LiSEC SS Konfig 480x120

 

 GP19-480x105px

 

 GLASS 480X120

 

Wielofunkcyjność jest przyszłością szkła termoizolacyjnego
Data dodania: 28.07.16

Czy istnieje jakiś sposób, aby poprawić właściwości techniczne współczesnego szkła termoizolacyjnego (czyli szyb zespolonych), to znaczy jego wartości Ug, przepuszczalności światła i pochłaniania dźwięku? Na kilku głównych forach uczestnicy dyskutują na temat obecnych granic wykonalności i realności proponowanych rozwiązań. Dobrą wiadomością jest to, że nie brakuje pomysłów. Ale czy wszystkie okażą się możliwe do urzeczywistnienia w przyszłości?

  

2016 07 46 1

Akademia Audi, Ingolstadt. Elewacja budynku została wykonana z wykorzystaniem dwóch typów szkła przeciwsłonecznego. Na parterze znajduje się INFRASTOP® Brillant 70/35, szkło z doskonałą 70% przepuszczalności światła dla optymalnego oświetlenia w pomieszczeniach na parterze. Na górnych piętrach architekci zdecydowali się na zastosowanie szkła przeciwsłonecznego: INFRASTOP® Brillant 50/25. Szkło to zapewnia niski poziom całkowitej przepuszczalności energii (25%), ten typ szkła także przekonał architektów ze względu na jego dobry efekt wizualny [Copyright: Flachglas Markenkreis, © 2015 RADON photography, Norman Radon]

 

Kilka lat temu pytano, czy potrójne szyby zespolone (dwukomorowe) mogą okazać się najlepszą, bezkonkurencyjną opcją dla przeszkleń dużych powierzchni. Od tego czasu stały się najpopularniejszym standardem szyb zespolonych o podwyższonej jakości. Ale czy naprawdę nie ma alternatywy?

 

Wymagania dotyczące jakości szkła termoizolacyjnego stale rosną, zwłaszcza w przepisach. Ponadto przemysł wytwórczy ma coraz częściej do czynienia z kwestią wielofunkcyjności, czyli z koniecznością wykonania inteligentnych okien i fasad szklanych, które są w stanie zachować ciepło wewnątrz pomieszczeń, z wykorzystaniem promieniowania słonecznego jako „ogrzewania pasywnego”, izolować od hałasów zewnętrznych i gwarantować bezpieczeństwo. 

 

Albert Schweitzer, kierownik sprzedaży w firmie Arcon Flachglas-VEREDLUNG GmbH w Feuchtwanger twierdzi: Szkła termoizolacyjne ze standardowym potrójnym przeszkleniem i niskoemisyjnymi powłokami pozwalające uzyskać wartość Ug wynoszącą 0,5 W/(m2K) powinny być postrzegane jako zakończenie pewnego etapu – w każdym razie, dla w chwili obecnej.1)

 

 

Aktualny stan wiedzy

 

Obecnym standardem w szkle termoizolacyjnym wysokiej jakości jest potrójne oszklenie o konstrukcji 4/4/4, wypełnione argonem, pozwalające uzyskać wartości Ug od 0,5 do 0,6 W/(m2K). Niektórzy producenci wykorzystują krypton – gaz obojętny – do wypełniania przestrzeni między taflami szkła. Takie szyby, zgodnie z deklaracjami producentów, mają osiągać wartość Ug 0,4 W/(m2K).

 

Dla tego rodzaju konstrukcji są to z pewnością najlepsze wartości, które mogą być osiągnięte w dniu dzisiejszym. Jeszcze innym, kluczowym zagadnieniem w potrójnym przeszkleniu, jest jego znaczna waga, wynosząca 30 kg/m2 i wynikające z tego problemy w transporcie i montażu. Jest to problem, który był podnoszony przez producentów okien od dłuższego czasu. Więc czy jest możliwe znalezienie rozwiązania tego zagadnienia?

  

2016 07 46 2

2016 07 46 3

W zależności od położenia powłoki, oszklenia złożone z wielu tafli szkła są narażone na znaczne różnice temperatur. To zazwyczaj wymaga wzmocnionego termicznie szkła. [Copyright: prof. Franz Feldmeier, University of Applied Sciences, Rosenheim]

 

„Okna próżniowe”

 

Szyby próżniowe (VIG) z powłoką niskoemisyjną i dające wartości Ug 0,3 W/(m²K) były przedmiotem dyskusji od wielu lat jako efektywna, lżejsza alternatywa dla szyb zespolonych, ale nadal nie są jeszcze dostępne jako produkt rynkowy. Szyby VIG ważące około 50% mniej niż potrójne szyby zespolone, byłyby wiodącym osiągnięciem dla oszklenia termoizolacyjnego. Różne zespoły badawcze – także w Niemczech i Szwajcarii – miały za zadanie wyeliminowanie rażących słabości szkła próżniowego, na przykład problemów w uszczelnianiu krawędzi VIG – torując tym samym drogę do ich masowej produkcji. Projekt VIG był prowadzony od 2004 do 2006.

 

Kolejny projekt zatytułowany ProVIG (Production Engineering for Vacuum- Insulated Glass) trwał od 2007 do 2011 roku i był sponsorowany przez niemieckie Ministerstwo Gospodarki i Energetyki. Raport końcowy z tego projektu został już udostępniony w stycznia 2012 roku.

 

(...)

 

Następnie został uruchomiony projekt badawczy o nazwie Winsmart, w sierpniu 2012 r. Jest on sponsorowany przez UE na sumę 3,8 mln EUR. Został zaprojektowany dla przeanalizowania wszystkich różnych aspektów wielofunkcyjności szyb VIG. Wyniki tych analiz są imponujące, a projekt ma być ukończony we wrześniu 2016 r.

 

Musimy też przypomnieć, że próżniowe szkło termoizolacyjne zostało wykonane i jest eksploatowane w Japonii (Pilkington) i Chinach (Synergy). Szkło to jest jednak stosunkowo krótko eksploatowane i dopiero analiza eksploatacji po 25 latach może być naprawdę wiarygodna. Jednym z elementów, mogącym powodować problemy, jest sztywne uszczelnienie krawędzi zespolenia szyb VIG, które nie jest w stanie kompensować odkształceń termicznych.

 

Obecnie producenci z Chin i Japonii osiągnęli postęp i skonstruowali uszczelnienie krawędzi równoległe do powierzchni szkła, składające się z cienkiej, wystającej na zewnątrz, metalowej blachy. Takie uszczelnienie jest ściśle związane ze szkłem. Zawór służący uzyskaniu próżni znajduje się w otworze w zestawie VIG. Obecnie szyba Synergy jest przedstawiana jako produkt o łącznej grubości 6,2 mm i o wartości Ug 0,3 W/(m²K).

 

Inna złożona struktura pochodzi z produkcji firmy Flachglas Markenkreis: tutaj zestaw oszklenia termoizolacyjnego składa się szyby próżniowej, zespolonej z dodatkową taflą szkła z powłoka niskoemisyjną (Low-E). Przestrzeń wewnątrz tego zestawu jest wypełnioa argonem lub kryptonem.

 

 

2016 07 47 1

Jednokomorowa szyba dźwiękochłonna, SGG CLIMAPLUS SAFE, z 4 mm szkła float [Copyright: SAINT-GOBAIN GLASS DEUTSCHLAND GmBH]

 

2016 07 47 2

Dwukomorowa szyba dźwiękochłonna, SGG CLIMAPLUS SAFE, z 4 mm szkła float [Copyright: SAINTGOBAIN GLASS DEUTSCHLAND GmBH]

 

2016 07 47 3

Jednokomorowa szyba dźwiękochłonna, SGG CLIMAPLUS SAFE, z cienkim szkłem [Copyright: SAINT-GOBAIN GLASS DEUTSCHLAND GmBH

 

2016 07 47 4

 

Dwukomorowa szyba dźwiękochłonna, SGG CLIMAPLUS SAFE, z cienkim szkłem [Copyright: SAINT-GOBAIN GLASS DEUTSCHLAND GmBH

 

 

W chwili obecnej istnieje również kilku producentów mających w swoich asortymencie próżniowe panele elewacyjne. To wyraźny znak, że lekka konstrukcja jest bardzo ceniona w branży budowlanej. Prywatni klienci i majsterkowicze wykańczający swoje domy, z drugiej strony, mają znacznie mniejszy wybór, jeśli chodzi o dostawców. W Europie cienkie panele VIG – wykonane, na przykład, przez Pilkingtona – są często stosowane do renowacji zabytkowych budynków. Oznacza to, że ogólne wygląd historyczny może być zachowany, przy korzystaniu z oryginalnych profili.

 

Dlaczego produkt ten nadal nie zyskał powszechnej akceptacji? Kwestia ta była przedmiotem dyskusji w branży od 2001 r., a badania trwają nadal. To pokazuje złożoność podstawowych technologii i przeszkód, które trzeba pokonać. Projekt badania Winsmart, który jest w toku, stara się rozwiązać problemy uszczelnienia krawędzi przez zastosowanie cyny. Ciekła cyna jest wstrzykiwany do obszaru krawędziowego między szybami. Aby utworzyć szczelne uszczelnienie szkło-cyna, rama jest przez krótki czas poddana działaniu prądu elektrycznego.

 

Ponadto projekt Winsmart ma również na celu zapewnienie wielofunkcyjności szyby termoizolacyjnej. 

 

Niemniej jednak nadal istnieją wątpliwości co do zdobycia rynku przez szyby VIG. Zawór próżniowy może się rozszczelnić, a zarówno zawór, jak i metalowe przekładki pomiędzy szybami są postrzegane przez wielu jako podatne na uszkodzenie i wizualnie przeszkadzające. Wysiłki, jakie są podejmowane, powinny wreszcie pozwolić na wyeliminowanie tych wszystkich wad, ale pozostają jeszcze wątpliwości, czy to rozwiązanie – dostępne jako produkt masowy – może być rzeczywiście opłacalne finansowo? Zakłada się, że dopracowanie projektu Winsmart zajmie od 5 do 10 lat (od 2012 roku), w tym czasie badania powinny zapewnić uzyskanie produktu mającego wystarczająco wysoką jakość we wszystkich aspektach, tak, że mogłoby zostać standardem w oszkleniu termoizolacyjnym.

  

2016 07 47 5

MEM4WIN eksponowany na stoisku” Innowacje” na GLASSTEC 2014 [Copyright: MEM4WIN]

  

Czteroszybowe oszklenie – to krok w dobrym kierunku?

 

Prof. Franz Feldmeier z Universitu w Rosenheim mówi: To jest takie samo pytanie, jakie zadawaliśmy sobie z potrójnym przeszkleniem, które obecnie staje się standardem. Czteroszybowe oszklenie, też ma swoje zalety i wady, takie jak grubsze uszczelnienie krawędziowe, większa waga, a w szczególności, mniej światła dziennego i mniej energii słonecznej docierających do pomieszczenia. Decyzja musi być zatem podejmowana w zależności od danego przypadku, ważąc każdorazowo plusy i minusy. Z jednej strony poczwórne oszklenie zapewnia nieco lepszą izolację termiczną, natomiast z drugiej strony w zwykłej konfiguracji ma wartość około 0,4 W/(m2K), co jest porównywalne z potrójnym przeszkleniem z użyciem najlepszych gazów szlachetnych. Więc nie ma jednoznacznej odpowiedzi.”2)

 

Aby uzyskać rzeczywiste korzyści, nowe, poczwórne szklenie najwyraźniej wymaga zastosowania nowych technik i produktów, np wzmocnionego cienkiego szkła, antyrefleksyjnych powłok, a nawet systemu kompensacji ciśnienia wewnątrz szyby. 

 

 

2016 07 47 6

Struktura szyby zespolonej z wykorzystaniem cienkiego szkła wzmocnionego termicznie [Copyright: MEM4WIN] 

 

Obecnie poczwórne oszklenie jest już dostępne na rynku. Przykładowo firma SGT GmbH w Tauberbischofsheim opracowała poczwórne oszklenia oparte na cienkim szkle, a specyfikacje techniczne są imponujące: dla konfiguracji szkła 2/2/2/2 i 12 mm szerokość przestrzeni między taflami, zapewnia wartość Ug 0,3 W/(m2K), a jego całkowita waga nie przekracza 20 kg/m2.

 

Krytycy jednak obawiają się, że im więcej tafli szkła, więcej ramek dystansowych, więcej uszczelnień – to będzie oznaczać wyższe koszty produkcji, a tym samym gorszy bilans energetyczny dla całego produktu. W takim ujęciu nawet jego doskonałe wartości Ug byłyby postrzegane jako nieistotne. 

 

Przemysł zaakceptował swoją odpowiedzialność odnośnie przyszłości. Wspomagany środkami z funduszy UE uruchomił projekt badawczy na początku października 2015 r. Ambitny charakter tego projektu znajduje odzwierciedlenie w opisie przekazanym przez Uniwersytet w Kassel, którego naukowcy w zakresie inżynierii materiałowej zostali poproszeni, aby zanalizować kwestię równowagi ekologicznej. 

 

Prace w ramach projektu badawczego zatytułowanego MEM4WIN (Membranes for Windows), utworzonego w ramach 7. programu ramowego UE, skonfigurowały bilans ekologiczny LCA (Life Cycle Assessment) tak, by uzyskać innowacyjny system okien dla budynków energooszczędnych. Jej celem jest zjednoczenie wysiłków rozwojowych kilku partnerów projektu, zarówno z przemysłu, jak i instytutów badawczych.

 

Projekt dotyczy analizy poczwórnego oszklenia wykonanego z cienkiego szkła w połączeniu z systemem ochrony przeciwsłonecznej i kontroli dostępu naturalnego światła, z wykorzystaniem mikroluster (micromirrors – tak zwane „aktywne okna”, INA, Uniwersytet w Kassel), jak również segmentów zawierających organiczne moduły fotowoltaiczne, słoneczną instalację cieplną oraz organiczne diody dające światło (OLED).

 

Ultracienkie szkło oznacza tutaj szkło poddane wstępnej obróbce termicznej, o grubości 1,6 mm – jest to ten sam typ szkła, które jest stosowane w smartfonach. W przeciwieństwie do 4 mm szkła float, jest ono bardzo lekkie – waży zaledwie 15 kg/m2, a jednocześnie mocne, elastyczne i wymagające zużycia bardzo małej ilości surowców do produkcji. Ponadto koszty wytwarzania są niższe o około 15%, a emisja CO2 mniejsza o 45% niż w podobnych wyrobach ze szkła termoizolacyjnego. Tutaj też celem jest osiągnięcie wartości Ug 0,3 W/(m2K). Otwierane skrzydła nie będą miały już ram. Konstrukcja takiego skrzydła jest osadzona w materiale uszczelnienia krawędziowego. 

 

 

2016 07 48 1

 

 

W tym projekcie badawczym wszystkie cztery tafle szkła mają z jednej strony powłokę antyrefleksyjną, a na dwie wewnętrzne tafle i na wewnętrzne powierzchnie tafli zewnętrznych nałożono powłokę niskoemisyjną (Low–E). Przestrzeń między taflami szkła jest wypełniona argonem. Tym, co sprawia, że okno staje się oknem „inteligentnym”, czyli oknem z własnym źródłem energii elektrycznej – są ogniwa fotowoltaiczne nadrukowane na nim za pomocą drukarki.

 

Są one potrzebne, by świeciły zintegrowane diody organiczne OLED. Cała powierzchnia okna, która działa podczas godzin dziennych jak zwykłe okno, włącza się po zmroku jako oświetlenie o dużym formacie. Uniwersytet w Kassel skonstruował napędy do mobilnych mikroluster, które zapewniają odpowiednią ochronę przeciwsłoneczną i optymalne warunki oświetlenia światłem naturalnym. 

 

Oświetlenie pomieszczenia (to znaczy siła i kierunek padania światła) zależą od położenia mikroluster. Wszystko to jest możliwe dzięki zastosowaniu nano-litografii. Stanowiące część systemu, kolektory słoneczne są wykorzystywane do podgrzewania wody technologicznej budynku, zarówno w budynkach mieszkaniowych, jak i komercyjnych.

 

 

2016 07 48 2

Bonneshof Office Center, Düsseldorf-Golzheim: Efekt „pofałdowania”, który charakteryzuje kształty budynków biurowych T.O.C. i B.O.C. tworzy zróżnicowana struktura zewnętrzna. Oryginalna fasada budynku w kolorze grafitu szczególnie odciska się w niektórych kręgach niebieskiego szkła oraz zapewnia kontrast, kolejny budynek został wyłożony panelami z odblaskowymi srebrnymi balustradami. Temat ten został następnie urozmaicony w nowym budynku B.O.C.

  

Zaimplementowane w jego obecnej formie, okno MEM4WIN będzie miało całkowitą grubość 70 mm. Uszczelnienie krawędzi został zaprojektowany tak, że okucia mogą być mocowane bezpośrednio do ramki dystansowej. 

 

Projekt ma zostać zakończony pod koniec marca 2016 roku, kiedy wejdzie on do wyścigu o możliwość masowej produkcji i sprzedaży. Po 2021 ustawodawcy chcą aby wszystkie wznoszone obiekty miały charakter wyłącznie budynków energooszczędnych.

 

 

2016 07 48 3

Bonneshof Office Center, Düsseldorf-Golzheim. Przezroczysta konstrukcja otrzymała dodatkową powłokę ze szkła. W zależności od „reżyserii” i wnętrza, architekci wykorzystywali czarne panele fotowoltaiczne i „panele klimatyczne” z białym nadrukiem na bocznych fasadach B.O.C. To nie tylko przepuszcza mniej ciepła, ale także stwarza przyjemną atmosferę, i zmienne oświetlenie wewnątrz budynku [Copyright: Flachglas Markenkreis, © Ansgar M. van Treeck, Düsseldorf]

  

Na targach GLASSTEC 2016 zaprezentowanych zostanie szereg innowacyjnych rozwiązań, w których przemysł szklarski dąży do opanowania przyszłych wyzwań w zakresie szyb termoizolacyjnych z wieloma taflami szkła. Te wiodące targi dla przemysłu szklarskiego odbędą się w Düsseldorfie od 20 do 23 września br. Targi będą też stanowić kompleksowy przegląd najnowszych metod produkcji i technologii wykończeniowych szkła typu display. Targi – szczególnie na specjalnej wystawie Glass Technology Live – są idealnym miejscem dla architektów, projektantów i wykonawców elewacji chcących poznać nowe trendy i idee, które prezentują energooszczędne systemy i przyszłościowe wielofunkcyjne elewacje.

 

 

Daniel Krauß
Adres poczty elektronicznej jest chroniony przed robotami spamującymi. W przeglądarce musi być włączona obsługa JavaScript, żeby go zobaczyć.


Brigitte Küppers
Adres poczty elektronicznej jest chroniony przed robotami spamującymi. W przeglądarce musi być włączona obsługa JavaScript, żeby go zobaczyć.

 

 

Źródła:
Saint-Gobain Glassolutions Deutschland GmbH
Mem4win.eu
Empa.ch
Research Portal of the University of Kassel, http://forschung.uni-kassel.de/converis/project/12313

 

 

Całość artykułu w wydaniu drukowanym i elektronicznym 
Inne artykuły o podobnej tematyce patrz Serwisy Tematyczne 
Więcej informacji: Świat Szkła 07-08/2016

 

 

 

 

01 chik
01 chik