Newsletter

Login Form



Aktualne wydanie

Okładka SS-09-2017

20170725-edgetech-banner-160x600-polonaisEDG 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

 

Wydanie Specjalne

 

Fasady przeszklone termika akustyka odpornosc ogniowa 2016

 

okna pasywne 2015a

 

Fotowoltaika w architekturze okladka

 

20140808Przegrody przeciwpozarowe

 

konstrukcje szklane

 

20140533 Konstrukcje przeszklone 2

 

 

 

baner mochnik colorimo 750X100

 

 

lisec SS FastLAne

 

baner konferencja 12 2017 

 

 

Szyby zespolone izolacyjne 0.4. Kaprys czy innowacyjność?
Data dodania: 26.09.17

Wymagania dotyczące budynków związane z oszczędzaniem energii i ochroną klimatu doprowadziły do znacznej poprawy izolacyjności cieplnej budynków. Dobra efektywność energetyczna i poziom komfortu wymagają przede wszystkim wysokiej jakości okien z szybami izolacyjnymi, ale też właściwego montażu tych okien i odpowiedniego połączenia izolacji termicznej fasady z oknem. 

 

W przeszłości poprawa współczynnika przenikania ciepła UW w oknach była głównie wynikiem rozwoju izolacyjności termicznej szyby zespolonej. Dziś, w związku z aktualizacją normy EnEV, która przewiduje kolejne zaostrzenie wymagań dotyczących izolacyjności termicznej i dostępnymi dotacjami publicznymi na modernizację i wznoszenie nowych energooszczędnych budynków, dwukomorowe szyby izolacyjne przedstawiają aktualny stan technologii.

 

Analizy rynku [1] wskazują, że obecnie w Niemczech ponad połowa produkowanych okien jest wyposażona w dwukomorowe szyby zespolone. Dostawcy systemów profili ram okiennych i producentów okuć do okien dostosowali asortyment swoich produktów do grubszych i cięższych szyb zespolonych. Niemniej jednak, transport i montaż okien – zwłaszcza tych ze specjalnym oszkleniem – nadal stanowi wyzwanie dla firm produkcyjnych i firm zajmujących się montażem okien. Biorąc pod uwagę fakt, że wymagania dotyczące okien są coraz wyższe, pojawia się pytanie, jaka technologia pozwoli osiągnąć nowe cele. Ponownie rozwój izolacyjnych szyb zespolonych odgrywa tu istotną rolę. W czasopismach branżowych i na targach można obecnie zobaczyć izolacyjne szyby zespolone już nie tylko szyby dwukomorowe (z trzema taflami szkła). Mimo, że ten skok technologiczny jest uznawany za "łatwy", należy zapytać, jakie są faktyczne korzyści z rozszerzenia asortymentu na trzykomorowe szyby zespolone (z czterema taflami szkła).

 

 

Oszczędzanie energii cieplnej i pozyskiwanie pasywnej energii słonecznej

 

Dodając kolejną komorę do szyby zespolonej, generalnie poprawiamy jej izolacyjność termiczną (lepszy jest współczynnik przenikania ciepła Ug). Aby ocenić poprawę, należy zbadać podstawowe zasady transportu ciepła w szybie zespolonej. Główny wpływ na izolacyjność termiczną szyby zespolonej ma wymiana ciepła przez promieniowanie i konwekcję w komorach. Przy porównywaniu szyb zespolonych zakładano zawsze, że miały powłokę o niskiej emisyjności (low-E) i zostały napełnione do 90% argonem. Wyniki pokazują, że idealna szerokość komory wzrasta wraz ze wzrostem liczby komór. Oznacza to, że szyba zespolona o optymalnej izolacji termicznej ma zwiększoną grubość.

 

W trzykomorowej szybie zespolonej dodawana jest kolejna, czwarta tafla szkła z powłoką niskoemisyjną; zmniejsza to całkowitą przepuszczalność energii (g) i przepuszczalność światła (LT) , a tym samym zmniejsza pozyskiwanie pasywnej energii słonecznej i przenikanie światła dziennego.

 

 

2017 9 18 1

Rys. 1. Ulepszanie współczynnika przenikania ciepła w oparciu o rozwój izolacyjnych szyb zespolonych

 

(...)

 

 

Poprawa współczynnika przenikania ciepła UW dla okien przy zamianie szyby jednokomorowej na dwukomorową wynosi ΔUW ≈ 0,4, a przy zamianie szyby dwukomorowej na trzykomorową wynosi ΔUW ≈ 0,2, przy założeniu że okno ma standardowy rozmiar, ramy okienne stanowią 30% okna, a w pakiecie szybowym są „ciepłe” ramki dystansowe.

 

 

Tabela 1. Przegląd właściwości izolacyjnych szyb zespolonych

 2017 9 20 1

 

 

Odpowiednie cechy użytkowe

 

Odpowiednie cechy użytkowe – poza oszczędzaniem energii – są ważne dla zapewnienia, że wyrób jest trwały i może być używany w różnych zastosowaniach.

 

Przy rosnącej grubości i, tym samym, przy zwiększeniu ciężaru szyby zespolonej należy się upewnić, czy wyrób może być stosowany, gdy zamontowane zostaną szkła spełniające specjalne wymagania, na przykład o zwiększonej odporności ogniowej, izolacji akustycznej i/lub odporności na włamanie. Ze względu na to, że okucia i systemy profili okiennych stosowane przy montażu szyb dwukomorowych są na granicy wytrzymałości, ich użyteczność przy montażu szyb trzykomorowych może być wątpliwa i konieczne będzie zastosowanie „mocniejszych” okuć i profili okiennych.

 

W dwukomorowych szybach zespolonych obciążenie cieplne, to znaczy temperatura centralnej tafli szkła, wynosi już ok. 40°C i może wzrosnąć do 50°C w trzykomorowych szybach zespolonych. Oznacza to, że w tym przypadku centralna tafla szkła nie może już być wykonana ze zwykłego szkła float, ale musi być zastąpiona szkłem o wyższej wytrzymałości, ale jednocześnie droższym, np. szkłem hartowanym lub szkłem wzmocnionym termicznie.

 

W trzykomorowej szybie zespolonej pojawia się dodatkowa komora i dodatkowa tafla szkła, co oznacza, że zwiększa się również obciążenie mechaniczne uszczelnienia krawędziowego. Jeśli format szkła jest niekorzystny, np. 250x1500 mm, co jest typowym rozwiązaniem przy szkleniu drzwi balkonowych lub tarasowych, obciążenie uszczelnienia krawędziowego szyby wzrasta o około 55% w porównaniu do jednokomorowych szyb zespolonych (IGU).

 

Ale nie tylko mechaniczne obciążenie uszczelnienia krawędziowego szyby wynika ze wzrostu obciążeń klimatycznych, ale zwiększone jest również obciążenie mechaniczne na zewnętrznych taflach szkła, wynikające np. z parcia lub ssania wiatru. Obliczenia porównawcze dla szyb pokazują, że maksymalne naprężenia, które mogą się pojawić taflach szyb trzykomorowych mogą przekraczać wytrzymałość zwykłego szkła float. Oznacza to, że i zewnętrzne tafle szklane muszą być również ze szkła o wyższej wytrzymałości, takich jak szkło hartowane szkło lub szkło wzmocnione termicznie, w celu uniknięcia pękania tafli szklanych [2].

 

 

Kaprys czy innowacyjność?

 

Projekt badawczy na temat wyrównania ciśnienia w komorach szyby zespolonej [3] (patrz też artykuł publikowany w „Świecie Szkła” 1/2017: Ansgar Rose: Zmiana ciśnienia wewnątrz szyb zespolonych (IGU). Wyniki badań, praktyczna realizacja i perspektywy) analizuje rozwiązania, które zwiększyłyby możliwości stosowania szyb zespolonych. Projekt ten oferuje dwa przykładowe rozwiązania. Jednym z rozwiązań byłaby izolacyjna szyba zespolona z wyrównywaniem ciśnienia, w której specjalne elementy, np. rurkę kapilarną, zawór lub membranę, stosuje się do ciągłego wyrównoważenia ciśnienia. Innym rozwiązaniem byłoby jednorazowe wyrównywanie ciśnienia w przypadku, gdy występuje znaczna różnica wysokości ciśnienia atmosferycznego pomiędzy miejscem produkcji, a miejscem montażu okna z daną szybą zespoloną.

 

W celu zmniejszenia ciężaru izolacyjnych szyb zespolonych rozwiązanie może stanowić rozwój technologii produkcji z zastosowaniem cienkich tafli szkła. Jeśli możliwe jest wykonanie lekkiej, dwukomorowej szyby izolacyjnej (z trzema taflami szkła), która waży nie więcej niż tradycyjna jednokomorowa szyba zespolona (z dwiema taflami szkła), możliwe byłoby także wykonanie lekkich, trzykomorowych szyb zespolonych (z czterema taflami szkła).

 

To, czy dwukomorowa izolacyjna szyba zespolona, wykonana z cienkiego szkła, jest alternatywą dla szkła izolacyjnego próżniowego, jest otwartym pytaniem. Zaletą technologii próżniowej jest zmniejszenie grubości szkła, zmniejszenie ciężaru szyby i bardzo dobra izolacja cieplna oraz wysokie zyski ciepła słonecznego. Jednak pewne praktyczne problemy w produkcji szyb próżniowych nie zostały jeszcze rozwiązane w sposób satysfakcjonujący. Obejmują one widoczne mikro-dystanse między taflami szkła (tzw. buttony), różnorodność dostępnych formatów, brak możliwości spełnienia podwyższonych wymagań dotyczących ochrony przeciwpożarowej, bezpieczeństwa, odporności na włamanie oraz długotrwałej integralności systemu.

 

 

Podsumowanie

 

Dodanie kolejnej komory i tafli szkła z powłoką niskoemisyjną do izolacyjnej szyby dwukomorowej nie może być naprawdę uważane za skok w technologii. Istnieją projekty badawczo-rozwojowe poświęcone badaniu technologii w celu reagowania na prognozowany w przyszłości wzrost zapotrzebowania na energię. Jednakże ważniejsze jest zapewnienie, że każde proponowane rozwiązanie jest odpowiednie do stosowania i jest trwałe. Nikt nie zyskuje na tym, co wygląda – w chwili obecnej – na idealny system do poprawy izolacyjności termicznej, jeśli jest znacznie droższe i może nie być tak trwałe, jak sprawdzone rozwiązania izolacyjnych szyb zespolonych jedno- i dwukomorowych. Z myślą o przyszłych wymaganiach warto zauważyć, że okna, a tym samym szyby zespolone muszą też spełniać dodatkowe zadania, takie jak ochrona przed przegrzewaniem pomieszczeń w lecie, sterowanie dostępu światła i automatyzacja.

 

 

 

Manuel Demel
Dipl.-Ing.(FH) M.BP.
ift Rosenheim

 

 

 

Bibliografia

1. Oszczędzanie energii w nowych oknach, Window and Facade Association (VFF), Federal Float Glass Association (BF)

2. Trzy nie wystarczą, prof. dr Franz Feldmeier, Rosenheim University of Applied Sciences, Glasbau 2015

3. B adanie wykonalności szyb zespolonych z wyrównywanym ciśnieniem, Raport Ift Rosenheim, lipiec 2015

 

 

 

Całość artykułu w wydaniu drukowanym i elektronicznym 
Inne artykuły o podobnej tematyce patrz Serwisy Tematyczne 
Więcej informacji: Świat Szkła 09/2017 

 

 

 

 

 

01 chik