Često kroz prozore gledamo i ne primećujući ih, zanemarujući njihovu svakodnevnu ulogu našeg zaštitnika od kiša, snega, hladnog i toplog vremena, pružajući nam obilje prirodne svetlosti koja nam ulepšava domove. Od naših prozora zaista očekujemo mnogo i oni nam uistinu to i pružaju.
Prvo, hajde da pogledamo šta se to sve očekuje od prozora: Oni nam obezbeđuju pogled ka spolja – bez obzira da li je to mećava tokom hladnog zimskog jutra ili prikaz dece kako se igraju u dvorištu tokom leta. Oni blokiraju beg toplote i sprečavaju kondenzaciju na staklu. Oni sprečavaju prodor kiše.
Na južnoj strani naših domova, posebno u hladnijim klimatskim uslovima, često se od prozora očekuje da prenesu korisnu solarnu toplotu, pomažući nam da zagrejemo domove. Ipak, u toplokom klimatskim uslovima – i često na zapadnim i istočnim strana naših kuča u više severnijim klimama – želimo da prozori blokiraju ulazak neželjenog sunčevog zagrevanja.
Od prozora se uglavnom očekuje da nam obezbede ventilaciju, omogućavajući nam da ih otvorimo i pustimo svež vazduh da kanališe u našim domovima – ipak, mi takođe želimo od istih prozora da budu hermetički izolovani kada su zatvoreni i da ne puštaju prodor hladnih zismkih vetrova.
Prozori često moraju da imaju komarnike koji ne dozvoljavaju ulazak insektima u kući i imaju druge elemente koji blokiraju sunčevu svetlost ili dodatno smanjuju gubitak toplote (roletne, tende, žaluzine…). Neki prozori takođe moraju da obezbede izlaz u slučaju požara.
Sve ovo, plus da su još izdržljivi, dugotrajni, laki za održavanje, atraktivni i, da, pristupačni. Kako prozori mogu da urade sve ovo? Oni to rade zahvaljujući nekim genijalnim tehnologijama i karakteristikama njihovog dizajna. Naglasićemo neke od najvažnijih karakteristika ispod.
Transparentnost i optička jasnoća
Iako su mali prozori (30 puta 30 santimetara) postavljani u kućama iz 18. veka svakako atraktivni, i cenjeni, oni nam ne pružaju sjajan pogled. Ručno duvano i valjano staklo iskrivljuje pogled. Polirana staklena ploča, razvijena pre nekih 100 godina, pruža bolju vidljivost, ali je bila veoma skupa.
Prava revolucija je došla u pedesetim godina prošlog veka sa razvojem plutajućeg stakla, u kome se istopljeno staklo izliva na sloju istopljenog kalaja. Proizvodni proces izgleda otprilike ovako: istopljeno staklo se usporeno izliva iz peći od 500 tona koja se greje pomoću masivnih mlazeva zagrejanog prirodnog gasa na istopljeni kalaj, i zatim se pomera oko 300 metara duž trake gde se staklene ploče od 3,6 metara polako hlade i seku u pojedinačne ploče sa kojima se lakše upravlja. Istopljeni kalaj obezbeđuje glatku površinu i proizvodi veoma transparentno staklo bez distorzija, gde poliranje nije potrebno.
Razni premazi na staklu i aditivi u staklu utiču prozračnost vidljive svetlosti. U toplijim klimama, uobičajeno je da staklo bude ili obojeno ili da ima nisko emisive premaze koje blokiraju sunčevu svetlost. Ovi prozori koji kontrolišu količinu sunca mogu značajno da umanje vidljivost kroz njih – kao i da promene spoljašnji izgled objekta.
U poslovnim zgradama, gde su zatamljena stakla dugo dominirala, postalo je sve popularnije korišćenje ultra jasnog stakla sa niskim sadržajem gvožđa koje obezbeđuje staklo koje je još transparentnije od standardnog.
Višeslojno staklo
Prva strategija smanjenja gubitka toplote kroz prozore je bila dodavanje još jednog sloja stakla. Ovo je prvi put urađeno sa prozorima koji su bili pod udarima oluja pre više od 200 godina. Najosnovniji olujni prozori, mogu biti postavljeni na jesen i uklonjeni na proleće; danas su uobičajeni trostruki prozori sa upravljivim krilima i roletnama.
Ali, počevši od 1940-tih i 50-tih, proizvođači su počeli da proizvode izolovane-staklene jedinice (IGU – insulated-glass units) sa dva sloja stakla koji su razdvojeni vazdušnim prostorom. Ponekad se nazivaju termopanskim staklom (Thermopane glass), što je ime kompanije Libby Owens Ford (LOF) koje je korišćeno za taj tip stakla kada je uvedeno na tržište Sjedinjenih Američkih Država 50-tih godina.
Dok jedan sloj sa 3mm debelim staklom izoluje oko R-1, dva sloja razdvojena vazdišnim prostorom izoluju oko R-2, duplirajući izolaciju. Skoro celokupna izolaciona vrednost je postignuta zbog vazdušnog prostora, a ne samog stakla. Čak i sa staklom, R-1 je se obezbeđuje gotovo u potpunosti sa stajaćim vazduhom na obe strane stakla.
Prvobitno termopansko staklo kompanije LOF je imalo zavarene staklene ivice, tako da je zaptivanje bilo izuzetno dobro. Mnogi od termopanskih prozora koji su postavljeni pre više od 50 godina i dalje funkcionišu normalno.
Ostali proizvođači stakla su koristili odstojnike i organske zaptivne smese za postizanje vazdušnog prostora između slojeva stakla, i ovaj pristup je na kraju prevagnuo. Danas, praktično svako IGU staklo se pravi korišćenjem odstojnika – obično od aluminijuma, ali ponekad i od nerđajućeg čelika, butil gume ili silikona – koji se održavaju u mestu i zapečaćuju sa veoma trajnim zaptivačima.
Sedamdesetih godina prošlog veka, proizvođači su pokušali da dodaju treći sloj stakla koji bi dodatno povećao izolacionu vrednost. Ovo je povećalo R-vrednost (u centru stakla) na oko R-3. Američki proizvođači su uglavnom imali problema sa ovim pristupom, jer kako su povećali težinu prozora oni nisu adekvatno ojačali okvire i opremu. Problem je usledio, a industrija je polako počela da zazire od troslojnih prozora.
U Evropi, međutim, troslojni prozori su postali veoma uobičajeni. Ono što je iznenađujuću jeste činjenica da su u Švedskoj troslojni prozori efektivno bili zahtevani propisima od 1976. godine. Prosto ne možete videti nove prozore u švedskoj koji nisu troslojno zastakljeni.
Deblji vezdušni prostor
Kako je pritisak ka obezbeđivanju bolje izolovanih prozora rastao 1970-tih godina, proizvođači su povećali debljinu vazdušnog prostora sa 6,5mm na 13mm. Ova promena može doneti dramatično poboljšanje energetske efikasnosti – do 40% u nekim slučajevima – bez mnogo dodatnih troškova. Efikasnost se postiže zbog toga što se manji protok toplote dešava preko gasno-fazne provodljivosti – jedan od načina protoka toplote kroz prozore.
Optimalna debljina vazdušnog prostora je oko 13 milimetara. Ako je prostor deblji od toga, još jedan način prenosa toplote – konvekcija – počinje da povećava prenos toplote. Ovo se dešava zato što se konvekcijske petlje stvaraju u vazdušnom prostoru. Pronalaženje optimalne debljine vezdušnog prostora znači pronalaženje ravnoteže između gasno-fazne provodljivosti i konvekcije.
Potražnja za debljim vazdušnim prostorom, nažalost, dovela je do propasti onih prozora sa zavarenim ivicama koje je kompanija LOF proizvodila. Sa debljim vazdušnim prostorima, napori na ivicama stakla se povećavaju i termičko širenje i skupljanje izazivaju lomljenje stakla.
Izvor: buildinggreen
