Czytaj także -

Aktualne wydanie

2020 03 okladka

Świat Szkła 03/2020

User Menu

 20191104-V1-BANNER-160x600-POL

 20200212a-SWIAT-SZKLA-HALIO-160X600-V3

  

facebook12

czytaj newsy Świata Szkła

- więcej szklanej architektury

 

Baztech

Miesięcznik Świat Szkła

indeksowany jest w bazie

czasopism technicznych

 

 

Wydanie Specjalne

 dom bez barier okladka

 

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

 

banner konferencja 04 2019

 RODO

 

 Baner 2

Szkło próżniowe (VIG) Praktyka, metody badań i propozycje stosowania
Data dodania: 03.12.19

Przez kilka lat, na początku tysiąclecia, próżniowe szkło izolacyjne (VIG) mogło stać się produktem przyszłości.

 

Po intensywnych staraniach producentów maszyn oraz jednostek badawczych w latach 2005-2014 temat ten został jednak zmarginalizowany w Europie.

 

Było to spowodowane indywidualizacją rynku europejskiego z bardzo różnymi rozmiarami i rodzajami okien, a także brakiem wyników niezależnych badań z wiarygodnymi stwierdzeniami dotyczącymi trwałości szyb VIG.

 

 

2019 12 22 1

Rys. 1. Budynek z próżniowymi szybami izolacyjnymi (VIG) wzniesiony w 2017 roku w Zurychu (źródło: Schwarz Architekten/GlassX)

 

Dlatego rozwój szkła izolacyjnego w ciągu ostatnich 20 lat został ograniczony do optymalizacji potrójnego oszklenia izolacyjnego (dwukomorowych szyb zespolonych), w szczególności w następujących aspektach:
- powłoki zostały ulepszone pod względem parametrów optycznych;
- zastosowanie w szybie zespolonej dwóch powłok niskoemisyjnych (na dwóch taflach szkła wchodzących w skład szyby zespolonej);
- ulepszenie termiczne systemów łączenia krawędzi  szyb zespolonych, szczególnie ramek dystansowych;
- ciężkie gazy, typu SF6 zostały zastąpione przez zastosowanie szyb zespolonych z foliami kompozytowymi w celu poprawy wartości izolacji akustycznej i wpływu na środowisko.

 

Ponieważ należy ogłosić koniec możliwości optymalizacji okna dwukomorowego wynikający z praw fizyki, przypomniano sobie o możliwości, która została już opisana w starych patentach, mianowicie zastąpieniu komory wewnątrz szyby zespolonej z powietrzem lub gazem szlachetnym – próżnią.

 

Na konferencji Rosenheimer Fenstertage 2009 dr Siegfried Glaser w wykładzie zatytułowanym Próżniowe szkło izolacyjne – alternatywa dla potrójnego szkła izolacyjnego. Stan rozwoju i dostępność [1] omówił swoje prace w tym zakresie, a także niemieckie projekty badawcze (Bundesministerium für Wirtschaft und Energie – BMWi) dotyczące rozwoju inżynierii mechanicznej [2] i modyfikacji konstrukcji okien wymagane przy stosowaniu szyb VIG [3].

 

2019 12 22 2a

Rys. 2. Rozwój szyb zespolonych i konstrukcji okiennych w ciągu ostatnich 30 lat

  (kliknij na rysunek/tabelę aby powiekszyć)

 

 

W tym czasie planowano wprowadzenie tego produktu (szyb VIG) na rynek europejski na rok 2011. W latach 2010, 2012 i 2014 produkty były wielokrotnie pokazywane na targach GLASSTEC w Düsseldorfie, ostatnio w formie francuskiego okna balkonowego (portefenetr). Do dziś jednak dostępność w Europie tych rozwiązań jest niewielka.

 

Ponieważ nie było większego popytu ze strony europejskich producentów szkła, rozwój metod badawczych i zasad oceny technicznej przy stosowaniu szyby próżniowej jako wyrobu budowlanego zokstał spowolniony. W latach 2014-2015 Politechnika Wiedeńska wraz z austriackim instytutem Holzforschung (zajmującycm się badaniem okien drewnianych) podjęły się zadania „Implikacje zastosowania szkieł próżniowych w renowacji budynków” i opracowania odpowiednich systemów okiennych dla szyb VIG. Ale, niestety, trwałość szyb VIG nie była poddana systematycznym badaniom.

 

 

Aspekty prawa budowlanego
Znane, europejskie przepisy dotyczące oceny trwałości szkła izolacyjnego (MIG – Mehrscheiben- Isolierglas), zawarte w serii norm EN 1279, wyraźnie wykluczają próżniowe szkło izolacyjne z zakresu tych norm. Ma to sens, ponieważ obciążenia krawędzi w szkle izolacyjnym (szybie zespolonej) są determinowane głównie przez objętość uwięzionego gazu w komorze szyby zespolonej. Jednak szyby VIG podlegają takim samym wymaganiom w przypadku okien i fasad i powinny być użyteczne przez cały okres użytkowania elementu (kwestia potwierdzenia trwałości

 

szyb VIG). Ale niestety nadal szyby VIG pozostają nieuregulowanym i niezharmonizowanym produktem budowlanym w Europie. Oznakowanie CE więc nie jest możliwe i konieczne jest udowodnienie ich przydatności jako wyrobu budowlanego na danym obiekcie budowlanym (wcześniejsze obowiazywało zatwierdzenie do stosowania w indywidualnych przypadkach, ZiE – Zustimmung im Einzelfall).

 

 2019 12 22 3

 Rys. 3. Oznaczenie CE nie jest możliwe dla szyb VIG

 

 

 Ponieważ produkcja VIG odbywa się obecnie prawie wyłącznie w Azji (Chiny, Korea Południowa, Tajwan), biuro norm ISO utworzyło komitet normalizacyjny z sekretariatem w Chinach dla opracowania normy ISO/FDIS 19916-1 Szkło w budownictwie – Próżniowe szkło izolacyjne – Część 1: Podstawowa specyfikacja produktów i metody oceny właściwości termoizolacyjnych i akustycznych [6].

 

W zwiazku z tym, że właściwości izolacyjności termicznej i akustycznej są nierozerwalnie związane z utrzymywaniem próżni w komorze między dwoma pojedynczymi taflami szkła i odpornością powłoki funkcyjnej umieszczonej na jednej z tych tafli szklanych, trwałość szyby VIG powinna być wykazana zgodnie z zaleceniami zawartymi w ISO 19916-1: 2018-10. Ale ta norma jest obecnie wprowadzana tylko na poziomie krajowym przez Wielką Brytanię, jako BS ISO 19916-1.

 

Badania wpływu obciążenia w warunkach laboratoryjnych składają się z badań wytrzymałości na trzy rodzaje obciążenia i zachowania się w przypadku oddziaływania: wysokiej i niskiej temperatury, wysokiej wilgotności i promieniowania UV. W przeciwieństwie do szyb zespolonych MIG, obciążenie systemu uszczelnienia krawędzi, które jest stosunkowo sztywne w porównaniu do zwykłej szyby zespolonej, może być też spowodowane zmianą termiczną długości (wynikającą z rozszerzalności termicznej materiałów).

 

Działanie promieniowania UV i podwyższona wilgotność mogą ten efekt potęgować. Norma ISO 19916-1 nie uwzględnia obciążenia klimatycznego, a zatem różnicy temperatur między taflami szkła wewnętrznymi i zewnętrznymi, na które mogą być dodatkowo nałożone obciążenia generowane przez wiatr (obciążenie parciem lub ssaniem wiatru).

 

Badania eksperymentalne w ift Rosenheim ujawniły duże ugięcia nawet przy szybach o powierzchni jednego metra kwadratowego, a tym samym odpowiednio duże obciążenia ścinające w materiale łączącym i uszczeniającym krawędzie. W oparciu o wiedzę o czynnikach oddziaływujących na okna i fasady, ift Rosenheim opracował procedurę badawczą – nawet przed opublikowaniem ostatecznego projektu normy ISO – w celu uzyskania praktycznego dowodu trwałości szyb VIG dla warunków w miejscu ich zamierzonego zastosowania.

 

 

2019 12 22 4

Rys. 4. Zmiana wartości Ug po badaniu trwałości zgodnie z metodą ift

  (kliknij na rysunek/tabelę aby powiekszyć)

 (...)

 

Wyniki procedury badawczej ift
Podczas badania zgodnie z metodą badawczą opacowaną przez instytut ift najpierw określa się współczynniki przenikania ciepła Ug próżniowej szyby izolacyjnej za pomocą skrzynek grzejnych, tzw. hotbox. Szyby VIG są następnie instalowane na elewacji wzorcowej i poddane zarówno obciążeniom klimatycznym, jak i mechanicznym.

 

Po cyklach obciążenia wartości Ug są mierzone ponownie i określane są odchylenia od wartości pierwotnych. Ponadto małoformatowe próżniowe szkło izolacyjne jest poddawane połączonej ekspozycji na zwiększoną wilgotność i promieniowanie UV w celu przetestowania trwałości systemu uszczelnienia krawędzi pod obciążeniem klimatycznym. Wreszcie ponownie przeprowadza się test wartości Ug, aby móc ocenić zmianę współczynnika przenikania ciepła.

 

Równolegle z testami laboratoryjnymi wartości Ug są określane po obciążeniu „in situ”, w celu oceny trwałości w rzeczywistych warunkach. W tym celu szyba VIG zostanie zintegrowana z fasadą wzorcową ift. Po upływie jednego, dwóch lub trzech lat oszklenie jest zdejmowane, a jego współczynnik przenikania ciepła jest testowany w laboratorium i oceniana jest zmiana w stosunku do stanu początkowego.

 

 2019 12 22 5

Rys. 5. Wpływ VIG na kondensację pary wodnej i liniowy współczynnik przenikania ciepła Yg dla klejonych krawędzi w oknach i fasadach

  (kliknij na rysunek/tabelę aby powiekszyć)

 

 

Właściwości użytkowe
Przy opracowywaniu próżniowego szkła izolacyjnego VIG skupiono się na zapewnieniu trwałości i niskiego przenikania ciepła, tak że wartości Ug stale się poprawiały w ostatnich latach i mogą teraz wynosić Ug = 0,5 W/(m2K) lub lepiej. W połączeniu z wykorzystaniem tafli szkła z powłokami funkcyjnymi i komorą między taflami wypełnioną rozrzedzonym gazem szlachetnym można osiągnąć nawet wartości Ug = 0,3 W/(m2K) lub lepsze.

 

Do praktycznego zastosowania w oknach i fasadach jest potrzeba określenia dalszych, charakterystycznych cech VIG, jak: izolacyjność akustyczna, ochrona przed słońcem, ochrona przeciwpożarowa i bezpieczeństwo. Jednak wciąż nie ma wystarczającej liczby dostępnych badań szyb VIG.

 

Wiadomo jednak, że integracja próżniowej szyby zespolonej z ramą okienną lub konstrukcją elewacji wymaga rewizji poprzednich konstrukcji okien lub elewacji, w szczególności w celu zmniejszenia tworzenia się kondensacji pary wodnej w obszarze krawędzi szyby VIG.

 

 


Wnioski i perspektywy
Rozwój w dziedzinie próżniowych szyb izolacyjnych VIG pokazuje, że mogą one osiągnąć współczynniki przenikania ciepła, które są równe lub lepsze niż wartości Ug dzisiejszego trzyszybowego szkła izolacyjnego. Szyby VIG zostały już zainstalowane w wybranych projektach budowlanych w Europie. To kolejny krok w kierunku ich praktycznego wdrożenia.

 

Doświadczenie zdobyte przy użytkowaniu szyb VIG w tych projektach budowlanych z pewnością wpłynie znacząco na dalszy rozwój. Ponieważ na targach GLASSTEC 2018 ogłoszono również, że pierwszy zaklad produkcyjny w Europie rozpocznie działaność w 2019 r., sytuacja odnośnie dostępności i czasu dostawy może również ulec poprawie w przyszłości. 

 

(...)

 

Artykuł powstał na podstawie wystąpienia na konferencji ift Rosenheim, Fenstertage 2019

 

Przedstawicielem Instytutu ift Rosenheim w Polsce jest Andrzej Wicha:  Adres poczty elektronicznej jest chroniony przed robotami spamującymi. W przeglądarce musi być włączona obsługa JavaScript, żeby go zobaczyć.

 

 

Dipl.-Ing. (FH) Karin Lieb ift Rosenheim

Dipl.-Ing. (FH) Konrad Huber ift Rosenheim

 


Literatura
1. Siegfried Glaser: Próżniowe szkło izolacyjne – alternatywa dla potrójnego szkła? Stan rozwoju i dostępność (Vakuumisolierglas – Eine Alternative zum Dreifachglas? Stand der Entwicklung und der Verfügbarkeit). Wykład na konferencji „Rosenheimer Fenstertage 2009”

2. T echniki produkcji szkła (Produktionstechniken von Glas). (ProVIG) _IWM / ISE 2012_BMWi

3. W ysoce izolacyjne systemy okien i fasad (HochwärmedämmendeFenster- und Fassadensysteme). (HWFF)_ZAE / SKZ_2011_BMWi

4. S ystemy okienne z nowatorskimi szybami, zwłaszcza próżniowymi szybami izolacyjnymi, przeznaczone do renowacji budynków (Sondierung von Fenstersystemen mit innovativen Gläsern, speziell Vakuum-Isoliergläsern, zur Gebäudesanierung). (VIG-SYS-reno) _TU Wiedeń / HFA_2016_Stadt der Zukunft

5. M odelowanie, optymalizacja i integracja techniczna elementów próżniowych: badanie detali szkła próżniowego w nowych konstrukcjach okiennych z drewna (aluminium) – opisywanie szczegółów, konstrukcja i symulacja (Modellierung, Optimierung und technische Integration von Vakuum- Elementen: Sondierung über die Detaillierung von Vakuumgläsern in neuen Holz(Alu)-Fenster- Konstruktionen – Detaillierung, Bau und Simulation). TU Wien / HFA_2017_BMVIT

6. ISO 19916-1:2018-10 Szkło w budownictwie – Próżniowe szkło izolacyjne – Część 1: Podstawowa specyfikacja właściwości izolacyjnych termicznych i akustycznych (Glass in building – Vacuum insulating glass – Part 1: Basic specification of products and evaluation methods for thermal and sound insulating performance).

 

 

Całość artykułu w wydaniu drukowanym i elektronicznym 

Inne artykuły o podobnej tematyce patrz Serwisy Tematyczne 
Więcej informacji:  Świat Szkła 12/2019
 

 

Czytaj także --

 

 

01 chik
01 chik