Useful

Klimato įtaka stiklo skilimui '13-03-29

Šiandien trijų stiklų termoizoliacinis stiklo paketas yra stiklo gamintojų atsakymas į padidėjusias energijos sąnaudas. Vėliausiai iki 2012 m. 0,7 W/m2K Ug vertė turi tapti standartu. Su dujomis užpildytais dviejų stiklų stiklo paketais to daugiau nebegalima pasiekti – vadinasi, tiesiog vienu stiklu daugiau?

Šalia klausimų, kylančių dėl techninių gamybos dalykų, reikia atsakyti ir į klausimą, kas iš esmės vyksta su trijų stiklų stiklo paketu. Ypatingai reikia atsižvelgti į jau beveik užmirštą klimato apkrovą. Priešingu atveju gali atsirasti nemalonūs netikėtumai.

Įvadas

Stiklo paketo klimato apkrova yra jau seniai [1] gerai žinoma ir į ją atsižvelgiama (TRLV [2]).

Pramonė į tai sureagavo ir tokiu būdu išvengia kritinio stiklo konstrukcijų ir mažų dydžių.

Sumažėjo nuostolių ir reklamacijų, visų pirma todėl, nes šiandien beveik nebemontuojami „tikri“ impostai ir tokiu būdu retesni tampa „kritiniai“ dydžiai, o klientai yra geriau informuoti apie stiklo paketo „efektus“.

1 pav. Stiklo dūžis trijų stiklų stiklo pakete dėl oro slėgio ir temperatūrų pasikeitimų (šaltinis IP)

Ką reikia atsiminti

Kraštų sujungimo užduotis yra mechaniškai sujungti stiklus ir patikimai užsandarinti tarpą tarp stiklų. Sandarinimą reikia atlikti dėl tokių priežasčių:

• negali patekti vandens garai, priešingu atveju stiklas pasidaro „matinis“;
• negali pasišalinti pripildytos dujos, priešingu atveju pablogės Ug vertė.

Be to, šis konstrukcinis principas užkerta kelią slėgiui išsilyginti. Jei pasikeičia išorinės sąlygos, oro slėgis ir temperatūra, greitai atsiranda slėgio skirtumas tarp stiklo paketo tarpo ir aplinkos. Šis slėgių skirtumas neišvengiamai veda prie stiklų įlinkimo ar išsipūtimo ir tokiu būdu prie:

• iškreipto atspindžio, ypatingai tada, kai stiklo dangos atspindžio koeficientas yra didelis;
• stiklo lenkimo įtempimų, dėl ko atsiranda rizika stiklui sudužti.

Jei temperatūros yra aukštos, atsiranda perteklinis slėgis ir tokiu būdu:

• kraštų sujungimo tempimo apkrova.

Iš kitos pusės yra bendrai įvertinamos vėjo ar kitos išorinės apkrovos ir taip pagerinama nešančioji savybė. Kaip elgiasi stiklo paketas, žr. 2 pav.

Apkrovos dydis priklauso nuo išorinių sąlygų, nuo stiklo paketo konstrukcijos ir dydžio.

Nepalanku yra:

• didelis tarpas tarp stiklų;
• stori stiklai;
• asimetrinė konstrukcija;
• maži dydžiai;
• siauri dydžiai.

Dūžio rizika ir kraštų apkrovimas yra ypatingai dideli, kai stiklai yra maži; didėjant stiklų dydžiams klimato apkrova mažėja, o esant dideliems stiklams tampa nereikšminga (lyginant su vėjo apkrova).

2 pav. Kaip elgiasi stiklo paketas esant klimato apkrovai (kairėje) ir išorinėms apkrovoms (dešinėje)

Aplinka

Oro slėgis ir išorės temperatūra nėra įtakojanti. Tačiau svarbi yra tarpo tarp stiklų temperatūra, kuri priklauso nuo saulės spinduliavimo ir stiklų absorbcijos laipsnio. Jei kraštų sąlygos pagal TRLV (Techninės taisyklės, kaip naudoti linijiniu būdu sandėliuojamus stiklo paketus) yra perkeliamos į standartinius trijų stiklų termoizoliacinius paketus, tai vasarą atsiranda šiek tiek aukštesnės temperatūros ir atitinkamai šiek tiek didesnės klimato apkrovos. Žiemą tarpas tarp stiklų iš patalpos pusės lieka šiek tiek šiltesnis, o iš išorės tampa šaltesnis, todėl išoriniam stiklui tenka šiek tiek didesnė klimato apkrova. Kiekvienu atskiru atveju reikėtų tiksliai paskaičiuoti ir atsižvelgti į faktišką vietovės aukštį, bet apskritai gali būti naudojama 16 kN/m2 izochorinė apkrova.

Trijų stiklų stiklo paketas

Trijų stiklų stiklo paketo statika yra gana komplikuota [3] ir reikalauja skaičiavimų atitinkamomis kompiuterinėmis programomis [4]. Esmę galima suprasti ir be didelių skaičiavimų: galvojama, kad pašalinus vidurinį stiklą gausime dviejų stiklų stiklo paketą! Jei trijų stiklų stiklo paketas yra simetriškas, tai tiksliai tinka, pvz., trijų stiklų stiklo paketas 6-12-4-12-6, kurį veikia klimato apkrova, elgiasi lygiai taip pat, kaip ir dviejų stiklų stiklo paketas 6-24-6. Tarpai tarp stiklų yra sudedami ir tai yra svarbu!

Jei toks principas yra pritaikomas asimetriškai konstrukcijai, tai plonesnis išorinis stiklas yra apkraunamas per stipriai, o storasis – per mažai. Siekiant tai įrodyti, reikia tiksliai paskaičiuoti, tačiau pirminiam vertinimui vidurinio stiklo išėmimo visiškai pakanka ir tai parodo esamą padėtį.

3 pav. Kaip elgiasi stiklo paketas su dideliu tarpu tarp stiklų ir trijų stiklų stiklo paketas

Tarpas tarp stiklų

Klimato apkrovos priežastis yra dujos tarpe tarp stiklų. Kuo didesnis tarpas, tuo yra daugiau dujųir tuo didesnė stiklo bei kraštų sujungimo apkrova. Todėl atstumas tarp stiklų neturėtų būtididesnis nei yra reikalinga. Dabartinė „U vertės olimpiada“ verčia gamintojus dar panaudotitariamas paskutiniąsias U vertės „šimtąsias dalis“ ir „optimizuoti“ atstumą tarp stiklų.Skaičiavimas pagal EN 673 ir suapvalinimas iki 0,1 W/m2K veda link pageidaujamo rezultato:dešimtąja dalimi geriau! Jei yra integruotos apsaugos nuo saulės sistemos, yra priimtini dardidesni tarpai (atsižvelgiant į konstrukciją). Apkrova turi būti sprendžiama kitu būdu.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 diagrama. Klimato apkrovos sukelto stiklo dūžio rizika stiklams, kurių kraštų ilgis yra tarp 0,4 m ir 1,0 m

Stori stiklai ir asimetrija

Stori stiklai yra standesni ir didina klimato apkrovą. Paprastai atsiranda didesni lenkimoįtempimai, bet kuriuo atveju atsiranda didesnės kraštų sujungimo apkrovos. Tai yra ypatingainepalanku, kai stiklų konstrukcija yra asimetrinė. Tokiu atveju plonesnis stiklas turi perimtistoresnio ir standesnio stiklo deformacijas. Jei yra reikalinga asimetrinė konstrukcija, pvz., dėlgarso izoliacijos, apsaugos nuo kritimo ar įsilaužimo, tuomet į klimato apkrovą reikia dar labiauatsižvelgti nei paprastai. Tai dar labiau paaštrėja esant trijų stiklų stiklo paketams.

4 pav. Kaip elgiasi asimetrinės konstrukcijos stiklo paketas

Išeitis

Trijų stiklų stiklo paketą dėl dvigubo tarpo tarp stiklų labiau veikia klimato apkrova. Storesni stiklai nebuvo ir nėra jokia išeitis. Karališkas kelias sumažinti klimato apkrovas ir jų pasekmes yra dideli stiklai! Dideli stiklai gali prisidėti prie užpildymo dujų apimties pasikeitimo, jie lengviau išsilenkia nesuduždami ir panaikina slėgių skirtumą. Tokiu būdu yra sumažinama apkrova, lenkimo įtempimai ir kraštų apkrova.

Be to, yra pagerinama šilumos izoliacija, nes esant dideliems stiklams jų perimetras ploto atžvilgiu yra mažesnis.

Tačiau su įlinkiu susiję optiniai reiškiniai, tokie, kaip iškreiptas vaizdas ir interferencijos, išlieka.

Siekiant to išvengti kiekvienu atskiru atveju reikia imtis ypatingų priemonių, pvz., galima tikslingai pasirinkti asimetrinę konstrukciją.

Praktika rodo, kokia apskritai yra klimato apkrovos priklausomybė nuo „didelių“ stiklų (žr. lentelę). Tada pagal šiuos stiklus ir statinius bei funkcinius reikalavimus yra nustatoma stiklų konstrukcija. Tačiau beveik visuose statybų projektuose šalia didelių stiklų yra ir keli mažesni.

Tuomet, siekiant juos konstruktyviai supaprastinti, visiems stiklams yra parenkama ta pati konstrukcija, paveikslėlis (nuotrauka) demonstruoja pasekmes. Šiais atvejais dėl padidintos apkrovos reikia atlikti skaičiavimus. Yra reikalaujama:

• išankstinis pavojuje esančių stiklų įtempimas, siekiant užkirsti kelią stiklo dūžio rizikai;
• stabilus kraštų sujungimas (užpakalinės pusės perdengimas), siekiant sumažinti kraštų sujungimo apkrovą.

Stiklo paketo konstrukcija	Rekomenduojamas mažiausias kraštų ilgis
4/16/4	450
4/12/4/12/4	600
6/12/4/12/6	700
8/12/4/12/4	800
4/18/4/18/4	750
6/18/4/18/6	900
8/18/4/18/4	1000

Išvada

Reikėtų dirbti išvien su gamtos „įstatymais“, o ne prieš juos. Klimato apkrova didėja kartu su tarpu tarp stiklų, o esant trijų stiklų termoizoliaciniams stiklo paketams kartu veikia abu tarpai. Laimei, apkrova mažėja didėjant stiklų dydžiui. Gyvenamiesiems namams būtų prasmingas trijų stiklų stiklo paketas, kurio mažiausias kraštų ilgis yra 1 metras. Tai būtų prasminga ir šilumos apsaugos atžvilgiu, tai taip pat sumažina kraštų įtaką.

Žinoma, toks nurodymas nėra įgyvendinamas ir prieštarauja esamai statybų praktikai. Todėl tarpus tarp stiklų reikėtų išlaikyti įmanomai mažus. Ne be reikalo yra rekomenduojama „standartinė konstrukcija“ su 2x12 mm tarpais tarp stiklų [5]. Tokiu būdu yra įmanomi kraštų ilgiai iki 60 cm ir „beveik viskas“. Dar mažesniems stiklams lieka tik „sustiprinto krašto sujungimo“ išeitis ir pavojuje esančių stiklų „terminis išankstinis įtempimas“.

Jei tarpai tarp stiklų yra didesni, jei stiklai yra storesni ir jei konstrukcija yra asimetrinė, pvz., jei yra apsauga nuo kritimo ar stiklinimas virš galvos, tai gali būti reikalinga esant net tokiems stiklų dydžiams, kai kraštų ilgis yra 1 metras. Šiais atvejais apsaugo problemos žinojimas ir detalus netikėtumų skaičiavimas.

 

Literatūra

^{[1] Feldmeier, F. Stiklo paketų apkrova dėl klimato svyravimų, langai ir fasadai 11 (1984), 2 sąsiuvinis, 41-52 psl.
[2] Techninės taisyklės, kaip naudoti linijiniu būdu sandėliuojamus stiklo paketus (TRLV), Statybų technikos instituto pranešimai (1998), Berlynas, aktuali redakcija 2006.
[3] Feldmeier, F. Stiklo paketų, sudarytų iš kelių stiklų, klimato apkrova ir apkrovos pasiskirstymas, Plieno konstrukcijos 75 (2006), 6 sąsiuvinis, 467-478 psl.
[4] ÜKO Professional 3S, „Sommer-Informatik GmbH“, Rozenhaimas
[5] BF informacinis lapelis 3, Trijų stiklų termoizoliacinių stiklo paketų naudojimo instrukcija (2008), Vokietijos plokščiojo stiklo gamintojų sąjunga (BF), Troisdorfas}

Šiame tekste nėra nuorodos į šią diagramą, bet jei pageidaujama, galima pridėti.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 diagrama. Klimato sąlygojamas formos pasikeitimas, lenkimo įtempimas ir kraštų apkrova dviejų ir trijų stiklų stiklo paketuose, kurių stiklo storis yra 4 mm, esant įvairiems atstumams tarp stiklų priklausomai nuo stiklo dydžio (stiklo formatas 2:3, klimato apkrova 16 kPa).

 

Straipsnio autorius: Dr. prof. Franz Feldmeier