Odpowiednio przetworzone szkło może przynieść znaczne oszczędności chroniąc nas przed kosztami ogrzewania w zimie i kosztami klimatyzacji w lecie. Szczególnie jest to ważne w budynkach z ogromnymi powierzchniami przeszklonymi.
Szkło izolacyjne (ciepłochronne)
Wprowadzenie komorowej szyby zespolonej pozwoliło znacząco zmniejszyć współczynnik przenikania ciepła z 5,8 W/m2K dla szyby pojedynczej do 2,8 W/m2K dla zestawu 4/16/4 z komora międzyszybowa wypełniona powietrzem. Zostało to osiągnięte dzięki ograniczeniu przepływu ciepła przez bezpośrednie przewodzenie ciepła tylko do rejonów brzegowych, na styku z ramka dystansowa (suche powietrze i inne gazy sa słabymi przewodnikami ciepła).
Ramki dystansowe pozwalajace na utrzymanie stałej odległosci pomiedzy szy- bami wykonane sa najczesciej z profili alumi- niowych. Miedzy tymi profilami, a szkłem znajduje sie materiał klejaco-uszczelniajacy zapobiegajacy uchodzeniu z przestrzeni miedzyszybowej gazów szlachetnych oraz wnikaniu tam powietrza i pary wodnej. Aluminium jest materiałem odznaczajacym sie duza przewodnoscia ciepła. Aby wiec zapobiec powstawaniu mostków termicznych przekładki aluminiowe zaczeto zastepowac przekładkami ze stali nierdzewnej, gumy butylowej, poliweglanu i innych tworzyw sztucznych. Mostki cieplne powoduja straty ciepła i stwarzaja niebezpieczenstwo roszenia wzdłuz krawedzi szyby (w przypadku zbyt duzej wilgotnosci powietrza w pomieszczeniu).
|
Zamkniecie suchego powietrza miedzy taflami szkła ogranicza tez wymiane ciepła przez konwekcje – czyli w procesie przenoszenia ciepła przez strumień krążących cząsteczek powietrza lub innego gazu. Aby dodatkowo zmniejszyc straty ciepła tym sposobem stoso- wane sa cięższe gazy szlachetne: argon (pozwalający zmniejszyć współczynnik U o 0,2-0,3 W/m2K) oraz krypton i ksenon.
Dopiero jednak wprowadzenie powłok napylanych na szkło pozwoliło na znaczne ograniczenie strat ciepła przez promieniowanie (radiacje) czyli przez promienie podczerwone stanowiące cześć widma promieniowania elektromagnetycznego. Wprowadzone najpierw powłoki niskoemisyjne twardopowłokowe pozwoliły znaczący postęp i na uzyskanie współczynnika U=1,8 W/m2K przy zestawie 4/16/4 wypełnionym powietrzem.
Dalszy postęp umożliwiło zastosowanie powłok niskoemisyjnych miekkopowłokowych, które, ciągle udoskonalane w celu poprawy ich efektywności, pozwoliły na osiągniecie współczynnika U=1,3 W/m2K przy zestawie jednokomorowym wypełnionym powietrzem i współczynnik 1,1 W/m2K przy użyciu argonu (okna z takimi szybami stały sie ostatnio standardem w Polsce). Natomiast zastosowanie powłoki niskoemisyjnej i użycie cięższych gazów, kryptonu i ksenonu, pozwoliło na uzyskanie szyb o współczynnikach U odpowiednio 1,0 W/m2K i 0,9 W/m2K dla szyby jednokomorowej oraz 0,7 W/m2K i 0,4 W/m2K dla szyby dwukomorowej.
Szkło termoizolacyjne niskoemisyjne (występujące często pod nazwa thermofloat) ma powłokę niskoemisyjna, która odbija długie fale promieniowania podczerwonego. Źródłem tego promieniowania mogą być grzejniki i inne źródła ciepła znajdujące sie w pomieszczeniu. Powstaje ono również z krótkich fal promieniowania podczerwonego, które przenikają do wnętrza. Sa one pochłaniane przez ściany, meble itp., a następnie wtórnie emitowane jako fale podczerwone długie, które odczuwamy jako ciepło.
W przypadku dużych przeszkleń proces ten wpływa na temperaturę w pomieszczeniu i nazywany jest ogrzewaniem biernym lub pasywnym. Powłoka niskoemisyjna przepuszcza promieniowanie słoneczne widzialne i podczerwone wysokotemperaturowe, a promieniowanie niskotemperaturowe odbija. Stanowi wiec zabezpieczenie przed utrata ciepła – wyemitowaniem go na zewnątrz (wartość współczynnika emisyjności tej powłoki jest kilkakrotnie mniejsza od szkła).
W zależności od składu powłoki możemy otrzymywać zarówno powłoki niskoemisyjne jak i przeciwsłoneczne (refleksyjne) lub wielofunkcyjne.
|
Pozycje powłok w szybie zespolonej lub innych przeszkleniach:
|
Aby zbudować szybę zespolona o podwyższonej izolacyjności termicznej, producenci proponują zestawy składające sie z dwóch – trzech lub na- wet czterech tafli szkła. W celu zmniejszenia ciężaru takich wielokomorowych zestawów, wewnętrznej tafle szkła zastępowane sa przez napięte folie poliestrowe, na których napylane sa odpowiednie powłoki (szyby HEAT MIRROR).
Grubosc wielokomorowych zestawów może dojść nawet do 50 mm, ale dzie- ki temu osiąga sie współczynnik przenikania ciepła U=0,2 W/m2K.
Niektóre firmy proponują wykorzystać niskoemisyjna powlokę z tlenków metali do wytwarzania ciepła. Powłoka taka przetwarza, po podłączeniu do zasilania, energie elektryczna w ciepło. Szyba pełni w ten sposób również funkcje grzewcza, dzięki czemu poprawia komfort cieplny w pomieszczeniu. Zródłem zasilania sa elektrody umieszczone bezpośrednio na szkle niskoemisyjnym. W przypadku zbicia szyby, przerwana zostaje powłoka przewodząca, a zasilanie zostaje odcięte.
Pozwala to na wykorzystanie powłoki niskoemisyjnej jeszcze w inny sposób – do szyby grzewczej można podłączyć alarm antywłamaniowy. Rozbicie szyby przy próbie włamania skutkuje odłączeniem zasilania i natychmia- stowym uruchomieniem systemu antywłamaniowego.
Rys. 5. Ochrona przeciwsłoneczna (1 – światło padające, 2 – docierająca energia słoneczna, 3 – światło odbite, 4 – energia odbita, 5 – energia wypromieniowana, a – suma energii odrzucanej, 7 – energia absorbowana, 8 – suma energii przenikającej, 9 – energia wypromieniowana, 10 – energia przenikająca, 11 – światło przenikające
Rys. 6. Szyba z wysokim współczynnikiem U.
Szkło przeciwsłoneczne
Wyróżniamy następujące rodzaje szkła przeciwsłonecznego:
- szkło refleksyjne – szkło z powłoka z tlenków metali i metali szlachetnych. Powłoka refleksyjna odbija promieniowanie podczerwone wysoko- temperaturowe – powodujące na- grzewanie pomieszczeń i cześć światła widzialnego – powoduje wiec lekkie zaciemnienie pomieszczeń. Dazy sie jednak, aby tak sterować selektywnością powłoki, by jak największą cześć światła widzialnego docierała do pomieszczeń. Powłoki refleksyjne zwykle przepuszczają tez promieniowanie podczerwone niskotemperaturowe, dlatego w szybach zespolonych z tymi powłokami współczynnik U jest większy niż z powłokami niskoemisyjnymi. Szyby te powodują znaczne oszczędności energii, która latem musiałaby być zużyta na uruchomienie systemu klimatyzacji. Ważne jest tez to, ze chroniąc pomieszczenia przed nadmiarem światła słonecznego i przegrzewaniem, same nie ulęgają nagrzewaniu. Jest to duża zaleta w porównaniu z szybami przeciwsłonecznymi absorpcyjnym, które pochłaniając energie same sie nagrzewają – emitują wiec wtórnie te energie w postaci ciepła na zewnątrz i do wewnątrz pomieszczeń co obniża ich skuteczność.
- szkło absorpcyjne (antisol) – szkło barwione w masie przez dodanie tlenków metali (zelaza, niklu, kobaltu lub miedzi). Zabarwienie szkła jest prawie niezauwazalne z wewnatrz pomieszczenia. Szkło absopcyjne chroni przed przegrzaniem w lecie przez pochłanianie części promieniowania słonecznego (pochłania głównie promienie podczerwone – cieplne). Szyby odznaczające sie duża absorpcja musza być hartowane (lub wzmacniane termicznie – tzw. półhart) bo mogą cie znacznie nagrzewać, a nierównomierne nagrzewanie może spowodować pękanie zwykłych szyb.
- szkło z warstwami termo- lub elektrochromowymi – powłoki te po osiągnięciu odpowiedniej temperatury lub po przyłożeniu napięcia elektrycznego przechodzą ze stanu przezroczystego w nieprzezroczysty, chroniąc w ten sposób pomieszczenia przed przegrzaniem
Szkło wielofunkcyjne
Zostało tak zaprojektowane, aby jednocześnie miało parametry szkła przeciwsłonecznego (redukcja promieniowania słonecznego o ok. 50%) oraz szkła niskoemisyjnego (w zespoleniu daje obniżony współczynnik przenikania ciepła jak dla szyb niskoemisyjnych).
Powłoki moga zmieniac zabarwienie szkła |
Krzysztof Zielinski
Ilustracje: IPASOL, GLAVERBEL, GUARDIAN,
WASPOL, EUROGLAS
Całość artykułu w wydaniu drukowanym i elektronicznym
Inne artykuły o podobnej tematyce patrz Serwisy Tematyczne
Więcej informacji: Świat Szkła 10/2003