Szyby zespolone-komponenty do produkcji okien PVC

Źródło: "Systemy okienne" www.inoutic.pl

8.2 / Szyby zespolone

Trudno wyobrazić sobie w sprawnym technicznie budynku okno bez jakiejkolwiek szyby. W zależności od typu konstrukcji okiennej powierzchnia przeszklona może stanowić od 45% dla niewielkiego okna piwnicznego, do 95% powierzchni całkowitej w przypadku oszklenia stałego. Tak znaczny udział powierzchni przeszklonych w powierzchni całej konstrukcji powoduje, że właściwości szyb zespolonych mogą w znaczący sposób wpływać i kształtować poziom właściwości eksploatacyjnych i użytkowych każdego okna, a umiejętność ich właściwego doboru przyczynia się bezpośrednio do spełnienia przez produkt wymagań podstawowych i szczegółowych określonych w przepisach prawa budowlanego, przepisach techniczno-budowlanych i postanowieniach specyfikacji technicznych. Zanim jednak powstanie odpowiednia szyba zespolona i całe okno, najpierw musi zostać wyprodukowane szkło o określonych właściwościach fizykochemicznych i to od omówienia podstawowych właściwości szkła warto rozpocząć ten rozdział.

Skład szkła

Stosowane w budownictwie szkła sodowo-wapniowo-krzemianowe mają następujący skład:

  • Substancja szkłotwórcza - krzemionka (70-72%) wprowadzana za pomocą piasku kwarcowego;
  • Tlenek sodu (ok. 14%) wprowadzany za pomocą węglanu sodu (topnik) lub siarczanu sodu (substancja klarująca);
  • Stabilizator - tlenek wapnia (ok. 10%) wprowadzany za pomocą mączki wapiennej;
  • Inne tlenki, np. tlenek glinu lub magnezu, które poprawiają własności fizyczne szkła, zwłaszcza odporność na działanie czynników atmosferycznych. Przy niektórych rodzajach szkła, dodatek określonych tlenków metali (np.: kobalt i nikiel barwią szkło na szaro, a tlenek żelaza barwi szkło na niebiesko) pozwala na barwienie szkła w masie.

 Własności mechaniczne szkła

Gęstość szkła wynosi 2,5 g/cm³. W przypadku szkła płaskiego, tafla o powierzchni 1 m² i grubości 1 mm posiada masę 2,5 kg. Masa właściwa szkła, wyrażona w jednostkach urzędowego systemu miar, wynosi 2500 kg/m³. Można przyjmować, że masa jednego metra kwadratowego szyby (szkła) o grubości 4 mm wynosi 10 kg.Wytrzymałość szkła na ściskanie jest bardzo wysoka i wynosi 1000 N/mm, czyli 1000 MPa. Oznacza to, że rozbicie sześciennej kostki szkła o bokach długości 1 cm x 1 cm x 1 cm wymaga obciążenia rzędu 10 ton!

  • Przy poddawaniu szkła zginaniu, jedna jego powierzchnia ulega ściskaniu, druga rozciąganiu. Wytrzymałość szkła na zginanie wynosi:
  • 40 MPa (N/mm²) w przypadku niehartowanego szkła float
  • 120-200 MPa (N/mm²) w przypadku szkła hartowanego (w zależności od grubości, obróbki krawędziowej i typu konstrukcji).

Szkło jest materiałem idealnie sprężystym, niepodlegającym trwałym odkształceniom. Jest również jednak materiałem bardzo kruchym, co oznacza,że przy przyłożeniu rosnącej siły zginającej, szkło ulega pęknięciu bez żadnych uprzednich objawów. Moduł Younga „E" (współczynnik sprężystości wzdłużnej) określa, jaką siłę rozciągającą należałoby teoretycznie przyłożyć do pręta szkła, aby spowodować podwojenie jego długości pierwotnej. Wyraża się on w jednostkach siły na jednostkę powierzchni i zgodnie z europejskimi normami, wartość modułu Younga dla szkła wynosi:

E = 7 x 1010 Pa =70 GPa

W przypadku, gdy pręt szkła poddany zostanie rozciąganiu, jego przekrój ulegnie zwężeniu (skurczeniu poprzecznemu). Współczynnik Poissona (współczynnik odkształcenia poprzecznego) jest, to stosunek względnego odkształcenia poprzecznego rozciąganego pręta do jego wydłużenia względnego w kierunku rozciągania. W przypadku szkła budowlanego wartość współczynnika Poissona wynosi 0,2.

Rozszerzalność liniowa materiału wyraża się jako współczynnik określający wydłużenie materiału na jednostkę długości przy wzroście temperatury o 1°C. Współczynnik ten jest zazwyczaj podawany dla zakresu temperatur od 20 do300 °C. Współczynnik rozszerzalności liniowej szkła wynosi 9 x 10-6  1/°C.

Przykład

Tafla szkła o długości 2.000 mm (2 m), w przypadku ogrzania o 30°C, ulegnie wydłużeniu o:

  2000 x9 x 10-6 x 30 =0,54mm

 Podwyższenie temperatury o 100 °C powoduje wydłużenie 1 m szkła o około 1 mm. W tabeli poniżej na podstawie informacji technicznej Saint-Gobain Glass podajemy współczynniki rozszerzalności liniowej niektórych innych materiałów oraz odniesienie tych wartości do rozszerzalności linowej szkła:

Szyby zespolone

Ze względu na niską przewodność cieplną szkła, częściowe rozgrzanie lub schłodzenie tafli szklanej wywołuje naprężenia, które mogą powodować jej pękanie „pod wpływem czynników termicznych". Dla okien PVC najbardziej po wszechny przykład ryzyka pękania szkła pod wpływem naprężeń termicznych dotyczy krawędzi szyby zespolonej osadzonej we wrębie szklenia kształtownika okiennego. Krawędzie poddane działaniu promieni słonecznych rozgrzewają się wolniej niż pozostała powierzchnia szyby. Jeśli warunki montażu lub użytkowania mogą powodować wysokie różnice temperatur na powierzchni szkła, należy podjąć odpowiednie środki ostrożności w zakresie montażu i obróbki krawędziowej szkła. Warto pamiętać, że dzięki dodatkowej obróbce cieplnej (hartowanie) szkło wytrzymuje różnice temperatur od 150 do 200 °C.

Budowa szyby zespolonej

Podstawowym typem szyby zespolonej powszechnie wykorzystywanym w przeszkleniach konstrukcji okiennych z PVC są jednokomorowe szyby niskoemisyjne, nazywane np. termofloat. Tak skonstruowana nazwa pochodzi od sposobu produkcji szkła (float) i podstawowej właściwości szyby, czyli niskiej przenikalności cieplnej (termo). Na rysunku poniżej przedstawiamy schemat budowy jednokomorowej szyby termofloat:

Szyby zespolone

 Ze względu na ilość tafli szkła użytych do wyprodukowania tak zwanego pakietu szyby zespolonej, aktualnie dostępne na rynku pakiety dzielimy na jedno, dwu lub trzykomorowe. W związku z tym, że wiele właściwości szyby zespolonej zależy od miejsca, w którym znajdą się pewne specyficzne elementy jej konstrukcji, na przykład folie lub powłoki niskoemisyjne, na prezentowanym poniżej schemacie pokazano również prawidłowy sposób ustalania i określania pozycji ich występowania (pozycja #1.... pozycja #8).

Szyby zespolone


Ciepła ramka" - ramka o ulepszonych właściwościach cieplnych

Elementem konstrukcyjnym każdej szyby zespolonej jest ramka dystansowa, która oddziela od siebie pojedyncze tafle szyb, ale również łączy je w strefie brzegowej. Od wielu lat podstawowym materiałem wykorzystywanym do produkcji ramek dystansowych jest aluminium. Pojawiająca się także w budownic- twie potrzeba wdrażania technologii energooszczędnych zmusiła konstruktorów okien do poszukiwania rozwiązań, które będą przyczyniać się do ograniczania strat energii przenikającej przez przegrody przeszklone. Szybko okazało się, że jednym z najsłabszych ogniw w tym zakresie zaczyna być miejsce styku szyby zespolonej z kształtownikiem skrzydła i strefa brzegowa szyby zespolonej. Powodem powstawania mostka cieplnego w tym obszarze i zwiększonego przepływu energii od ciepłej szyby wewnętrznej w kierunku zimnej szyby zewnętrznej była wysoka przewodność cieplna aluminium stosowanego do produkcji ramek dystansowych. Konieczne stało się opracowanie technologii produkcji szyb zespolonych z ramkami dystansowymi wykonanymi z materiałów o niższej wartości współczynnika przewodzenia ciepła λ niż aluminium. Aktualnie alumi- nium jest coraz częściej zastępowane stalą, stalą szlachetną lub tworzywami sztucznymi. Wartości obliczeniowe współczynnika przewodzenia ciepła λ dla niektórych materiałów wykorzystywanych do produkcji ramek dystansowych na podstawie normy PN-EN 12524:2003 przedstawia poniższa tabela.

Szyby zespolone  Zastosowanie w produkcji szyb zespolonych ramek dystansowych wykonanych z materiałów innych niż aluminium  pozwoliło na ograniczenie strat ciepła powodowanego przez mostek cieplny Ψ na styku szyby z kształtownikiem okna. Wraz z wprowadzeniem nowych typów ramek dystansowych pojawiło się na rynku pojęcie „ciepła ramka". Czy o każdej niealuminiowej ramce dystansowej można powiedzieć, że jest „ciepłą ramką"? Niestety nie można.

  szyby zespolone

  

O ile znana jest wartość obliczeniowa współczynnika przewodzenia ciepła λ materiałów z jakich wykonane są ramki o tyle ze względu na mniej lub bardziej skomplikowany kształt ramek dystansowych oraz technologie ich produkcji,w których łączone są różne materiały, zdecydowanie trudniej jest określić parametry cieplne dla samej ramki. Pierwszą próbę ustalenia wymagań minimalnych dla „ciepłych ramek" dystansowych podjęto w projekcie załącznika niemieckiej normy DIN V 4108-4:2002-02 „Krawędź szyby zespolonej o ulepszonych własno- ściach cieplnych".

 W polskim systemie norm zagadnienie to, podjęte zostało w załączniku E do normy PN-EN ISO 10077-1:2007 „Cieplne właściwości użytkowe okien, drzwi i żaluzji - Obliczanie współczynnika przenikania ciepła - Część 1: Postanowienia ogólne", w którym stwierdza się, że ramka o ulepszonych właściwościach cieplnych jest definiowana przez poniższe kryterium:

 Przykładowe sprawdzające obliczenie dla ramki dystansowej pustej lub litej powinno odbywać się według następujących zasad:

 szyby zespolone

Ciepła ramka - ekonomia i użyteczność

Zadaniem okna energooszczędnego jest przede wszystkim ograniczenie strat energii cieplnej odbywającej się przez to okno. Należy przyjąć, że im niższy określony metodą badawczą lub obliczeniową współczynnik przenikania ciepła okna Uw, tym mniejsze straty ciepła przez to okno. „Ciepła ramka", a właściwie wartość liniowego współczynnika przenikania ciepła Ψ jest jednym z bardzoistotnych argumentów niezbędnych do prawidłowego, zgodnego z normą PN-EN ISO 10077-1:2007 obliczenia współczynnika przenikania ciepła Uw całego okna. Poniżej podajemy wzór na obliczanie współczynnika przenikania ciepła okna znajdujący się w przywołanej normie.

szyby zespolone

gdzie:



Uw wartość współczynnika przenikania ciepła przez okno [W/(m² * K)]

Af    pole powierzchni ramy okiennej [m²]

Uf    współczynnik przenikania ciepła przez ramę okienną [W/(m² * K)]

Ag pole powierzchni szyby zespolonej [m²]

Ug   współczynnik przenikania ciepła szyby zespolonej [W/(m² * K)]

Lg   obwód krawędzi szyby zespolonej (także długość szprosów międzyszybo- wych) [mb]

Ψ    liniowy współczynnik przenikania ciepła przez krawędź [W/(m² * K)]

 W tabeli pokazujemy w jaki sposób zmiana wartości liniowego współczynnika przenikania ciepła Ψ wynikająca z zastosowania różnego typu ramek dystan- sowych wpływa na końcową wartość współczynnika przenikania ciepła Uw przy stałej wartości pozostałych argumentów.

 Szyby zespolone

 W zależności od rodzaju „ciepłej ramki" dystansowej użytej do wykonania szyby zespolonej okna energooszczędnego i wartości liniowego współczynnika przenikania ciepła Ψ, współczynnik przenikania ciepła  Uw ulega obniżeniu od 7,7% do 11% w stosunku do tego samego okna wyposażonego w taką samą szybę zespoloną tylko ze standardową ramką aluminiową.

 Jakie jeszcze użyteczne zalety oprócz obniżenia współczynnika przenikania ciepła okna przynosi stosowanie „ciepłych ramek"? Pozwalają one także na podniesienie temperatury okna od strony pomieszczenia na styku ramy i szyby zespolonej. W efekcie następuje znaczne ograniczenie zjawiska kondensacji pary wodnej w tym obszarze. Wyższa temperatura na krawędzi szyby wewnętrznej w pakiecie szyby zespolonej, pozwala nawet na kilkuprocentowy wzrost względnej wilgotności powietrza w pomieszczeniu. Przy tej podwyższonej wilgotności w określonych warunkach, przy zastosowaniu tradycyjnej ramki aluminiowej woda z pewnością wykraplałaby się na powierzchni szyby. Poniżej przedstawiamy tabelę obrazującą zakres opisanego zjawiska dla okien PVC, opartą o wyniki badań firmy PressGlas w warunkach gdy temperatura zewnętrzna wynosi 0°C, a temperatura wewnętrzna w pomieszczeniu wynosi 20 °C

szyby zespolone

 

Podsumowując, zastosowanie „ciepłej ramki" do budowy szyby zespolonej może wywierać znaczący wpływ na dwa istotne parametry każdego okna. Na przenikalność cieplną odpowiedzialną za ograniczanie strat energii przez to okno oraz na temperaturę punktu rosy na styku szyby z kształtownikami okna, co z kolei ma znaczenie dla komfortu użytkowania zarówno okna, jak i pomiesz- czeń, w których ono się znajduje.

Podstawowe funkcje szyb zespolonych

Funkcje jakie spełnia w konstrukcji okiennej każda szyba zespolona są bardzo zbliżone do funkcji okna, o których pisaliśmy w części pierwszej Przewodnika. To od budowy pakietu szyby zespolonej oraz rodzaju zastosowanego szkła zależy poziom indywidualnie określanych właściwości związanych z:

  • Izolacyjnością termiczną
  • Izolacyjnością akustyczną
  • Ochroną zdrowia, życia i mienia
  • Wykorzystaniem promieniowania słonecznego

 Izolacyjność termiczna szyb zespolonych

Z reguły, każda szyba zespolona oddziela od siebie dwa środowiska, w których panuje różna temperatura. Taka sytuacja powoduje, iż mamy do czynienia ze zjawiskiem przekazywania ciepła ze środowiska cieplejszego do środowiska chłodniejszego.

Istnieją trzy mechanizmy umożliwiające wymianę ciepła przez przegrodę:

  • Przewodnictwo, czyli przekazywanie ciepła w ramach jednego ciała lub między dwoma ciałami pozostającymi w bezpośrednim kontakcie. Podczas takiego przekazywania ciepła materia nie ulega przemieszczeniu. Ilość ciepła przekazywana między dwoma powierzchniami szyby zależy od różnicy temperatur między nimi oraz od przewodności cieplnej materiału. Przewodność cieplna szkła wynosi: λ = 1,0 W/(m*K).
  • Konwekcja, czyli przekazywanie ciepła między powierzchnią ciała stałego, a płynem lub gazem. Podczas takiego przekazywania ciepła materia ulega przemieszczeniu.
  • Promieniowanie, czyli przekazywanie ciepła między dwoma ciałami o różnych temperaturach. W temperaturach pokojowych promieniowanie cieplne odbywa się w zakresie promieni podczerwonych o długości fali powyżej 5 μm. Jest ono proporcjonalne do emisyjności obu ciał uczestniczących w wymianie.
  • Emisyjność, to stosunek zdolności emisyjnej promieniowania danego ciała, do zdolności emisyjnej ciała doskonale czarnego. Im niższa emisyjność, tym słabsze przekazywanie ciepła poprzez promieniowanie. Emisyjność szkła εn bez powłoki wynosi 0,89. Emisyjność szkła z tak zwaną powłoką niskoemisyj- ną może wynosić εn < 0,04.

Wymiana ciepła między przegrodą, a powietrzem następuje metodą przewodnictwa i konwekcji, a między przegrodą, a otoczeniem metodą promieniowania. Suma wartości tych zjawisk przekazywania ciepła jest umownie podawana dla określonej prędkości wiatru, emisyjności i temperatur spotykanych normalnie w budownictwie.

Przechodzenie ciepła przez przegrodę w ramach procesów przewodnictwa, konwekcji i promieniowania wyraża się za pomocą wartości U. Jest to ilość ciepła, jaka przechodzi przez 1 m²  przegrody przy różnicy temperatur po obu stronach przegrody wynoszącej 1°C (K).

Szklana przegroda może mieć postać szyby pojedynczej lub szyby zespolonej, pozwalającej uzyskać lepszą izolację termiczną. Zasada działania szyby zespolonej polega na połączeniu dwóch tafli szkła z zamkniętą przestrzenią międzyszybową wypełnioną suchym gazem, co ogranicza wymianę ciepła metodą konwekcji i pozwala wykorzystać niską przewodność cieplną powietrza. Poniżej pokazujemy schematy budowy najczęściej spotykanych na rynku pakietów szyb zespolonych wraz z charakterystycznymi dla nich wartościami współczynnika przenikania ciepła Ug.

 szyby zespolone

 Warunkiem poprawy wartości współczynnika U szyby zespolonej jest ograniczanie przekazywania ciepła w ramach procesów przewodnictwa, konwekcji i promienio- wania. Ponieważ nie ma możliwości oddziaływania na współczynniki powierzchniowej wymiany ciepła, możemy wyłącznie dążyć do zmniejszenia wymiany ciepła między dwoma taflami szyby zespolonej. Na razie odbywa się to przede wszystkim w drodze zwiększania odległości pomiędzy taflami szkła w pakiecie, wypełnieniem przestrzeni między szybami gazem szlachetnym innym niż argon, na przykład kryptonem oraz odpowiednim doborem i rozmieszczeniem powłok niskoemisyjnych.

 Izolacyjność akustyczna szyb zespolonych

Samochody, tramwaje, pociągi, trasy szybkiego ruchu, centra handlowe, zakłady przemysłowe, osiedlowe place zabaw, boiska, a nawet sąsiad majsterkowicz w bloku naprzeciwko, to potencjalne źródła wszędobylskiego, nieustannego i irytującego hałasu. Czy szyby zespolone mogą nam pomóc w ograniczaniu poziomu hałasu? Z pewnością tak. Jednak zanim użyjemy szkła do bezpośred- niej walki z hałasem, na wstępie kilka ważnych informacji o nim samym.

Hałas, to bodziec dźwiękowy, wywoływany przez drgania lub fale, rozprzestrzeniające się w powietrzu, płynie lub ciele stałym (np. w ścianie). Są to minimalne zmiany ciśnienia powietrza, które są rejestrowane przez bębenek naszego ucha. „Słyszalne" zmiany ciśnienia powietrza mieszczą się w przedziale od 0,00002 Pa do 20 Pa.Dla porównania wartość ciśnienia atmosferycznego wynosi około 100 000 Pa.Hałas składa się z dźwięków o różnej wysokości tonu (częstotliwości). Częstotliwość wyraża się w hercach (Hz = liczba drgań na sekundę). Im wyższy ton, tym więcej przypada drgań na sekundę. Ucho ludzkie słyszy dźwięki o często- tliwości między 16, a 20.000 Hz. Akustyka w budownictwie uwzględnia tylko dźwięki w przedziale 50-5000 Hz, podzielone na pasma jednooktawowe (każda kolejna częstotliwość jest dwukrotnie wyższa od poprzedniej) lub 1/3 oktawy.

Natężenie hałasu („siła") może być odczuwane jako duże, albo małe. Ucho rejestruje zmiany ciśnienia między 0,00002 Pa, a 20 Pa. Ponieważ jest to bardzo szeroki zakres, do określania „siły" hałasu posługujemy się podziałką loga- rytmiczną. Zgodnie z tą podziałką natężenie hałasu wyraża się w decybelach (dB), przy czym początek skali 0 dB, to próg słyszalności, poniżej którego ucho ludzkie niczego nie rejestruje, natomiast 140 dB, to próg bólu.

Hałas liczony w decybelach

Liczone w decybelach, 1 + 1 nie równa się 2! Dwa źródła akustyczne o natężeniu 50 dB każde, wytwarzają w sumie hałas o natężeniu... 53 dB. Podwojenie źródła hałasu wywołuje zwiększenie jego natężenia o 3 dB. Aby zwiększyć natężenie hałasu o 10 dB, należy dziesięciokrotnie zwiększyć liczbę źródeł hałasu. Ucho ludzkie nie reaguje na poziom natężenia hałasu w sposób liniowy. Podwyższenie natężenia hałasu o 10 dB (czyli dziesięciokrotne zwiększenie ilości źródeł hałasu) jest odbierane przez nasze ucho jako jego podwojenie. Konsekwencje tego zjawiska są następujące:

  • Obniżenie natężenia hałasu o 1 dB jest zaledwie słyszalne
  • Obniżenie natężenia hałasu o 3 dB jest słyszalne
  • Obniżenie natężenia hałasu o 10 dB o połowę zmniejsza odczucie hałasu

 Wrażliwość akustyczna ucha ludzkiego jest różna dla różnych częstotliwości dźwięków. Przy dźwiękach niskich jego wrażliwość jest mniejsza. Aby uwzględnić to zjawisko, dokonuje się ważenia fizycznych poziomów natężenia hałasu według krzywej, zwanej krzywą „A". Poziomy natężenia hałasu wyrażone w dB (A) lepiej odzwierciedlają dyskomfort związany z hałasem. Urządzeniem pozwalającym na bezpośredni pomiar natężenia hałasu w dB lub w dB (A) jest sonometr.

Współczynnik dźwiękochłonności „R"

Jest mierzony w laboratoriach zgodnie z wymogami normy PN-EN ISO 140. Określa charakterystykę danego elementu (szyby, okna, ściany itp.) dla każ- dego pasma o zakresie 1/3 oktawy, dla częstotliwości między 100, a 3150 Hz (szesnaście wartości). Dodatkowo można dokonać pomiarów dla częstotliwości 50-100 Hz oraz 3150-5000 Hz.

Na podstawie szesnastu wartości izolacyjności akustycznej w zależności od częstotliwości, można przeprowadzić  obliczenia pozwalające na zróżnicowane przedstawienie jakości akustycznej badanego elementu. Najczęściej stosowanymi wartościami są wartości globalne określone w normie PN-EN ISO 717-1:1999/A1:2008 dla krzywej odniesienia oraz dostosowane wartości do dwóch widm akustycznych danego hałasu, tak zwanego:

  • Szumu różowego, zawierającego tę samą energię akustyczną w każdym przedziale częstotliwości pomiarowej
  • Hałasu ulicznego charakteryzującego dźwięki zewnętrzne, związane z ruchem ulicznym.

Izolację akustyczną danej przegrody opisuje się za pomocą wskaźnika R wyrażającego różnicę pomiędzy hałasem wewnętrznym, a zewnętrznym, co można zapisać w następujący sposób Lobc - Lwym. Izolacyjność akustyczną R poszczególnych elementów konstrukcyjnych należy dobierać w taki sposób, aby osią- gnąć wymaganą izolację akustyczną. Określenie izolacji akustycznej przegrody następuje w badaniach lub za pomocą metod obliczeniowych, na przykład tej określonej w normie PN-EN 12354-3:2003 „Akustyka budowlana - Określanie właściwości akustycznych budynków na podstawie właściwości elementów - Część 3: Izolacyjność od dźwięków powietrznych przenikających z zewnątrz".

W przywołanej normie opisano model obliczeniowy pozwalający na określenie izolacyjności akustycznej lub różnicy poziomów ciśnienia akustycznego ścia- ny zewnętrznej lub innej powierzchni zewnętrznej budynku. W obliczeniach wykorzystuje się izolacyjność akustyczną różnych elementów, z których składa się ściana zewnętrzna, z uwzględnieniem bezpośredniego i bocznego przenoszenia dźwięku.

Izolacyjność akustyczna ważona Rw

Izolacyjność akustyczną ważoną Rw oblicza się na podstawie zestawienia zmierzonych wartości R (16 wartości dla 16 pasm 1/3 oktawy, między 100 Hz,a 3150 Hz) i krzywej odniesienia. Krzywa odniesienia jest tworzona w taki spo- sób, aby średnie odchylenie w dół krzywej od uzyskanych 16 wartości w wyniku pomiarów wynosiło mniej niż 2 dB. Wartość, jaką wskazuje tak wyznaczona krzywa dla częstotliwości 500 Hz, nosi nazwę izolacyjności akustycznej ważonej Rw (dB). Rw, to wskaźnik ogólny, co oznacza, że ten sam wskaźnik może odnosić się do zmierzonych krzywych izolacyjności akustycznej o różnym prze- biegu.

Korekta dla różnych typów widma akustycznego (C i Ctr)

Najlepszy rezultat osiąga się, gdy konstrukcja zapewnia dobrą izolację akustyczną we wszystkich częstotliwościach, w których źródło hałasu jest silne. Do niedawna izolację akustyczną danej konstrukcji oceniano na podstawie jednego wskaźnika Rw, bez uwzględniania charakterystyk źródła hałasu. Mogło to prowadzić do błędnych inwestycji, a w rezultacie do niezadowalającego poziomu tłumienia hałasu. Aby uniknąć tego rodzaju sytuacji, opracowano jednolity wskaźnik Rw (C; Ctr). Litery tr" w dolnym indeksie pochodzą od słowa„trafic" (ruch uliczny). Korekta C (dB) jest stosowana w przypadku źródeł hałasu o wysokiej częstotliwości, np. szybki ruch uliczny, szybki ruch kolejowy, przelatujące w pobliżu samoloty, odgłosy życia codziennego, ludzka mowa, bawiące się dzieci. Korekta Ctr (dB) jest stosowa na w przypadku źródeł hałasu o niskiej częstotliwości, np. ruch uliczny, muzyka dyskotekowa, powolny ruch kolejowy, samoloty w oddali. Korekty są obliczane na podstawie ważonych widm akustycznych A:

  • C: szum różowy
  • Ctr: hałas uliczny.

Obie korekty są za zwyczaj liczbami ujemnymi, a ich zastosowanie oznacza, że zbyt korzystna wartość izolacji akustycznej zostanie skorygowana w dół. Są one obliczane przez laboratoria pomiarowe i pojawiają się obok wartości izolacyjności akustycznej Rw.

Przykład:

Zgodnie z normą PN-EN ISO 717-1 dla danej konstrukcji określono następujące wartości:

 

Oznacza to, że izolacyjność akustyczna ważona Rw wynosi 37 dB, a ze względu na ruch uliczny wartość ta ulega obniżeniu o 3 dB:

W niektórych krajach można od razu podawać wartość ostateczną

 

Zastosowanie tego rodzaju parametrów adaptacyjnych pozwala wybrać właściwą w danym przypadku konstrukcję.

Tłumienie hałasu przez szyby zespolone

Dla każdego materiału można określić tzw. częstotliwość krytyczną (koincydencji), przy której materiał ten najłatwiej wchodzi w drgania. Przy tej właśnie częstotliwości hałas przenosi się najlepiej, pojawia się zjawisko tak zwanej „dziury akustycznej". Przy częstotliwości krytycznej, właściwości izolacji akustycznej szkła zmniejszają się o 10-15 dB. W przypadku szkła o grubości 4 mm, częstotliwość krytyczna wynosi 3000 Hz, natomiast w przypadku płyty gipsowej o grubości 13 mm, wynosi ona 3200 Hz. Przy zwiększeniu grubości szkła utrata właściwości izolacji akustycznej przemieszcza się w kierunku niższych częstotliwości. Aby częstotliwość krytyczna przesunęła się poniżej 100 Hz i mogła zostać pominięta, należałoby zwiększyć grubość szkła do 12 cm! Zaprojektowanie elewacji narażonych na dźwięki o różnorodnej charakterystyce i dużym natężeniu (np. hałas uliczny) pod kątem izolacji akustycznej jest więc bardzo trudne. Do niedawna poprawę skuteczności akustycznej szyb zespolo- nych uzyskiwano przede wszystkim poprzez zwiększanie grubości i asymetrię szyb w zespoleniu, przy czym bezpieczne szyby laminowane zachowywały się niemal identycznie jak szkła monolityczne o tej samej grubości. Opracowane w ostatnich latach szkła laminowane ze specjalną folią akustyczną pozwoliły na zlikwidowanie skutków częstotliwości krytycznej. Średnio możliwe jest uzyska- nie poprawy izolacyjności akustycznej o 1-3 dB w stosunku do szyb zespolonych o podobnej budowie, ale z tradycyjnymi szybami laminowanymi. Jednak główna zaleta tego rozwiązania technicznego polega na możliwości zapewnienia jednolitej skuteczności akustycznej dla wszystkich częstotliwości.

Przykładowa izolacyjność akustyczna szyb zespolonych

Szkło nie jest jedynym elementem konstrukcji okna mającym wpływ na tłumienie hałasu. Drugim  składnikiem są kształtowniki okienne, w których szkło zostało osadzone. Szkło i rama jako całość decydują o izolacji akustycznej okna. Z tego względu zaleca się, aby typ szkła był dostosowany do typu ramy i uszczelnienia. Szkła o wysokim współczynniku izolacji akustycznej wyma- gają montażu w ramach o bardzo dobrych parametrach. W poniższej tabeli na podstawie danych i badań firmy Saint-Gobain Glass podajemy wartość Rw (C; Ctr) najczęściej spotykanych typów szkła, wraz z obiema korektami (w dB). W dwóch ostatnich kolumnach podane są wartości wskaźników izolacyjności akustycznej właściwej RA1 i RA2 (w dB).                                                                                    

szyby zespolone

* Pomiarów dokonano w laboratorium Centre de Developpement Industriel firmy SAINT-GOBAIN GLASS. Porównując wiele produktów o takim samym typie montażu i takich samych pomiarach, dokonanych w różnych laboratoriach, można uzyskać różnice od 1 do 2 dB w stosunku do liczb podanych w tabeli.

Ochronna funkcja szyb zespolonych

Aktualnie stosowane technologie produkcji, przetwarzania i montażu pozwalają uzyskać bardzo dobre własności szkła i szyb w zakresie bezpieczeństwa, szczególnie w zakresie ochrony przed uderzeniem. Charakterystyka uderzeń może być zróżnicowana, a poziom odporności szkła na uderzenia zależy od następujących czynników:

  • Siły uderzenia, czyli ilości energii na jednostkę powierzchni przekazanej podczas uderzenia
  • Powierzchni kontaktu podczas uderzenia

Przykładowo ilość energii przekazana przy strzale z broni palnej jest znacznie większa niż przy upadku ciała ludzkiego. W obu sytuacjach różna jest także powierzchnia kontaktu. Ze względu na sposób i zakres ochrony uzyskiwany dzięki zastosowaniu odpowiednich przeszkleń konstrukcji okiennych, szyby zespolone można podzielić na trzy podstawowe kategorie:

  • Szyby bezpieczne
  • Szyby o podwyższonej odporności na włamanie
  • Szyby kuloodporne.

Szyby bezpieczne

szyby zespolone

Generalnie szyby pełniące tę funkcję mają w swojej oficjalnej nazwie „bezpieczne", co wynika z treści norm klasyfikacyjnych. W normie PN-EN 12150-1:2002 „Szkło w budownictwie - Termicznie hartowane bezpieczne szkło sodowo-wapniowo-krzemianowe - Część 1: Definicje i opis" podano tolerancję, płaskość, wykończenie obrzeży, fragmentację oraz fizyczne i mecha- niczne właściwości litego bezpiecznego szkła termicznie hartowanego, stosowanego w budownictwie. Natomiast w normie PN-EN ISO 12543-2:2000„ Szkło w budownictwie - Szkło warstwowe i bezpieczne szkło warstwowe - Bezpieczne szkło warstwowe" podano wymagania eksploatacyjne dotyczące bezpiecznego szkła warstwowego, tzw. szkła laminowanego. Podstawowym zadaniem szkła laminowanego jest ochrona osób przed przedmiotami przypadkowo uderzającymi w szklaną powierzchnię. Po uderzeniu szyba zachowuje stabilność. Przy mechanicznym przeciążeniu wskutek uderzenia szkło wprawdzie pęka, ale jego kawałki przytrzymuje folia PVB, a otwór pozostaje zamknięty. Norma klasy- fikacyjna PN-EN 356:2000 „Szkło w budownictwie - Szyby ochronne - Badania i klasyfikacja odporności na ręczny atak" ustanawia kilka klas ochronnego szkła bezpiecznego:

  • W klasach O 1; O 2; P 1 A chronią przed zranieniem przy rozbiciu szyby, utrudniają rozbicie szyby przy gwałtownym zamknięciu okna lub drzwi
  • W klasie P 2 A pełnią wszystkie powyższe funkcje, dodatkowo mogąc stanowić czasową ochronę przy próbie włamania bez przygotowania.

Szyby o podwyższonej odporności na włamanie

Szyby zespolone

Włamania i akty wandalizmu wiążą się często z próbą rozbicia szyby poprzez ciskanie mniejszymi lub większymi przedmiotami, z mniejszą lub większą siłą albo użyciem różnych narzędzi. Rzucane przedmioty oraz poziomy siły uderzenia, zostały opisane w przywo- łanej wcześniej normie PN-EN 356:2000 i symulują akty agresji, na jakie mogą być narażone przeszklone powierzchnie. Szyby ochronne o podwyższonej odporności na atak i włamanie zaliczane są do grupy szyb warstwowychi podobnie jak szyby bezpieczne, dzielą się na kilka określonych klas.

  •  W klasie P 3 A i P 4 A, utrudniają włamanie, mogą zastępować kraty o oczku 150 mm wykonane z drutu stalowego o średnicy 10 mm
  • W klasie P 5 A i P 6 B; utrudniają włamanie, mogą zastąpić okratowanie wyko- nane z prętów stalowych o średnicy 12 mm
  • W klasie P 7 B i P 8 B; utrudniają włamanie, mogą zastąpić okratowanie wykonane z prętów stalowych o średnicy 16 mm.

Szyby kuloodporne

 Podział i klasyfikacja szyb kuloodpornych wynika z treści normy PN-EN 1063:2002 „Szkło w budownictwie - Bezpieczne oszklenia - Badanie i klasy- fikacja odporności na uderzenie pocisku", w której przedstawiono wymagania i metody badań oraz klasyfikację kuloodporności szkła i układów szkło/tworzywo sztuczne. W związku ze zróżnicowaną wielkością powierzchni kontaktu w momencie uderzenia, a także z różnym poziomem energii przekazanej przez pocisk podczas uderzenia (broń myśliwska i broń palna krótka i długa), w normie PN-EN 1063 określono  siedem klas, uwzględniających rożny stopień ochrony. W odniesieniu do ochrony przed strzałami z broni palnej, norma PN-EN 1063 określa dodatkową kategorię szkła, której wyróżnikiem są litery „NS" (Non Split). Jego cechą charakterystyczną jest brak niebezpiecznych odłamków mogących powodować skaleczenia w momencie uderzenia pocisku. Pod pojęciem niebezpiecznych odłamków, mogących powodować skaleczenia, należy rozumieć wszelkie odłamki powstałe na skutek strzału, które przebijają aluminiową folię o grubości 0,02 mm i gęstości powierzchniowej 0,054 kg/m², umieszczoną w odległości 500 mm po przeciwległej stronie w stosunku do kierunku, skąd pada strzał.

Szyby zespolone, a wykorzystanie promieniowania słonecznego

Słońce, to darmowy grzejnik i żarówka. W dobie powszechnego oszczędzania energii, nowoczesne szyby zespolone posiadają właściwości umożliwiające maksymalne wykorzystanie zjawisk naturalnych do ogrzewania i oświetlania pomieszczeń.

Docierające do Ziemi promieniowanie słoneczne składa się w 3% z promieni ultrafioletowych (UV), w 55% z promieni podczerwonych (IR) oraz w 42% ze światła widzialnego. Te trzy składowe promieniowania słonecznego odpowiadają trzem zakresom długości fali. Długość fali promieniowania ultrafioletowego wynosi 0,28-0,38 μm*, widzialnego: 0,38-0,78 μm, a podczerwonego: 0,78-2,5 μm. Poniższy wykres przedstawia rozkład energetyczny promieniowania słonecznego w zależności od długości fali, między 0,3 a 2,5 μm (widmo), na powierzchni prostopadłej do kierunku padania promieni. Widmo to jest zgodne z definicjami zawartymi w normie PN-EN 410:2011 „Szkło w budownictwie - Określenie świetlnych i słonecznych właściwości oszklenia", w której podano metody określania świetlnych i słonecznych właściwości oszkleń stosowanych w budownictwie oraz z szeregiem znormalizowanych parametrów dotyczących powietrza i promieniowania rozproszonego.

Widmo promieniowania słonecznego według normy PN-EN 410

Szyby zespolone

Współczynnik promieniowania słonecznego g

Właściwość szkła związaną z wykorzystaniem energii promieniowania słonecznego określa całkowity współczynnik przepuszczalności energii g. Współczynnik ten wyraża stosunek całkowitej przepuszczalności energii szyby do padającej na nią energii słonecznej (w zakresie od 300 nanometrów do 2500 nanometrów). Wartość ta podaje jaka część energii promieniowania słoneczne- go padającego na szybę zostaje przepuszczona do wnętrza pomieszczenia.

Wartość współczynnika przepuszczalności energii g lub tzw. Solar Factor jednokomorowej szyby zespolonej, to procent całkowitej energii słonecznej (ciepła słonecznego) przepuszczanej przez szybę, składający się z sumy energii przepuszczanej bezpośrednio oraz energii absorbowanej przez szybę i reemitowanej do wnętrza pomieszczenia.

Szyby zespolone

Szyby zespolone są przedstawiane przez większość producentów i sprzedaw- ców głównie jako element ograniczania strat energii niezbędnej do ogrzewania pomieszczeń. To oczywiście prawda, ale koncentrowanie się wyłącznie na tym aspekcie powoduje, że bardzo rzadko prezentuje się nabywcom zagadnienia dotyczące korzyści płynących z wykorzystania promieniowania słonecznego przenikającego przez szybę do wnętrza pomieszczenia jako czynnika wpływa- jącego na poprawę bilansu energetyczny całego obiektu budowlanego, szczególnie w okresie sezonu grzewczego.

Bilans energetyczny, to straty cieplne (większe przy wyższych wartościach Ug), pomniejszone o przenikającą do pomieszczenia energię słoneczną, (im okno posiada wyższy współczynnik Solar Factor g tym zyski energii są większe). Bilans energetyczny jest dodatni, gdy ilość energii słonecznej docierającej do pomieszczenia jest większa niż straty cieplne.

Im wyższa procentowa wartość współczynnika przepuszczalności energii g tym większe pasywne zyski energii, tym bardziej pod wpływem słońca będą nagrzewać się pomieszczenia. W pełnym słońcu okno o wymiarach 100 cm x 150 cm może się zachowywać jak grzejnik o mocy 1.000 W. W sezonie grzew- czym na jeden metr kwadratowy południowo zorientowanej fasady budynku zlokalizowanego w Warszawie pada około 385 kWh energii, jest to ilość ciepła, którą można uzyskać ze spalenia mniej więcej 38 litrów oleju opałowego. Zimą, wykorzystanie energii słonecznej i ciepła szyb prowadzi wprost do oszczędności na kosztach ogrzewania, to dobra strona zjawiska. Wykorzystanie zjawiska przenikalności energii może mieć jednak i złe strony. Latem, wysoka przenikal- ność energii szyb może prowadzić do przegrzewania pomieszczeń i strat energii związanych z obniżaniem temperatury w pomieszczeniach, np. przy pomocy klimatyzatorów, to zła strona zjawiska.

Współczynnik przepuszczalności światła

Jedną z podstawowych funkcji każdego okna jest dostarczanie do pomieszczeń odpowiedniej ilości naturalnego światła. Ta właściwość okien zależy wyłącznie od parametrów technicznych szyb zespolonych, które są elementem konstruk- cji. Producenci szyb, dla każdego ich rodzaju, precyzyjnie określają współczynnik przepuszczalności światła Lt (Light transmission).

Współczynnik przepuszczalności światła Lt opisuje stosunek ilości światła słonecznego docierającego do szyby zespolonej, do ilości światła, która zostaje przez nią przepuszczona. Właściwość ta, określana  całkowitą przepuszczalno- ścią światła, podawana jest w procentach (%). Im wyższy procent przepuszcza- nego światła tym jaśniej będzie w pomieszczeniu.

Szyby zespolone

Ilość światła dziennego w pomieszczeniach ma podstawowe znaczenie dla zapewnienia odpowiedniego komfortu ich użytkowania. Kupując okna, należy zadbać o to, by nowa stolarka okienna charakteryzowała się możliwie jak najwyższym współczynnikiem przepuszczalności światła. Warto o tym pamiętać szczególnie wtedy, jeśli wybieramy okna z wielokomorowymi pakietami szyb zespolonych albo, gdy do ich wytworzenia wykorzystano szkło z powłokami niskoemisyjnym lub z dużym udziałem tlenków metali.

Poniżej, w tabeli, na podstawie materiałów firmy Glassolution przedstawiamy wartości współczynników g i Lt  dla kilku podstawowych złożeń pakietów szyb zespolonych tego producenta

 Szyby zespolone

Wpływ właściwości oszklenia na właściwości okien

Dobrana zgodnie z wymaganiami projektu lub życzeniem inwestora typ, masa, powłoka, gaz, instalacja albo uszczelnienie szyby zespolonej użytej jako element konstrukcji okiennej, wpływa bezpośrednio lub może wpływać na nastę- pujące właściwości eksploatacyjne okna specyfikowane przez normę PN-EN14351-1+A1:2010:

  • Substancje niebezpieczne
  • Właściwości akustyczne
  • Przenikalność cieplna
  • Właściwości związane z promieniowaniem - współczynnik promieniowania słonecznego g
  • Właściwości związane z promieniowaniem - przenikalność światła Lt
  • Siły operacyjne
  • Wytrzymałość mechaniczna
  • Kuloodporność
  • Odporność na wielokrotne otwieranie i zamykanie
  • Odporność na włamanie.

 

 

 




 

 

 

 

 

Dlaczego my?
98%pozytywnych
opinii
  • 20 lat doświadczenia na rynku
  • Oferta ponad 15000 produktów
  • zaufało nam już tysiące klientów
  • 98% zamówień dostarczonych w ciągu 48 h
czytaj dalej
Bezpieczne zakupy

simteq.pl, Warszawa 04-464, ul. Chełmżyńska 180, tel.: 022 51 52 111, fax: 022 51 52 112

e-commerce od best.net

Formularz kontaktowy
Imię: *
Nazwisko: *
E-mail: *
Telefon:
Numer zamówienia:
Wiadomość: