Användbar

Klimato įtaka stiklo skilimui '24-02-14

 

Šiandien trijų stiklų termoizoliacinis stiklo paketas yra stiklo gamintojų atsakymas į padidėjusias energijos sąnaudas. Dauguma statinių projektavimo ar renovacijos atveju stiklo paketų šilumos perdavimo vertė Ug turi būti ≤ 0,7 W/m2K. Argono Inertinėmis dujomis užpildyti dviejų stiklų ( vieno oro tarpo) stiklo paketai tokios vertės pasiekti negali,  – vadinasi, reikia gaminti trijų stiklų paketus- tiesiog vienu stiklu daugiau ?!

Šalia klausimų, kylančių dėl techninių gamybos dalykų, reikia atsakyti ir į klausimą, kas eksploatacijos metu iš esmės vyksta su į langus ar fasadus sumontuotais trijų stiklų  paketais? Ypatingai reikia atsižvelgti į jau beveik užmirštą klimato apkrovą. Priešingu atveju mus gali nustebinti  atsiradę nemalonūs netikėtumai...

Įvadas

Klimato apkrova stiklo paketui yra jau seniai gerai žinoma ir į tai būtina atsižvelgti.

Stiklo paketų gamybos pramonė į tai reaguoja ir bando išvengti mažų gaminių ir „kritinių“ gaminių dydžių, 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

Stiklo paketų gamyboje naudojamos „dvigubo sandarinimo sistemos“ paskirtis yra mechaniškai sujungti stiklus ir patikimai užsandarinti tarpą tarp stiklų. Tam yra naudojami du skirtingi  hermetikai. Tai svarbu, nes stiklo paketas yra hermetiška konstrukcija ir tokia turi išlikti kuo ilgesnį laiką. Todėl savaime aišku, kad į oro tarpą tarp stiklų:

• neturi patekti vandens garai  atveju stiklas pasidaro „matinis“; ( 1 pav.)
• negali pasišalinti pripildytos dujos, priešingu atveju pablogės jo šiluminės savybės - Ug vertė.

Stiklo paketas yra hermetiška konstrukcija, bet šis konstrukcinis principas užkerta kelią slėgiui tarp stiklo paketo vidaus ir atmosferinio slėgio išsilyginti. Jei pasikeičia išorinės sąlygos, oro slėgis ar temperatūra, greitai atsiranda slėgio skirtumas tarp paketo stiklų tarpo (oro ar užpildyto dujomis)  ir aplinkos. Šis slėgių skirtumas neišvengiamai veda prie stiklų įlinkimo ar išsipūtimo ir prie:

• iškreipto atspindžio, ypatingai stebimo tada, kai stiklo dangos atspindžio koeficientas yra didelis;
• stiklo lenkimo įtempimų, dėl ko atsiranda rizika stiklui sudūžti (1 pav.)
• padidėjusios kraštų sujungimo tempimo apkrovos -rizika prarasti stiklo paketo sandarumą.

Todėl projektuojant stiklo konstrukcijas, langus ar fasadus yra bendrai įvertinamos vėjo ar kitos išorinės apkrovos. Apkrovos dydis priklauso nuo išorinių sąlygų, nuo stiklo paketo konstrukcijos ir dydžio.

Stiklo paketo ilgaamžiškumui 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

Eksploatacijos metu kintantis aplinkos atmosferinis slėgis ir išorės oro temperatūra ženklios įtakos neturi. Tačiau labai svarbi yra tarpo tarp stiklų temperatūra. Ji priklauso nuo saulės spinduliavimo intensyvumo ir stiklų  šilumos absorbcijos laipsnio. Trijų stiklų termoizoliaciniuose  paketuose 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. Projektuojant būtina atsižvelgti į faktišką vietovės aukštį kurioje bus gaminami ir eksploatuojami stiklo paketai. Slėgio skirtumui tarp stiklo paketo tarpo ir atmosferinio slėgio išlyginimui būtina naudoti tam tikslui skirtus vožtuvus.

 

Tarpas tarp stiklų

Klimato temperatūrų pokytis veikia stiklo paketo hermetišką- sandarią konstrukciją ir yra apkrovų stiklui ir suklijavimo kraštui priežastimi. Kuo didesnis tarpas, tuo yra daugiau dujų, tuo didesnis tūrio pokytis paketui kaistant arba šąlant, tuo didesnė stiklo ir sujungimo kraštų apkrova. Todėl atstumas tarp stiklų neturėtų būti didesnis nei yra reikalinga. Jei  objekte yra integruotos apsaugos nuo saulės sistemos, yra priimtini didesni tarpai tarp stiklų. Atsižvelgiant į gaminių konstrukciją apkrovos mažinimas gali būti sprendžiamas  kitu būdu.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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

Trijų stiklų stiklo paketas

Trijų stiklų stiklo paketo statika yra gana komplikuota  ir reikalauja skaičiavimų atitinkamomis kompiuterinėmis programomis. Esmę galima suprasti ir be didelių skaičiavimų: pvz. mūsų atveju (3 pav.) 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. Mūsų atveju tarpai tarp stiklų yra sudedami ( 12 + 12 = 24mm) ir tai yra svarbu!

Toks tarpo skaičiavimo principas yra pritaikomas ir asimetriškai konstrukcijai. Tada plonesnis išorinis stiklas yra apkraunamas per stipriai, o storasis – per mažai.

 

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

 

Stori stiklai ir asimetrija

Stori stiklai yra standesni, dėl to atsiranda  didesnės kraštų sujungimo apkrovos. Stiklo paketo ilgaamžiškumui ypatingai nepalanku kai stiklų konstrukcija yra asimetrinė ( skirtingi stiklo storiai). Tokiu atveju plonesnis stiklas turi perimti storesnio ir standesnio stiklo deformacijas. Jei yra reikalinga asimetrinė konstrukcija, pvz., dėl garso izoliacijos, apsaugos nuo kritimo ar įsilaužimo, tuomet į klimato apkrovą reikia dar labiau atsižvelgti nei paprastai. Tai dar labiau paaštrėja esant trijų stiklų stiklo paketams.

 

4 pav. Kaip elgiasi asimetrinės konstrukcijos stiklo paketas

 

Išeitis

Kaip jau aptarėme, trijų stiklų stiklo paketą dėl dvigubo tarpo tarp stiklų labiau veikia klimato apkrova. Storesni stiklai nebuvo ir nėra jokia išeitis. Galimas „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 sumažinami lenkimo įtempimai ir kraštų apkrova.

Be to, yra pagerinama bendra gaminio 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 optimaliai pasirinkti asimetrinę konstrukciją- išorinis stiklas storesnis ( bus „lygus“ fasadas), vidinis plonesnis ( įlinkis vizualiai nebus matomas).

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,

1 pav. (nuotrauka) demonstruoja pasekmes. Šiais atvejais dėl padidintos apkrovos reikia atlikti skaičiavimus.

 

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. 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 apdirbimas“- grūdinimas arba kietinimas. Nuo galimų problemų gali apsaugoti  žinojimas ir detalus netikėtumų skaičiavimas.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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

Naudota 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}