Glaspol - Home
Właściwości i funkcje szkła

Można wyróżnić następujące podstawowe parametry nowoczesnego szkła budowlanego:

Ochrona przed hałasem

Ochrona przed hałasem to walka ze stopniem uciążliwości natężenia dźwięków w otoczeniu dla ludzkiego ucha. Nasze ucho można porównać do zaawansowanego przetwornika mechaniczno-elektrycznego. Mechaniczne zaburzenie, fala akustyczna, zostaje przez ludzkie ucho odebrane, wzmocnione i przetworzone na sygnał elektryczny interpretowany w odpowiedni sposób przez nasz mózg. Jakkolwiek przetwornik ten jest zaawansowany to nie jest on jednak doskonały. Na rysunku 1 pokazano charakterystykę ludzkiego ucha.

 
Rys.1. Charakterystyka ludzkiego ucha

Wyraźnie widać, że nasze ucho jest bardzo wrażliwe na częstotliwości dźwięku z przedziału 1000 – 5 000 Hz podczas gdy dźwięki o niskiej częstotliwości są słabo słyszalne. Ta cecha ludzkiego ucha została wykorzystana przy projektowaniu szyb chroniących przed hałasem. Każda przegroda stanowi przeszkodę dla złożonej fali akustycznej. Istnieje jednak taka częstotliwość dźwięku, której przegroda nie jest w stanie wytłumić (cecha materiału, częstotliwość koincydencji). Dla pojedynczej szyby o grubości 4 mm częstotliwość ta wynosi 3 250 Hz. Już jednak dla szyby grubszej np. 8 mm częstotliwość ta wynosi jedynie 1 575 Hz a dla tafli szkła o grubości 25mm częstotliwość koincydencji to tylko 512 Hz. Im grubsze tym lepsze. Wraz ze wzrostem grubości (masy) szkła obniża się wartość częstotliwości, która swobodnie przenika przez przegrodę. Niższa częstotliwość jest słabiej słyszana przez nasze ucho. Subiektywnie oceniany poziom hałasu spada.
Zastosowanie grubszych szyb, szyb asymetrycznych w rozwiązaniach zespolonych, nie zawsze wystarcza. W otoczeniu o wysokim natężeniu dźwięku często stosować trzeba szyby laminowane, wykonane z zastosowaniem specjalnych, wielowarstwowych folii akustycznych. Szyby takie jako grubsze w naturalny sposób obniżają częstotliwość przepuszczanych przez przegrodę dźwięków. Jednocześnie specjalna, akustyczna folia PVB znajdująca się pomiędzy zlaminowanymi taflami szkła działa jak przetwornik zamieniający zaburzenie mechaniczne na ciepło. W tablicy 1 pokazano przykłady szyb wraz z parametrem Rw tj. tłumieniem akustycznym

 

Tablica 1. Zestawienie tłumienia akustycznego Rw dla różnych rodzajów szyb

Ochrona przeciwsłoneczna

Promieniowanie słoneczne dociera do nas bardzo szerokim strumieniem fal o różnej długości. Wszystkie długości fal niosą energię (rys.2). Wnikająca do wnętrza budynku energia jest absorbowana przez ściany, sprzęty znajdujące się w pomieszczeniach. Rozgrzane w ten sposób ściany pomieszczeń, znajdujące się w nich wyposażenie, zaczynają wypromieniowywać skumulowaną energię. Promieniowanie to odbywa się w zakresie znacznie dłuższych fal, około 5 mikrometrów, dla których szkło stanowi barierę nie do przejścia. Energia zostaje uwięziona wewnątrz pomieszczenia, następuje jego przegrzanie => efekt cieplarniany. Zjawisko to powoduje konieczność instalowania potężnych i energochłonnych urządzeń klimatyzacyjnych a to z kolei znacznie podnosi koszty eksploatacji budynków

 

Rys.2. Rozkład energetyczny widma promieniowania słonecznego

Szkło przeciwsłoneczne ma za zadanie ograniczenie ilości energii słonecznej wnikającej do wnętrza budynków. Ograniczenie to powinno jednak następować w sposób przemyślany i ściśle kontrolowany. Nowoczesne szkła przeciwsłoneczne z powłokami selektywnymi pozwalają kontrolować ten proces. Dzięki specjalnej kompozycji powłok nakładanych w kilku warstwach metodą próżniowego napylania katodowego do wnętrza pomieszczeń wpuszczane są znaczne ilości fal o długości z przedziału 0,38-0,78 mikrometra (część widzialna – światło) podczas gdy wysokoenergetyczne frakcje z obszaru podczerwieni są skutecznie blokowane przez szybę. W ten sposób znakomicie zostaje ograniczone zjawisko przegrzewania pomieszczeń przy jednoczesnym zapewnieniu ich wysokiego doświetlenia.
W tablicy 2 przedstawiono zestawienie różnego typu elewacyjnych szyb zespolonych.

 

Tablica 2. Przykładowe elewacyjne szyby zespolone (Tl – transmisja światła, RLext – zewnętrzne odbicie światła, RLint-
wewnętrzne odbicie światła, TE-transmisja energii, REext- zewnętrzne odbicie energii, g- część całkowitej, docierającej energii słonecznej przenikająca przez przegrodę)


Na szczególną uwagę zasługują szyby typu Climaplus wyposażone w selektywne powłoki typy SKN. Zapewniają one bardzo dobre doświetlenie pomieszczeń (TL powyżej 50%) przy znakomitym zredukowaniu ilości energii wnikającej do wnętrza budynku (nawet o 73%). Efekt ten został uzyskany dzięki specjalnej kompozycji naniesionych na te szyby powłok, które nie stanowią istotnej zapory dla fal promieniowania słonecznego z przedziału 0,38-0,78 mikrometra będąc jednocześnie solidną zaporą dla wysokoenergetycznych fal z obszaru podczerwieni.



Ochrona przed utratą ciepła

Pierwsze szyby zespolone stosowane w budownictwie na początku lat dziewięćdziesiątych posiadały współczynnik transmisji ciepła na poziomie 3W/m2K. Oznacza to, że przez 1 m2 takiej szyby „uciekało” z pomieszczenia ciepło w ilości 3 Watt przy różnicy temperatur na zewnątrz i wewnątrz pomieszczenia w wysokości 1K. Tak znaczne straty ciepła wymagały intensywnego, kosztownego dogrzewania budynków, szczególnie w naszej strefie klimatycznej.
Z przeprowadzonych ostatnio badań wynika, że za blisko 80% emisji CO2 odpowiada przemysł energetyczny, produkcja energii. Blisko 40% wyprodukowanej energii wykorzystywanej jest w procesie eksploatacji budynków (ogrzewanie, klimatyzacja, oświetlenie). Walka zatem z utratą ciepła poprzez zewnętrzne ściany (elewacje) budynków jest absolutnym priorytetem.
Nowoczesne szyby zespolone pozwalają rozwiązać ten problem. Ograniczają one zapotrzebowanie na energię potrzebną do doświetlenia budynków. Szkło, jako materiał przezierny, dostarcza do wnętrza budynku naturalne, bezpłatne światło. Zaprezentowane w poprzednim rozdziale szkła przeciwsłoneczne z powłokami selektywnymi ograniczają w znakomity sposób przegrzewanie pomieszczeń i tym samym ograniczają zapotrzebowanie na energię dla potężnych systemów klimatyzacyjnych. Wreszcie postęp techniczny i technologiczny umożliwia dzisiaj wprowadzenie do omawianych wcześniej szyb elewacyjnych kolejnych, niskoemisyjnych powłok. Dzięki temu można już dzisiaj produkować zestawy, dla których współczynnik transmisji ciepła został zredukowany z 3W/m2K do 0,42W/m2K.


Szkło samoczyszczące

Kosztem rozwoju, który niestety ponosimy, jest zanieczyszczenie środowiska. Zjawisko to jest szczególnie uciążliwe w rejonach zurbanizowanych, przemysłowych z mocno rozbudowaną siecią dróg i dużym natężeniem ruchu. Zanieczyszczenia emitowane do atmosfery osiadają m.in. na elewacjach budynków. Powstaje problem ich konserwacji, mycia. Z jednej strony jest to źródłem kolejnych zanieczyszczeń (używane do mycia detergenty) a z drugiej podnosi to koszty eksploatacji wysokich, przeszklonych budynków.
Nowoczesne szkło elewacyjne ma i na tym polu wiele do zaoferowania. Omawiane w poprzednich rozdziałach szkło elewacyjne może być wyposażone w kolejną, bardzo trwałą powłokę, powłokę BIOCLEAN nadającą szkłu cechy samoczyszczące. Dzięki naniesieniu na zewnętrzną powierzchnię tafli szkła elewacyjnego w procesie pyrolizy warstwy dwutlenku tytanu szkło nabywa cech fotokatalitycznych i hydrofilnych.
Dzięki własnościom fotokatalitycznym, na skutek oddziaływania promieni UV nagromadzone na powierzchni szkła zanieczyszczenia organiczne ulegają dekompozycji a zabrudzenia mineralne tracą swoją przyczepność. Uzyskana dzięki powłoce TiO2 hydrofilność powoduje, że tak „osłabione” zanieczyszczenia zostają z łatwością zmyte z powierzchni szyb na skutek naturalnych opadów atmosferycznych, deszczu. Na rysunku 3 przedstawiono efekt zastosowania powłoki BIOCLEAN.

 



Rys.3. Efekt działania powłoki samoczyszczącej BIOCLEAN



Szkło z odpornością ogniową (przykład nowoczesnego szkła multifunkcyjnego)

Przepisy przeciwpożarowe nakazują projektantom stosowanie odpowiednich materiałów i konstrukcji na ściany zewnętrzne i wewnętrzne projektowanych budynków. Najistotniejszym aktem prawnym w budownictwie jest Ustawa Prawo budowlane z 7 lipca 1994 r. (Dz. U. z 2003 nr 207 poz. 2016 z późn. zm.). Jednym z aktów wykonawczych do niego jest Rozporządzenie Ministra Infrastruktury „W sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie" z 12 kwietnia 2002 r. (Dz.U. z 2002 r. nr 75 poz. 690.) Treść § 2 powyższego Rozporządzenia jasno określa dla jakich budynków należy je stosować. § 2. 1. stanowi: Przepisy rozporządzenia stosuje się przy projektowaniu i budowie, w tym także odbudowie, rozbudowie, nadbudowie, przebudowie oraz przy zmianie sposobu użytkowania budynków oraz budowli nadziemnych i podziemnych spełniających funkcje użytkowe budynków, a także do związanych z nimi urządzeń budowlanych.
Rozporządzenie precyzuje wszystkie podstawowe warunki techniczne, jakie musi spełniać budynek zarówno nowo projektowany, jak i istniejący. Dział VI jest w pełni poświęcony zagadnieniom ochrony ppoż., który określa: podział budynków na odpowiednie kategorie; definicje wszystkich pojęć; parametry stref pożarowych; odporność pożarową budynku; odporność ogniową elementów budynku; drogi ewakuacyjne, ich podział i wielkości; wystrój wnętrz; odległości od innych budynków i umiejscowienie na działce budowlanej.
Rozporządzenie MSWiA "W sprawie uzgadniania projektu budowlanego pod względem ochrony przeciwpożarowej" z 16 czerwca 2003 r. (Dz.U. 2003 Nr 121 poz. 1137) określa tryb i zasady uzgadniania projektu budowlanego pod względem ochrony przeciwpożarowej.§2 stanowi:
Projekt budowlany obiektu budowlanego, w stosunku do którego Państwowa Straż Pożarna zgodnie z przepisami prawa budowlanego ma prawo zająć stanowisko przed przystąpieniem do użytkowania obiektu, wymaga uzgodnienia pod względem ochrony przeciwpożarowej, w celu potwierdzenia zgodności zawartych w nim rozwiązań z wymogami ochrony przeciwpożarowej; § 4 dokładnie określa zakres i zasady uzgadniania projektu budowlanego. Uzgodnienia wymagają następujące projekty budowlane:

  1. Budynku zawierającego strefę pożarową zakwalifikowaną do kategorii zagrożenia ludzi ZL I lub ZL II;
  2. Budynku należącego do grupy wysokości: średniowysokie, wysokie lub wysokościowe, zawierającego strefę pożarową zakwalifikowaną do kategorii zagrożenia ludzi ZL III, ZL IV lub ZL V;
  3. Budynku niskiego zawierającego strefę pożarową o powierzchni przekraczającej 1000 m2, zakwalifikowaną do kategorii zagrożenia ludzi ZL III, obejmującą kondygnację nadziemną inną niż pierwsza;
  4. Budynku niskiego zawierającego strefę pożarową zakwalifikowaną do kategorii zagrożenia ludzi ZL V i mającego ponad 50 miejsc noclegowych;
  5. Obiektu budowlanego innego niż budynek, przeznaczonego do użyteczności publicznej lub zamieszkania zbiorowego, w którym przewiduje się możliwość jednoczesnego przebywania w strefie pożarowej ponad 50 osób na powierzchni do 2000 m2;
  6. Budynku zawierającego strefę pożarową produkcyjną lub magazynową, wolno stojącego urządzenia technologicznego lub zbiornika poza budynkami oraz placu składowe albo wiaty, jeżeli zachodzi co najmniej jeden z następujących warunków:
    - strefa pożarowa produkcyjna lub magazynowa wymienionych obiektów budowlanych ma powierzchnię przekraczającą 1'000 m2 oraz gęstość obciążenia ogniowego przekraczającą 500 MJ/m2;
    - występuje zagrożenie wybuchem;
  7. Garażu wielopoziomowego;
  8. Obiektu budowlanego objętego obowiązkiem wykonania systemu sygnalizacji pożaru lub stałych urządzeń gaśniczych;
  9. Parkingu dla pojazdów przewożących ładunki niebezpieczne;
  10. Przeciwpożarowego zbiornika wodnego oraz stanowiska czerpania wody do celów przeciwpożarowych;
  11. Tunelu o długości ponad 100 m.

W przypadku rozbudowy lub przebudowy obiektu budowlanego, o którym mowa powyżej, uzgodnienie jest wymagane, gdy ze względu na charakter lub rozmiar robót jest niezbędne sporządzenie projektu budowlanego. Nie dotyczy to projektów budowlanych obiektów na terenach zamkniętych.

W zależności od przeznaczenia, usytuowania, potencjału ogniowego ściany i ścianki muszą spełniać określone wymagania. Nowoczesne, produkowane od czerwca br. w GLASSOLUTIONS (jedyna tego typu produkcja w tej części Europy) szyby z odpornością ogniową są w stanie sprostać restrykcyjnym wymaganiom p.poż. Jednocześnie szyby te, w zalezności od potrzeb, chronią przed hałasem, promieniowaniem słonecznym, utratą ciepła a także są szybami samoczyszczącymi.
W zależności czy chcemy chronić przed dymem i otwartym ogniem, czy też przed temperaturą stosujemy szyby w klasie E, EW oraz EI. Na rysunku 4 przedstawiono poglądową systematykę szyb z odpornością ogniową produkcji Glaspol Saint-Gobain.

 

Rys.4. Zestawienie i charakterystyka klas odporności ogniowej oraz produktów Vetrotech Saint-Gobain


Klasa odporności ogniowej E stosowana jest w obiektach, które muszą spełniać wymogi w zakresie szczelności ogniowej – zapobiegania rozprzestrzenianiu się płomieni i gorących gazów przez określoną ilość minut.
Szkło ognioochronne marki PYROSWISS w klasie E30 uzyskuje cechy ogniochronne dzięki obróbce mechanicznej oraz specjalnemu procesowi hartowania. Odporność ogniowa szkła wynika bezpośrednio z właściwości szyby. Wszystkie wykonane formatki poddawane są testowi HST (Heat Soak Test), który eliminuje z dalszej produkcji szkło o zbyt dużych, krytycznych wtrąceniach siarczku niklawego (ryzyko samoistnego pekania). W razie pożaru PYROSWISS stanowi barierę dla dymu, płomieni i toksycznych gazów, tafla pozostaje przezierna, można bezpiecznie prowadzić ewakuację ludzi.
Klasa odporności ogniowej EW spełnia kryteria szczelności ogniowej klasy E dodatkowo redukując promieniowanie cieplne (W).
Szkło ognioochronne marki VETROFLAM w klasie EW30-60 podobnie jak PYROSWISS uzyskuje cechy ogniochronne dzięki obróbce mechanicznej oraz specjalnemu procesowi hartowania. Dodatkowo w celu redukcji promieniowania cieplnego szkło posiada powłokę złożoną ze specjalnych tlenków metali. W przypadku pożaru szkło stanowi barierę dla dymu, płomieni i toksycznych gazów, tafla pozostaje przezierna i nie ulega uszkodzeniu, zredukowany zostaje efekt promieniowania cieplnego - można bezpiecznie przeprowadzić ewakuację ludzi.
Klasa odporności ogniowej EI stosowna jest w obiektach, które muszą spełniać wymogi w zakresie szczelności ogniowej (E) oraz szczelności termicznej (I). W przypadku pożaru przyrost temperatury na mierzony na szybie przeciwnej do strony ognia nie może być większy niż 140°C.
Szkło ognioochronne marki CONTRAFLAM oraz SWISSFLAM uzyskuje cechy ognioochronne dzięki jednej lub więcej warstw masy ognioochronnej (żelu) znajdującego się w konstrukcji szklanej, która ma charakter nośny. Podczas pożaru szyba szyba nośna usytuowana do strony ognia pęka, po czym następuje matowienie i rozprężanie żelu. Tak powstała konstrukcja wytrzymuje zakładaną ilość minut stanowiąc szczelną barierę dla ognia, dymu oraz temperatury.
Wymagania architektów oraz inwestorów zmuszają producentów szkła budowlanego do nieustannych poszukiwań dodatkowych funkcji szkła, które mogłyby znaleźć zastosowanie w danym rodzaju przeszklenia ognioochronnego. Dla przegród ogniowych, bardzo często spotykamy dodatkowe wymogi dotyczące parametrów spektrofotometrycznych i energetycznych tj. obniżonej emisji energii słonecznej, określonego koloru szyby i związanego nim stopnia refleksyjności, czy też zwiększonej izolacyjności termicznej zestawów. Pojawiają się również inne oczekiwane parametry szyb, związane z określeniem klasy bezpieczeństwa, czy też podwyższonej ochrony przed hałasem. Do w/w cech produktu dochodzą wymagania statyczne związane bezpośrednio w wielkością przegrody oraz miejscem zastosowania danego rodzaju szklenia np. fasady, czy świetliki dachowe.

 

Tablica 3. Budowa oraz parametry spektrofotometryczne i energetyczne specjalnie skonfigurowanego zestawu szyby zespolonej z przeznaczeniem na szklenie świetlika dachowego w klasie odporności ogniowej EI60


W tablicy znajdziemy przykład wielofunkcyjnego rozwiązania przegrody ogniowej znajdującej zastosowanie na trudno dostępnym świetliku dachowym. Rozwiązanie oparte jest na modyfikacji standardowej szyby CONTRAFLAM EI60. Oprócz głównego parametru ochrony przeciwpożarowej w klasie EI60, znajdziemy tu szereg dodatkowych funkcji jak: samooczyszczenie (powłoka BIOCLEAN), ochrona przeciwsłoneczna oraz izolacja termiczna (powłoka COOL LITE SKN165), bezpieczeństwo i ochrona przed hałasem (laminat wykonany na foliach Silence). Na podkreślenie zasługuje bardzo wysoka dźwiękochłonność opisywanego zestawu Rw na poziomie 50 dB; wysoka przezierność Lt = 49,4% zestawu przy jednoczesnej niskiej emisji energii słonecznej do środka budynku Solar Factor = 0,29 (wg EN410), bardzo niski współczynnik izolacyjności termicznej U = 1,03 W/m2K (wg EN673). Konfiguracja szyb oparta na laminatach zapewnia bezpieczeństwo zestawu (odporność na uderzenie wahadłem 1(B)1/1(B1)) oraz możliwość montażu szkła w pozycji horyzontalnej na świetliku dachowym. W omawianej konstrukcji laminaty zastosowano zarówno na szybie zewnętrznej STADIP 66.2 SI BIOCLEAN/COOL - LITE SKN165, jak szybie wewnętrznej CONTRAFLAM EI60 STADIP 66.2SI. W obu przypadkach laminaty zbudowane są na bazie folii PVB(polyvinyl butyral) o dodatkowych właściwościach akustycznych. Funkcja samooczyszczenia zapewniona jest przez zastosowanie na zewnętrznej stronie zestawu specjalnej powłoki SGG Bioclean. 
Tablica 4 ilustruje właściwości spektrofotometryczne zestawu. Przedstawiona jest transmisja oraz odbicie zewnętrzne i wewnętrzne różnych typów promieniowania. Wartym podkreślenia jest fakt, że użyte w konstrukcji zestawu laminaty z folią PVB całkowicie uniemożliwiają transmisję promieniowania UV.





Tablica 4. Rozkład spektrofotometryczny długości fal promieniowania ultrafioletowego, podczerwonego oraz światła widzialnego
zestawu szyby zespolonej z przeznaczeniem na szklenie świetlika dachowego w klasie odporności ogniowej EI60