Treći deo: Kako odnos radijacije, svetlosti i boje utiče na toplotnu provodljivost stakla?

To su stakla obojena (bronza, siva, zelena, plava) dodavanjem metalnih oksida. Zavisno od boje i debljine stakla, solarni faktor se menja između 40% i 80%. Ovaj tip stakla apsorbuje jedan deo energije solarne radijacije (zračenja) pre emitovanja nazad u unutrašnjost i spoljašnjost.

Količina energije emitovana spolja i unutra zavisi od brzine vetra i odgovarajućih spoljnih i unutrašnjih temperatura vazduha.

Radi odbacivanja toplote zračenja ka vani što je moguće efikasnije, apsorpciona stakla moraju biti instalirana što bliže prednjem delu fasade.

Apsorbovana toplota može lakše izaći i nivo zračenja (radijacije) u unutrašnjosti je niži. Apsorpciona stakla sve manje imaju koristiti kao solarno kontrolno staklo, pošto su tehnike primene prevlaka napredovale i proizvode se stakla sa prevlakama sa visokim karakteristikama. Na slici 17 dat je prikaz apsorpcionog stakla.

Možda Vas zanima:

Kako odabrati dizajn i boje za prozore i vrata Drugi deo: Kako odnos radijacije, svetlosti i boje utiče na toplotnu provodljivost stakla? Kako odnos radijacije, svetlosti i boje utiče na toplotnu provodljivost stakla? Kako staklo utiče na zvučnu izolaciju?

Apsorpciona stakla se greju mnogo brže nego konvencionalna stakla. Neke studije su analizirale provođenje rizika loma uzrokovanog termalnim naponima.

• staklo sa prevlakom

To je staklo koje reflektuje deo incidentne solarne energije. Postoji nekoliko tipova prevlaka:

• Prevlake od metalnih oksida zasnovane na pirolitičkim prevlakama na prozirnom ili obojenom staklu na liniji za proizvodnju stakla. One se primenjuju na poziciji 1 ili 2 na jednostrukom i dvostrukom zastakljenju.
• Metalna ili prevlaka od metalnog oksida, zasnovana na vakuum prevlakama. Pošto su ove prevlake više lomljive u poređenju sa pirolitičkim prevlakama, one se koriste na položaju 2 ili 3 (zavisno od tipa) i moraju se primeniti u unutrašnjosti dvostruko izolacione jedinice. Takva stakla su raspoloživa u širokoj oblasti boja. Kao i za apsopciona stakla, evidentan je problem toplotnog loma, na koji treba obratiti pažnju. Provedene su brojne studije vezane za rizik toplotnog loma usled toplotnih napona.

Napomena:

• Veoma je važno korišćenje istog tipa ostakljenja (debljina, boja, prevlaka itd.) jedna do druge, tako se obezbeđuje uniforman izgled fasada
• Staklo sa prevlakom reflektuje svetlost sa svetlih površina. Kada je napolju tama i kada se koristi veštačka svetlost, ova svetlost će biti reflektovana u zgradi i neće se duže moći gledati napolje.

Na slici 18 je prikazano staklo sa prevlakom.

Spandrel – Neprozirni paneli

Spandreli se koriste da maskiraju tamne sekcije i strukturalne elemente fasade. Koriste se u sprezi sa providnim ostakljenjem, oni daju rast, „zid zavese” fasada. Zavisno od proizvoda i korišćene boje, oni ili kompletiraju harmoniju ili ostvaruju efekat kontrasta.

Sa estetske tačke gledišta, izbor spandrela je najpodesniji za delimično vidljivo ostakljenje i nije uvek lak njegov izbor. Preporučuje se arhitektama, vlasnicima i profesionalcima za staklo da rade zajedno prilikom izbora odgovarajućeg rešenja, koristeći uzorke i prototipe.

Na raspolaganju postoje različiti tipovi spandrela:

• Jednostruki panel, emajlirano staklo: ovo je providno ili obojeno staklo ili staklo sa pirolitičkom prevlakom, koja je prevučena emajlom i toplotno ojačana (kaljeno) – Colorbel raspoloživ zavisno od zemlje,
• Izolaciono staklo emajlirano na poziciji 4 (Colorbel raspoloživ zavisno od zemlje),
• Kutija za senjenje: ovo je spandrel napravljen od providnog stakla koje je kombinovano sa neprovidnom podlogom (metalna ploča, itd.) radi proizvodnje neprovidne sekcije u harmoniji sa zgradom.

Osim izvršenih preliminarnih studija, spandreli su toplotno očvrsnuti (sporije hlađenje) ili toplotno ojačani (kaljeno).

Za spandrele u izolacionom ostakljenju, definisan je položaj ispred strukture građevine izvan betona ili izolacionog materijala. Toplotna studija je zahtevala da se ustanovi trajnost ostakljenja.

Rizik od loma usled termalnih napona

Lom uzrokovan toplotnim naponima javlja se ako je temperaturna razlika između dve površine sporo hlađenog stakla izuzetno velika.

Ako temperatura stakla raste, staklo se širi. Ovaj proces ne uzrokuje teškoće ako je temperatura uniformna kroz ostakljenje. Suprotno, ako deo ostakljenja ostaje hladan, to će sprečiti da se pregrejana sekcija slobodno širi. Ovo uzrokuje porast napona istezanja, koji mogu prevazilaziti dozvoljeni nivo napona u staklu. Ako postoji rizik od ovog događaja, staklo mora biti kaljeno ili termički ojačano.

Preliminarne studije pokazuju da spandrel mora biti kaljen ili toplotno ojačan. Osnovni izvori toplote, koji mogu ugroziti staklene konstrukcije su: sunce, sistemi za grejanje i požar.

Kada je izloženo dejstvu toplote, staklo se širi, pri čemu se lokalno dejstvo veoma brzo širi na celo zastakljenje. Najveći naponi usled dejstva toplote će se javiti na ivicama stakla zbog:

• Ivica stakla kod linijskog oslanjanja upuštena u žleb, tako da ostaje hladnija od ostatka panela ili usled pritiska aluminijumske konstrukcije. Na ivicama se javljaju manje deformacije, koje mogu predstavljati slaba mesta panela i početne tačke za pucanje ivica, naročito pri direktnom kontaktu stakla sa aluminijumskom konstrukcijom.

Male deformacije ivica stakla mogu se pojaviti:

• usled mehaničkih oštećenja, prilikom rezanja,
• u toku proizvodnje, zbog pojave jedva vidljivih pukotina,
• zbog prisustva nečistoća u unutrašnjosti.

Za razliku od drugih naprslina na staklu, one usled temperaturnih promena se identifikuju pojavom na ivicama i to pod uglom od 90° prema obema stranama staklenog panela.

Usled temperaturnih promena javljaju se tri najčešća oblika pukotina, kako je pokazano na slici 19.

Veliki broj faktora utiče na pojavu neželjenih temperaturnih udara kod konstrukcija od stakla, a to su:

• orijentacija prema stranama sveta, odnosno uticaj direktnog sunčevog zračenja,
• hladno vreme, naročito noću (spolja hladno, a unutra toplo),
• lokacija grejnih tela (direktno toplotno zračenje na staklu),
• položaj elemenata za zasenčenje, nemogućnost prirodne ventilacije između stakla i senila,
• neravnomerna izloženost ostakljenog elementa solarnom zračenju (deo elementa direktno izložen, a drugi deo je u konstantnoj senci).

Razlika u temperaturi od 60°C će prouzrokovati lom kaljenog stakla.

• direktan kontakt sa drugim materijalima konstrukcije, npr. koeficijent toplotnog širenja stakla je mnogo niži nego kod čelika 9,2 x 10–6 prema 12 x 10–6,
• povećane dimenzije stakla izazivaju i veće dilatacije usled temperaturnih promena.

Osnovne mere zaštite od sprečavanja neželjenih efekata toplotnih uticaja su:

• pravilno projektovanje termičkih dilatacija, odnosno detalja veze, koji ih uzimaju u obzir,
• pravilno konstruisanje detalja veza, oslonaca kako bi se obezbedilo adekvatno pomeranje usled različitog termičkog širenja materijala,
• primena toplotno obrađenog stakla (kaljenog ili polukaljenog),
• pravilno sečenje staklenih panela i zaštita ivica prilikom uskladištenja i transporta,
• provetravanje prostora između stakla i elemenata za senčenje, ostakljenjem minimalnog rastojanja 5 cm,
• kaljenje reflektujućeg, niskoemisionog, emajliranog i stakla sa štampom,
• za staklo debljine manje od 6 mm izbegavati nepravilne oblike, jer tanje staklo apsorbuje više toplotnog zračenja.

AGC brendovi

AGC nudi potpuni rang solarnih kontrolnih stakala: stakla sa pirolitičkim prevlakama i stakla sa magnotron prevlakama. U tabeli 7 je dat sumirani rang.

Na slici 20. je dat pregled položaja različitih porodica AGC solarnih kontrolnih stakala u dvostruko ostakljenoj konfiguraciji (6–12–6).

U tabelama 8. i 9. su prikazane različite opcije prerade i osobine AGC solarnih kontrolnih stakala sa prevlakama.

Kontrola svetlosti

Položaj zgrade ima stvaran uticaj na zahteve termina kontrola svetlosti. U veoma sunčanim zemljama, opšti cilj je ograničiti prolaz svetlosti i solarni faktor. Suprotno u zemljama sa manje osunčanosti, važno je omogućiti što više prirodne svetlosti.

Ostakljenja zadovoljavaju ove zahteve pošto je nivo propustljivosti svetlosti u rangu između veoma niskog procenta (za projekte koji se primenjuju radi smanjenja blještavila) i 90% za ekstra prozirna stakla mogu biti ostvareni.

Zavisno od tipa prevlake ili korišćenog stakla, ovi nivoi prolaza svetlosti mogu biti kombinovani sa većim ili manjim ekvivalentom (donja emisivnost) ili mnogo više performanse (visoka selektivnost) i nivoe solarnog faktora.

Primer: za ostakljenje sa propusnošću svetlosti približno 50%, različiti nivoi solarnog faktora su mogući:

• 6 mm Planibel Bronza – 12 mm vazduh – 6 mm Planibel prozirni, LT = 50%, SF = 55%, selektivnost = 0,91
• 6 mm Sunergy Zeleno – 12 mm vazduh – 6 mm Planibel prozirni, LT = 50%, SF = 34%, selektivnost = 1,47
• 6 mm Stopray vision 5 mm – 12 mm vazduh – 6 mm Planibel providni, LT = 49%, SF = 29%, selektivnost = 1,7

Osvetljenost prostorija

Kada projektujemo zgrade, površina ostakljenja i nivo prilaza svetlosti ima direktan uticaj na zahtevani nivo veštačkog osvetljenja. Prirodno osvetljenje prostorija je kompleksan proces. U ovom radu je dato nekoliko opštih pravila vezanih za privatne kuće, više nego za kancelarije zgrada, gde je veštačko osvetljenje uvek prisutno. Za svaki projekat, arhitekta mora adaptirati položaj i dimenzije otvora zavisno od položaja fasade zgrade i lokacije, i mora se izabrati odgovarajuće ostakljenje.

Prirodno osvetljenje

Količina raspoložive prirodne svetlosti zavisi od vremenskih uslova, sezone, vremena u toku dana i svih prepreka blizu otvora (drveće itd.)
Kao i protok energije, protok svetlosti zavisi od položaja fasadnog prozora. Prozori na severnoj fasadi ne primaju praktično sunce i najveća raspoloživa svetlost je prirodna svetlost. Suprotno, prozori na istočnoj i zapadnoj fasadi, i južnoj fasadi zimi primaju direktan prolaz svetlosti.

Položaj otvora

Pošto je putanja svetlosti prava linija, gornji delovi otvora su glavni izvor svetlosti prostora. Savetuje se da je položaj ostakljenja takav da se njegova gornja ivica nalazi najmanje na polovini zgrade. Krovni otvori su takođe dobra ideja.

Distribucija svetlosti je ključ za visoki kvalitet osvetljenja. Nije dovoljno dozvoliti da svetlost uđe u prostor, takođe mora biti distribuirana harmonijski. Pošto se svetlost reflektuje od plafona, podova i zidova, mora se voditi briga da se izbegnu tamne boje koje apsorbuju svetlost i uzrokuju „tamne uglove”.

Savetuje se položaj ostakljenih otvora u gornjem delu nekoliko zidova. Na slici 21 data je distribucija svetlosti u zavisnosti od dimenzija i položaja prozora. Gde ovo nije moguće, mora se koristiti refleksija površina unutar prostorija koje deluju kao sekundarni izvor svetlosti.
Neravnoteža između intenziteta nekoliko svetlosnih izvora može biti izjednačena odgovarajućim izborom nivoa prolaza svetlosti.

Divno je imati dovoljno svetlosti, briga mora biti preuzeta radi obezbeđenja da intenzitet svetlosti nije toliko veliki da uzrokuje blještanje. Blještanje je uzrokovano prisustvom prekomerno intezivnih svetlosnih izvora. U polju vizije, smanjenje površine otvora nije održivo rešenje, pošto to naglašava kontrast između prozora i zida u koji je on smešten. Zbog toga i postoji dalji porast nekomfornosti. Sa druge strane, blještavilo može biti smanjeno koristeći staklo sa prevlakom sa smanjenim nivoima prolaza svetlosti.

Površina ostakljenja

Radi osiguranja dobre prirodne osvetljenosti u prostoru, površina otvora mora biti dovoljno velika i udeo netransparentnih elemenata (npr. ramova) ograničen. Činjenica je da je staklena površina uvek manja od površine otvora.

Zaštita od pogleda

U nekim specifičnim uslovima, veoma je važno održavati privatnost, sprečavanjem da ljudi gledaju u unutrašnji prostor. Nekoliko tipova staklenih proizvoda nudi rešenje za to:

• staklo sa prevlakom: ono delimično zatamnjuje prostor od pogleda, osigurano je da unutrašnji prostor po tom pitanju ima niži nivo osvetljenosti nego spoljnje okruženje,
• mat i/ili obojena stakla: ornament staklo, laminirano staklo sa mat ili obojenim PVB, kiselinsko nagrizanje ivica ili, stakla izložena mlazu peska ili stakleni blokovi,
• štampana ili emajlirana stakla,
• ogledalo sa dva puta: ova ostakljenja dozvoljavaju pogled u jednom pravcu, omogućavajući samo pogled iz unutrašnjosti ka vani i sprečavaju pogled spolja, npr. aerodromi, veliki trgovinski lanci itd.

Dva uslova su zahtevana za dobra dvostrana ogledala:

• prevlake na staklu moraju biti korišćene sa niskim nivoom prolaza svetlosti,
• korišćena stakla moraju imati mnogo niži nivo svetlosti na strani gledanja od strane gledanja.

Prvi deo ovog članka možete pročitati na linku
Drugi deo ovog članka možete pročitati na linku

Autori teksta: Prof. dr Dragan Škobalj, Ž. Đokić dipl.inž.maš.