Realizacja obiektów nastręcza często trudności związane z oczekiwaniami użytkowników bądź wymaganiami stawianymi przez normy, które są w opozycji względem architektury projektu.
W przypadku budynków usytuowanych w rejonach o dużym natężeniu ruchu ulicznego albo w pobliżu lotnisk problemem jest zachowanie odpowiedniej izolacji akustycznej ścian zewnętrznych. Dla regionów o niskiej amplitudzie rocznych temperatur priorytetem jest izolacja termiczna. Zawsze konieczne jest uwzględnienie walorów estetycznych i założeń konstrukcyjnych. Powyższe zagadnienia stają się szczególnie istotne przy doborze właściwych zestawów szklanych do okien bądź szklenia ściany kurtynowej pod względem zastosowanego szkła, powłok, wypełnienia, foli czy samej konstrukcji zestawu.
Obecnie powszechnie stosuje się zestawy szyb zespolonych w wielu konfiguracjach. Szyba zespolona składa się z szyb lub ich pakietów, najczęściej w systemie dwu- bądź trójkomorowym, produkowanych ze szkła typu float (najpopularniejsze), ciągnionego, walcowanego.
Zastosowanie szyb komorowych zespolonych pozwala na znaczne zmniejszenie współczynnika przenikania ciepła U, a tym samym uzyskanie lepszej izolacji termicznej w obrębie szklenia. Wypełniając komory okna gazem o niskiej przewodniości cieplnej, możemy uzyskać odpowiedni stopień izolacyjności; stosowane jest suche powietrze lub gazy szlachetne (najczęściej argon, rzadziej ksenon bądź krypton).
Kolejnym krokiem w celu zmniejszenia strat ciepła jest zastosowanie powłok napylanych na szkło.
Często stosuje się powłoki niskoemisyjne (z tlenków metali szlachetnych) twardopo-włokowe i miękkopowłokowe. Szkło niskoemisyjne odbija promieniowanie cieplne długofalowe (podczerwone, emitowane m.in. przez grzejniki i źródła świtała) z powrotem do wnętrza domu. Do nakładania powłok niskoemisyjnych twardych stosuje się np. metodę pirolizy. Powłokę niskoemisyjną twardą nanosi się na powierzchnię wstęgi szkła wychodzącego z wanny w procesie on-line (w trakcie produkcji szkła) w wyniku czego powstają dwie warstwy, zewnętrzna funkcyjna oraz wewnętrzna – mającą na celu ochronę warstwy zewnętrznej przed dyfuzją jonów sodu ze szkła. Taka powłoka ma grubość ok. 380–400 nm. Powłoki twarde mogą być stosowane na zewnętrznej stronie szyby bądź jako pojedyncza szyba twardopowłokowa (ze względu na małą wrażliwość na czynniki atmosferyczne). Można też poddać szkło z powłoką dalszej obróbce, takiej jak hartowanie czy laminowanie. Powłoki niskoemisyjne miękkopowłokowe powstają najczęściej metodą magnetronowego napylania katodowego metali (np. srebra) i tlenków metali (np. cyny, cynku) systemem off-line, w wyniku czego powstaje wiele bardzo cienkich powłok o gr. ok. 1–40 nm tworzących warstwę o gr. ok. 95 nm. Szkło miękkopowłokowe można również hartować.
Dzięki powłokom niskoemisyjnym izolacyjność termiczna zestawów szybowych znacząco wzrasta, choć jednocześnie nieco maleje (o ok. 10%) przepuszczalność światła widzialnego.
Powłoki refleksyjne mają za zadanie zwiększenie odbicia światła padającego na powierzchnię szkła. Napylona na szkło bezbarwne albo barwione specjalna powłoka zabezpiecza pomieszczenia przed przegrzaniem i ogranicza jaskrawość oświetlenia, a także utrudnia dostrzeżenie, co się znajduje i dzieje we wnętrzu. Warstwa refleksyjna zmniejsza przejrzystość szyby, ale w przypadku powłok nowej generacji jest to mniej niż 30%. Warstwy refleksyjne o różnej barwie dają ciekawe efekty architektoniczne na elewacjach budynków. Przy zastosowaniu powłok miękkich istotne jest zachowanie neutralnej barwy światła po stronie wewnętrznej, zabarwienie po stronie zewnętrznej wynika z części spektrum odbitego światła.
© Marjan Veljanoski – Fotolia.com
Warto również wspomnieć, iż możliwy jest efekt odwrotny przy zastosowaniu napylonych warstw tlenków krzemu i tytanu tworzących powłokę antyrefleksyjną która znacznie większa przepuszczalności światła i daje bardzo mały współczynnik refleksyjności. Natomiast zastosowanie szkła absorpcyjnego (barwionego w masie) pozwala dodatkowo zniwelować poziom nagrzewania się wnętrz. W przypadku szyb z absorpcją promieniowania powyżej 50%, w celu uniknięcia pęknięć szkła w wyniku ewentualnej powierzchniowej różnicy temperatur, powinno się tafle poddać hartowaniu.
Izolację akustyczną (wyrażaną wskaźnikiem izolacyjności akustycznej właściwej – Rw) determinuje budowa całego zespolenia, jego skład oraz jakość wykonania. Pierwszym czynnikiem wpływającym na poziom hałasu przenikającego przez przegrodę jest powierzchnia i grubość tafli szkła (lub pakietów szkła). Zasadniczo mniejsza i grubsza szyba będzie lepszą przeszkodą dla fal dźwiękowych. Stopień izolacyjności zwiększa się poprzez dodanie kolejnych tafli, najlepiej o zmiennej grubości w celu tłumienia różnych częstotliwości, klejenia ich foliami (PVB, żywica dźwiękochłonna), oraz zastosowanie zwiększonej przestrzeni międzyszybowej (ramki dystansowej). Dla obiektów usytuowanych blisko np. autostrady czy lotniska konieczne jest zawsze indywidualne określenie wymaganej izolacyjności akustycznej przegrody zewnętrznej. Obecnie standardowe okna mają współczynnik Rw ok. 30 dB, ale okna o najwyższym poziomie redukcji hałasu mogą mieć nawet Rw równe 45 dB.
Zalety w zakresie izolacji pakietów szklanych, oprócz wspomnianych wcześnie elementów, podnosi wybór właściwych (tzw. ciepłych) ramek dystansowych umiejscowionych między taflami szkła. Zastosowanie ramek z tworzywa sztucznego z metalowym rdzeniem redukuje straty ciepła wynikające z powstawania mostka termicznego, co ma miejsce w przypadku metalowych ramek. Wkomponowany w absorber wilgoci osusza warstwy gazu wypełniającego przestrzeń międzyszybową, przede wszystkim zapobiegając wykraplaniu się pary wodnej. Ramki dystansowe na styku łączy się z szybą za pomocą butylu metodą „na gorąco”, a uszczelnia (w zależności od systemu) masą polisiarczkową bądź w przypadku odsłonięcia na działanie promieni UV – silikonową (np. fasady strukturalne).
Wymagania w zakresie ognioodporności stawiane przegrodom zewnętrznym spełniają zestawy szklane o klasach odporności ogniowej odpowiedniej do założeń projektowych, takich jak: obciążenie powierzchni oporowej nośnej (R), szczelności (E), izolacji cieplnej w czasie pożaru (I), zmniejszenia promieniowania (W) czy dymoszczelności (S). Klasa jest określana na podstawie badań próbek, podczas których potwierdzana jest ich wytrzymałość oceniana w minutach (temperatura powierzchni niewystawionej na działanie płomieni nie może wzrosnąć powyżej 140o C względem temperatury początkowej). I tak na przykład szkło ognioodporne klasy EI30 ma zakładaną wytrzymałość w warunkach pożaru przez 30 minut w zakresie szczelności dla płomieni i rozgrzanych gazów (E) oraz izolacji cieplnej (I). Do produkcji szyb zespolonych ze szkłem ognioodpornym używa się zwykle ramek dystansowych ze stali ocynkowanej lub aluminium.
Szkło ogniotrwałe jest zbudowane z wielu cienkich tafli o grubości zaledwie kilku milimetrów połączonych specjalną masą żelową wiążącą wodę uwalnianą w trakcie wzrostu temperatury i podczas pożaru tworzącą twardą zabezpieczającą powłokę. W przypadku przegród zewnętrznych, ze względu na szkodliwe działanie promieni UV na masę żelową, stosuje się od strony zewnętrznej folie PVB oraz powłoki niwelujące wpływ promieniowania. Czasem stosuje się zbrojenie tafli szkła (w procesie produkcyjnym między taflami) w celu utrzymania konstrukcji pomimo spękań powierzchni.
Często szczególnej wagi nabiera zabezpieczenie ludzi przed obrażeniami w przypadku rozbicia szyby. Szyby bezpieczne są stosowane np. w drzwiach balkonowych, świetlikach dachowych oraz przy bardzo dużych przeszkleniach. Szyby bezpieczne (np. szyba klasy P4 to dwie tafle szkła i cztery warstwy trudno rozciągliwej folii PVB) klasyfikujemy według ich odporności na rozbicie bądź przebicie (wg normy EN 356-P1A-P5A), zwiększonej odporności na ostrzał z broni palnej (wg normy PN EN 1063-S1-S7 – z dodatkowym wskaźnikiem S dla szyby odpryskowej i NS dla szyby bezodpryskowej) czy odporności na fale detonacyjne (wg normy PN EN 13541-D1-D3).
Stosowanie szyb zespolonych daje wiele korzyści w życiu codziennym i podczas użytkowania obiektów oraz możliwości adaptacji do specyficznych warunków. Można stosować np. powłoki samoczyszczące. Szyby z warstwą naniesioną przez napylenie hydrofobowe odznaczają się tym, że woda ich nie zwilża, a zabrudzenia do nich nie przywierają i można je bez trudu usuwać. Warstwa napylona hydrofilowo powoduje, że kropelki deszczu rozpływają się na szybie cienką warstwą. Z kolei napylanie fotokatalityczne dodatkowo skutkuje absorpcją promieni UV i rozdrobnieniem cząsteczek zanieczyszczeń na tak małe, że zmywa je deszcz.
Bernard Wiśniewski
kierownik robót Karmar S.A.
