 

konferencja 12 kwietnia 2018 1a

baner-2-krzywe

baner konferencja 12 2017

 

Wydanie Specjalne

 

Fasady przeszklone termika akustyka odpornosc ogniowa 2016

 

okna pasywne 2015a

 

Fotowoltaika w architekturze okladka

 

20140808Przegrody przeciwpozarowe

 

konstrukcje szklane

 

20140533 Konstrukcje przeszklone 2

 

katalog 2018 a

 RODO

 

25575923 

  

480x100px RFT18 engl

 

abs banner 480x120 English

 

glass2018 480x120  

 lisec SS FastLAne

 

20180817doe12 baner-480-100

 

 

 

Oszklenia izolacyjne wg technologii vacuum (VIG)
Data dodania: 24.01.09

Stała tendencja poszukiwania rozwiązań energooszczędnych w budownictwie przynosi efekty w postaci wciąż ulepszanych rozwiązań konstrukcyjnych i materiałowych. Aktualne zapotrzebowanie i zużycie energii w budownictwie na całym świecie jest nadmierne - wynosi ok. 40-50% zużycia globalnego - zwłaszcza w rejonach, gdzie przeważa budownictwo niedostosowane do obecnych wymagań oszczędności energii. Dotyczy to głównie zasobów budowlanych starych lub modernizowanych nieracjonalnie (co ma miejsce zarówno u nas jak i w innych w krajach nawet obecnie). Szczególnie na nowe rozwiązania oczekuje budownictwo znacznie przeszklone.

 

Związanymi z tym zagadnieniami są: wyczerpywanie się zasobów paliw naturalnych, wymagania ochrona środowiska dążące do ograniczenia emisji produktów spalania, a w efekcie końcowym - konieczność ograniczenie wpływu działalności gospodarczej ludzi na zmieniający się niekorzystnie klimat.

 

Poszukiwania energooszczędnych materiałów budowlanych prowadzone są od lat (poniżej przedstawione rozwiązanie opracowywane było od około 20 lat) i to wielokierunkowo. Duże potrzeby i zaangażowanie środków na całym świecie na rozwój technologii i badania wiążą się z oszkleniami budowlanymi, a w szczególności dotyczą rozwoju technologii szyb VIG - Vacuum Isolating Glazing, t.j z zastosowaniem w budowie szyby zespolonej wewnętrznej próżni.

 

 

Celem poszukiwań było i jest opracowanie koncepcji lekkiej, względnie niedrogiej przegrody szklanej, dorównującej w zakresie przenikania ciepła właściwościom przegrody typu ''opak'' t.j. nieprzezroczystej, dobrze zaizolowanej termicznie. Stan obecny rozbieżności między właściwościami przegrody szklanej i nieprzezroczystej charakteryzują poniższe dane. Izolacyjność przegrody budowlanej nieprzeziernej może obecnie osiągnąć wartość 0,15 W/m2K. Współczynnik przenikania ciepła U=0,3-0,5 W/m2K jest już standardowy w budownictwie jednorodzinnym, podczas gdy dla szyb minimalna, praktycznie spotykana i osiągalna wartość wynosi ok. 0,8 W/m2K.

 

Dla przegród budowlanych o konstrukcji szkło-metal współczynnik przenikania ciepła wynosi w przeciętnie około U=1,1-1,4 W/m2K (przy zastosowaniu profili łączonych drewniano-metalowych możliwe jest uzyskanie współczynnika U przegrody budowlanej o wartości ok. 0,95-0,93 W/m2K). Niskie wartości współczynnika Ug przegrody szklanej wymagają zastosowania powłok nieskoemisyjnychwypełnienia komory międzyszybowej gazami szlachetnymi, a także budowy dwukomorowej, co sprawia, że szyby są ciężkie, kosztowne, a ich własności termiczne pogarszają się wraz z upływem czasu.

 

Informacje ogólne o szybach z próżnią

Założenia
Założenia wyjściowe dla poszukiwania praktycznego rozwiązania szyb VIG są następujące:
. istotne polepszenie współczynnika przenikania ciepła w stosunku do technologii obecnie stosowanych, a więc dążenie do uzyskania Ug=0,4-1,0 W/m2K,
. wykorzystanie do budowy szyb w zasadzie darmowego czynnika jakim jest próżnia,
. poprawa izolacyjności termicznej szyby zespolonej bez zwiększenia jej ciężaru, porównywalnego z szybami izolacyjnymi jednokomorowymi i tym samym znacznie niższego od ciężaru szyb IG (Isolating Glass - szyby zespolone izolacyjne) wielokomorowych,
. wyeliminowanie w procesie produkcji użycia kosztownych gazów szlachetnych do wypełnienia komory szyby IG,
. wymóg opracowania takiej technologii produkcji, która umożliwiałaby wprowadzenie szyb VIG do powszechnego stosowania.

 

Ideę szyb VIG przedstawia rys. 1.

 szyba próżniowa
 Rys. 1. Schematyczne przedstawienie szyby z próżnią

 


Wymagania techniczne i funkcjonalno-użytkowe stawiane szybom VIG
Podstawowe wymagania dla szyb VIG są następujące:
. trwałe zespolenie obrzeży – jest to bezwzględnie wymóg podstawowy,
. bezpieczne warunki produkcji (np. tunel próżniowy),
. potrzeba eliminacji resztkowej wilgoci z komory szyby w warunkach produkcji,
. dostępność szyb o dowolnych wymiarach gabarytowych lub odpowiadających istniejącym oknom poddawanym termorenowacji,
. umiarkowana cena, niewiele odbiegająca od ceny tradycyjnych szyb IG,
. potrzeba produkowania szyb w pełnym asortymencie, także z użyciem szyb z powłokami i klejonych, a więc: izolacyjnych, przeciwsłonecznych, ochronnych, izolujących akustycznie,
. wymagana duża trwałość (20-30 lat),
. stosowanie elementów dystansowych zapewniających trwałą odległość między szybami.



Jako trwałe obrzeże rozważane bywają
trzy warianty:
a) obrzeże klejone,
b) obrzeże lutowane,
c) szyba monolityczna – obrzeże zgrzewane.



W normie EU na szyby zespolone przewidziane jest, jako jedno z możliwych rozwiązań, obrzeże zgrzewane (rys. 2). Wydaje się jednak, iż obrzeże lutowane w odniesieniu do szyb vacuum w chwili obecnej jest najbardziej preferowane. Jako materiał łączący stosowany w tym celu bywa ind – miękki, srebrzysty metal (spis literatury poz. 3).

 

 szyba zespolana
 Rys. 2. Przykładowe sposoby wykonania obrzeży szyb zespolonych
 wg normy pr EN 1279-1

Problematyczne może niekiedy stać się uzyskanie niezakłóconej transmisji światła – nie zostało bowiem całkiem wyeliminowane zagrożenie występowania resztkowej wilgoci wewnątrz komory próżniowej – śladowa wilgoć może znaleźć się w przestrzeni międzyszybowej w procesie produkcji szyb. Również nie można wykluczyć ryzyka powstawania mikrozarysowań na wewnętrznych powierzchniach szyb przez elemeny dystansowe, w czasie nieuchronnie następujących odkszałceń szyb w zależności od zmiennych warunków zewnętrznych (rys. 3).



Złożoność technologii wytwarzania i eksploatacji
Polepszanie właściwości technicznych szklanych przegród pod względem energooszczędności sprowadza się do stale ulepszanych rozwiązań zarówno samych szyb jak i profili ram okiennych i drzwiowych. Istnieją wciąż duże potencjalne możliwości w tym zakresie.



Poszukiwania ulepszeń trwają od wielu lat – jak podaje prof. Philip. C. Eames w swoim referacie (pozycja nr 3 spisu literatury) pierwsze poszukiwania i próby opracowania technologii szyb izolacyjnych pochodzą już z roku 1913 – patent wydany w Niemczech.


Poniżej przedstawione zostaną właściwości szyby zespolonej typu vacuum będące wynikiem prac:
. naukowca i producenta szwajcarskiego Emila Bächli (firma Bächli Glasing) we współpracy z instytutami naukowymi,
. niemieckiego zespołu powołanego spośród producentów i wiodących instytutów naukowych, pod kierownictwem prof. Siegfrieda Glasera,
. zespołu irlandzkiego z University of Ulster, gdzie opracowano szyby o U wynoszącym ok. 1,0 W/m2K i niewielkiej grubości, co znakomicie predysponuje je do zastosowań termomodernizacyjnych,
. firm chińskich i japońskich (np. Nippon Sheet Glass).



Wymienione powyżej zespoły i instytucje podane są jako przykładowe, absolutnie nie wyczerpuje to listy wszystkich prowadzących prace w omawianej dziedzinie, bowiem próby opracowania technologii vacuum, przydatnej w masowej produkcji szyb, prowadzone są od lat w różnych krajach – oprócz wyżej podanych, tematyką zainteresowane są: Kanada, USA, Rosja. Na razie nie są jeszcze u nas dostępne dane szczegółowe o stanie zaawansowania prac i ich wdrożenia.



Poszczególne rozwiązania chronione są patentami, a wyniki badań udostępniane są tylko sporadycznie i w ograniczonym zakresie – na ogół organizacjom branżowym lub upoważnionym instytucjom.

 

 vacuum
Rys. 3. Poglądowy rysunek szyby próżniowej z uwzględnieniem elementów dystansujących – rysunek nie odzwierciedla rzeczywistych proporcji budowy szyby) 

 

Bliski jest termin zakończenia prac nad opracowaniem technologii VIG prowadzonych przez specjalny zespół złożony z wybranych niemieckich firm i jednostek badawczych w ramach programu finansowanego częściowo przez budżet państwowy. Interesujące jest w jakiej mierze wyniki prac przyczynią się do ujednolicenia technologii produkcji szyb VIG.


Aktualnie uzyskiwane parametry techniczne szyb VIG W chwili obecnej z dostępnych publikacji wyłania się niejednolity stan właściwości technicznych szyb VIG proponowanych przez różnych producentów. Różny jest też stan zaawansowania technologii wytwarzania. Są firmy, które deklarują, iż są w fazie próbnych instalacji szyb i testów poligonowych, są i takie, które szukają kooperantów do uruchomienia produkcji masowej.



Na podstawie dostępnych informacji można przewidywać, iż szyby VIG, które staną się osiągalne w sprzedaży na rynkach światowych być może już w niedalekiej przyszłości, będą charakteryzowały się następującymi właściwościami:
. Współczynnik przenikania ciepła: Ug=0,4-1,0 W/m2K
. Obrzeże: lutowane (temperatura lutowania <400°C)
. Całkowita grubość szyby VIG (przykładowe wartości):
– <10 mm (dwie szyby pojedyncze grubości 4 mm) – szyba izolacyjna,
– <16-18 mm (dwie szyby klejone) – szyba izolacyjna, ochronna,
– <24 mm (szyba do okien dachowych), projekt – szyba hybrydowa Ug=0,7 W/m2K
. Szczelina międzyszybowa – ok. 0,7 mm,
. Szczelina w szybie hybrydowej 0,2 mm,
. Resztkowe ciśnienie gazu w komorze szyby – 1 Pa,
. Elementy dystansowe (instalowane dla utrzymania założonej przestrzeni międzyszybowej) wg różnych koncepcji materiałowych, a więc metalowe, szklane, tworzywowe – przezroczyste.



Przewidywany zakres zastosowań i wnioski Zakres zastosowań szyb zespolonych z wewnętrzną próżnią przewidziany jest w budownictwie, zwłaszcza użyteczności publicznej oraz w różnych środkach komunikacji.

Warto zaznaczyć, iż zespół z Uniwersytetu w Ulsterze prowadzi badania z uwzględnieniem potrzeb i zastosowań w modernizacji starych zasobów mieszkaniowych. Wszyscy producenci dążą do uzyskania szyb VIG o cenie porównywalnej do tradycyjne wytwarzanych szyb IG. Na ile okaże się to realne pokaże niedaleka przyszłość.



Podsumowanie
Wnioski z przedstawionego materiału prowadzą do stwierdzenia, iż koncepcja wykorzystania próżni jako idealnego środka izolującego termicznie w szybie zespolonej napotykała i napotyka na znaczne i liczne trudności realizacyjne.

 

Uniwersalne rozwiązanie techniczne, jak dotychczas, nie jest powszechnie znane i obecnie jeszcze trudno przewidzieć, czy dalszy rozwój technologii wytwarzania szyb VIG będzie odbywał się wg jednej, czy też odrębnych lub tylko wariantowych koncepcji.

 


Maria Makarewicz

 


Literatura:
1. Ernst Bachofner: Space between; Swiss scientist uses vacuum as insulation medium. „Glass Magazine” 2006
2. Siegfried Glaser: Vacuum-Isoliergläser für Fenster und Fassaden. „G+R“ 2/2005
3. Philip C Eames, Jun Fu Zhao, Jinlei Wang, Trevor Hyde, Yueping Fang: Advanced glazing systems. University of Ulster, Ireland, UK, 2006. „Polska Energetyka Słoneczna” nr 1-2/2006
4. EN 1279-1 Szkło w budownictwie. Szyby zespolone

 

patrz też:

- Technologia vacuum w wyrobach budowlanych VIS, VIP, VIG. Część 2 , Maria Makarewicz, Świat Szkła 1/2009 

- Technologia vacuum w wyrobach budowlanych VIS, VIP, VIG. Część 1 , Maria Makarewicz, Świat Szkła 7-8/2008 

- Okno z szybą próżniową , Świat Szkła 5/2007

- Oszklenia izolacyjne wg technologii vacuum (VIG) , Maria Makarewicz, Świat Szkła 9/2006

 

więcej informacji: Świat Szkła 9/2006

 

 

 

01 chik
01 chik