Szkło porusza się bezgłośnie.
To właśnie ta kwestia, o której wielu nabywców, specjalistów, a także kilku sprzedawców wciąż nie chce mówić głośno: urządzenie ze szkła bezpiecznego nie jest sztywną bryłą zapewniającą przezroczystość; jest to zamknięta komora ciśnieniowa złożona z elastycznych tafli, uszczelek krawędziowych, gazu, przekładek, wykończeń i nadziei.
No więc tak – dlaczego miałoby się nie przenieść?
Krótkie rozwiązanie nie jest łatwe: Szyby w szybach zespolonych mogą się rozsunąć na tyle, by się stykały, zwłaszcza w dużych zestawach, wąskich wnękach, konstrukcjach ze cienkiego szkła, przy zmianach wysokości, wahaniach temperatury lub w przypadku źle dobranych systemów przekładek. Często widoczną oznaką tego zjawiska jest okrągły wzór przypominający tęczę w pobliżu środka szyby, zwany często pierścieniami Newtona. Wytyczne branżowe opisują to jako stan, w którym duże szyby w szybach zespolonych mogą ulegać przemieszczeniu pod wpływem ciśnienia powietrza do momentu, aż się ze sobą zetkną, tworząc zabarwione pasma w środkowej części szyby zespolonej.
A poniżej przedstawiam moje zdecydowane stanowisko: wiele “problemów związanych z jakością szkła” w rzeczywistości nie dotyczy wcale jakości samego szkła. Są to przypadki niespełnienia wymagań, które pod pozorem etykiety „Low-E” są przedstawiane jako wady.
Szyba zespolona składa się zazwyczaj z dwóch lub nawet więcej tafli szkła oddzielonych przekładką, zamocowanych po bokach i wypełnionych powietrzem, argonem, kryptonem lub inną mieszanką gazów. W materiałach edukacyjnych firmy Vitro dotyczących szyb zespolonych z 2023 r. jako kluczowe elementy wpływające na właściwości użytkowe wskazano przekładkę, uszczelnienie główne, uszczelnienie dodatkowe oraz środek osuszający – a właśnie w tych elementach często pojawiają się rzeczywiste problemy.
Jednak prawdziwym winowajcą jest różnica ciśnień.
Kiedy chronione urządzenie szklane jest zabezpieczane w zakładzie produkcyjnym, gaz znajdujący się wewnątrz ubytku zębowego zostaje uwięziony przy ciśnieniu, temperaturze i wysokości panujących w tym zakładzie. Następnie urządzenie jest transportowane. Jest przechowywane. Znajduje się na słońcu. Przenoszone jest z poziomu morza do lokalizacji górskiej. Zostaje zamontowane bezpośrednio w elewacji, gdzie do tych czynników dochodzą obciążenia wiatrem i ciśnienie budowlane.
Szyby reagują.
Jeśli naprężenie zewnętrzne przewyższy naprężenie w pustce, szyby wyginają się do wewnątrz. Jeśli naprężenie zewnętrzne maleje, wyginają się na zewnątrz. Narodowe Laboratorium Badawcze im. Lawrence'a Berkeleya przeprowadziło badania ugięcia w środkowej części szyby w dwu- i trójszklanych zestawach izolacyjnych (IGU), stwierdzając, że wahania temperatury zewnętrznej można przedstawić jako liniową zmianę szerokości przestrzeni w środkowej części szyby w mierzonym zakresie temperatur.
To brzmi dość teoretycznie. W praktyce przypomina to e-mail z zażaleniem.
Klient dostrzega zniekształcenia. Kierownik projektu obwinia firmę transportową. Dystrybutor mówi o “zwykłym efekcie wizualnym”. Architekt prosi o dokumentację. Nikt nie zamierza przyznać, że system mógł być niedopracowany już na etapie wstępnej wyceny.
W przypadku zadania tego właśnie dlatego wolę określać parametry wnęki i wygląd szklany za pomocą regulowanego Specyfikacja szkła ekranującego typu Low-E, podwójnie polerowanego, masowego niż zamawiać “szkło podwójne” jako ogólną pozycję w zamówieniu.
Tak, mogą.
Nie zdarza się to codziennie. Nie dotyczy to wszystkich urządzeń. Jednak zdarza się na tyle często, że nabywcy urządzeń IGU o wysokim stopniu niebezpieczeństwa muszą traktować to jako zagrożenie projektowe, a nie jako przypadkowy wypadek.
Środek szyby stanowi zazwyczaj strefę zagrożenia, ponieważ właśnie tam odkształcenie jest największe. Boczne strefy są ograniczone przez system przekładek i uszczelek; środek natomiast charakteryzuje się elastycznością, która pozwala na wyginanie się. W przypadku szerokich, wysokich lub cienkich zestawów szklanych zjawisko to może stać się zauważalne na długo przed tym, zanim ktokolwiek je zmierzy.
Właśnie w tym miejscu ludzie dają się wprowadzić w błąd. Zakładają, że kontakt oznacza katastrofalne uszkodzenia. Zazwyczaj jednak nie od tego się zaczyna. Zaczyna się od zniekształceń optycznych, krótkotrwałych zakłóceń, ryzyka związanego z powłoką Low-E lub kontaktu z instalacją w momentach szczytowego obciążenia.
A potem zaczyna się wzajemne obwinianie.
Jeśli chodzi o projekty elewacyjne, nie podoba mi się wybieranie rozwiązań „na odwal się”. Szyby zespolone w elewacji kurtynowej wieżowca wymagają podejścia opartego na logice obliczeniowej, a nie na logice z broszur reklamowych. Jeśli element ma zostać zamontowany na dużej wysokości, znacznie bezpieczniej jest zacząć od konstrukcji dostosowanej specjalnie do danej elewacji, takiej jak Szyby zespolone Low-E do zastosowań zewnętrznych w ścianach osłonowych, gdzie gęstość szkła, rozmiar wnęki, położenie powłoki, siła oporu powietrza oraz rodzaj uszczelnienia traktowane są jako jeden system.
Małe ubytki w zębach się sprzedają.
Zmniejszają grubość. Mogą ułatwić dopasowanie do istniejących ram. W specyfikacji zamówieniowej mogą wydawać się znacznie prostszym rozwiązaniem. Jednak ograniczona przestrzeń wewnętrzna może stać się fizyczną przeszkodą, gdy szyby ugną się do wewnątrz.
Ubytek próchnicowy o średnicy 6 mm zapewnia znacznie mniej przestrzeni do cyrkulacji powietrza niż ubytek o średnicy 12 mm lub 16 mm. Nie oznacza to jednak, że większy rozmiar jest zawsze lepszy; wydajność termiczna ma swoją charakterystykę, a w obliczeniach należy uwzględnić konwekcję gazową. Jeśli jednak szyby są duże, cienkie lub narażone na działanie wysokiego ciśnienia, wąska przekładka może okazać się najdroższym błędem w praktyce.
Oto rzeczywistość branżowa: różnica w kosztach między bezpieczniejszym a ryzykownym rozwiązaniem w zakresie kosmetyków IGU często wydaje się niewielka przed wdrożeniem, a ogromna po rozpatrzeniu reklamacji.
Wykończenia typu Low-E jeszcze bardziej pogarszają tę sytuację pod względem emocjonalnym. Jeśli szyby się stykają, nabywca nie tylko dostrzega dziwną tęczę. Martwi się o uszkodzenia spowodowane ścieraniem, długotrwałe obciążenie uszczelnień oraz o to, czy system nie powinien zostać wymieniony. W przypadku zamówień indywidualnych, zwłaszcza gdy wymiary różnią się w ramach jednego projektu, z pewnością skłaniałbym nabywców do wyboru produktów zgodnych z normami opracowanie niestandardowych szyb zespolonych IGU zamiast pozwalać producentowi okien na własną rękę ustalać rozstaw szczelin i gęstość szyb po rozstrzygnięciu przetargu.
W niektórych przypadkach wypaczenie szyb w szybach zespolonych jest zjawiskiem normalnym. Rozumiem, że takie wyjaśnienie może budzić frustrację, ale tak właśnie jest.
System szyb zespolonych podlega oddziaływaniom związanym z ciśnieniem atmosferycznym, temperaturą, obciążeniem wiatrowym oraz gazami występującymi w przestrzeni międzyszybowej. Nie chodzi o to, czy ulega on przemieszczeniom. Chodzi o to, czy te przemieszczenia przekraczają dopuszczalne granice pod względem estetyki, izolacji termicznej, szczelności lub wytrzymałości.
Departament Energii Stanów Zjednoczonych podaje, że zyski i straty ciepła przez okna odpowiadają za 25%–30% zużycia energii na ogrzewanie i chłodzenie budynków mieszkalnych, dlatego wygląd szyb zespolonych nie jest jedynie kwestią estetyczną w przypadku szyb o wysokiej wydajności.
A usługa LBNL polegająca na odchyleniu szyb zespolonych (IGU) jeszcze bardziej uwydatnia ten czynnik: odchylenie zmienia powierzchnię szczeliny, a powierzchnia szczeliny wpływa na zachowanie współczynnika U, zwłaszcza gdy powstała szczelina znajduje się obecnie w wrażliwym zakresie.
Kiedy więc ktoś twierdzi: “To tylko kwestia estetyki”, mam co do tego wątpliwości.
Być może to tylko kwestia wyglądu. A może nie. Jeśli luka w wydajności zmniejsza się w normalnych warunkach działania strony internetowej, oznacza to, że system wyszedł poza sferę estetyki i wkroczył w obszar wydajności oraz odporności.
| Zmienna | Kierunek niskiego ryzyka | Ryzykowna droga | Dlaczego to ma znaczenie |
|---|---|---|---|
| Wymiary szyby | Położenie mniejszego okienka | Ogromne, bardzo duże lampy | W zakładzie większe panele rozpraszają się jeszcze bardziej |
| Gęstość szkła | Grubsze, odpowiednio obliczone warstwy | Cienkie szkło stosowane w celu obniżenia kosztów lub masy | Cienkie szyby wyginają się jeszcze bardziej pod naciskiem |
| Rozmiar podkładki dystansowej | Rozległa próchnica zębów, zazwyczaj 12 mm lub więcej, w zależności od projektu | Wąska wnęka zęba bez rezerwy na naprężenia | Mniejszy odstęp przed wywołaniem panelu |
| Różnica wysokości | Rozważono problemy związane z fabryką i stroną internetową | Produkcja na poziomie morza, montaż na dużych wysokościach | Nierównowaga ciśnienia może powodować wciąganie szyb do wewnątrz lub na zewnątrz |
| Narażenie na działanie temperatury | Regulowane warunki przechowywania i układ uwzględniający warunki klimatyczne | Bezpośrednie nasłonecznienie, ciemne osłony, ryzyko szoku termicznego | Wpływ rozszerzania się i kurczenia gazu na zachowanie ubytku zębowego |
| Napełnianie gazem | Technika skutecznego mieszania argonu, kryptonu i powietrza | Wybór gazu na ślepo, bez uwzględnienia przyczyn powstawania ubytków zębowych | Sposób użytkowania gazu wpływa na ciśnienie i wydajność cieplną |
| Ustawienia powłoki | Powierzchnia pokryta powłoką Low-E chroniona odpowiednią powłoką | Powłoka narażona na ryzyko pękania | Kontakt z tym może negatywnie wpłynąć na jakość optyczną i jakość powłoki |
| Uszczelnienie krawędziowe | Solidny system PIB + dodatkowe uszczelnienie | Niesprawny system boczny lub niewłaściwa kontrola jakości | Integralność uszczelnienia wpływa na długotrwały przebieg próchnicy zębów |
Z pewnością dodałbym jeszcze jedną cechę, która rzadko pojawia się w tekstach sprzedażowych: uczciwość.
Dostawca, który przed dokonaniem płatności omówi z Tobą kwestię odkształcenia pod wpływem naprężeń w szybach ochronnych, zasługuje na większe uznanie niż ten, który wysyła jedynie błyszczące broszury z danymi dotyczącymi współczynnika U.
Szkło ultraprzezroczyste niewiele ukrywa.
Szkło o niskiej zawartości żelaza zmniejsza zielonkawy odcień typowego szkła sodowo-wapniowego, dlatego deweloperzy chętnie stosują je w elitarnych fasadach, salach wystawowych, nieruchomościach na wynajem, szklanych balustradach oraz witrynach sklepowych. Jednak ta cecha sprawia również, że zniekształcenia są łatwiejsze do zauważenia. Gdy pojawia się ugięcie szyby w szybie zespolonym, szkło o niskiej zawartości żelaza może sprawić, że problem ten będzie wizualnie bardziej wyraźny, ponieważ obserwator oczekuje niemal idealnej przezroczystości.
Nie oznacza to jednak, że szkło o niskiej zawartości żelaza jest samo w sobie niebezpieczne. Sugeruje to jedynie, że konstrukcja musi uwzględniać właściwości optyczne.
Jeśli w projekcie wykorzystuje się duże panele o dużej widoczności, opcję szklaną powiązałbym z rzeczywistym obliczeniem dla szyby zespolonej, a nie traktowałbym jej jako elementu projektowego. W przypadku realizacji o wysokich wymaganiach wizualnych, szkło o bardzo wysokiej przejrzystości i niskiej zawartości żelaza, produkowane na zamówienie w dowolnych wymiarach należy połączyć z optymalną głębokością przekładki, gęstością szkła oraz położeniem powłoki Low-E.
W przeciwnym razie klient płaci za przejrzystość, a w zamian otrzymuje jeszcze większą wadę.
Niektórzy klienci uważają, że szkło laminowane eliminuje ugięcie.
Tak nie jest.
Szkło laminowane może poprawić bezpieczeństwo, zachowanie po stłuczeniu, izolację akustyczną oraz parametry bezpieczeństwa i ochrony. Warstwy pośrednie z PVB, najczęściej z poliwinylobutyralu, pomagają utrzymać rozbite fragmenty szkła w jednym kawałku po stłuczeniu. Ma to znaczenie w przypadku drzwi, przeszklenia nad głową, regionów narażonych na huragany, balustrad, instytucji, fasad budynków komercyjnych oraz obszarów dostępnych dla ogółu społeczeństwa.
Jednak szkło laminowane to wciąż szkło. Nadal ulega wygięciu. Jego właściwości mechaniczne mogą być większe w zależności od gęstości, zachowania warstwy pośredniej, temperatury oraz czasu trwania obciążenia, ale nie można traktować laminowania jako powodu do zaniedbania projektu otworu.
W przypadku zadań związanych z bezpiecznymi szybami zespolonymi z pewnością wybrałbym elementy laminowane, korzystając ze specjalistycznego Kurs dotyczący dostaw bezpiecznego szkła laminowanego PVB a następnie indywidualnie określić wnękę szyby zespolonej. Szkło nietłukące i prześwit wnęki zębowej są ze sobą powiązane, ale nie są to te same kwestie.
Z pewnością nie zatwierdziłbym surowego nakazu IGU, dopóki ktoś nie udzieli pisemnej odpowiedzi na poniższe pytania:
Jaka jest grubość szkła w każdej szybie?
Jaka jest szerokość elementu dystansowego?
Czym jest gaz związany z próchnicą zębów?
Jaka jest wysokość produkcji i wysokość montażu?
Jakie są przewidywane prędkości wiatru?
Jaki jest rozmiar panelu?
Czym jest ustawienie powierzchni z powłoką Low-E?
Jakie wymagania stosuje się w odniesieniu do wytrzymałości szkła i trwałości szyb zespolonych?
Czy przewidziano środki wyrównujące naprężenia w przypadku transportu lub montażu na dużych wysokościach?
To ostatnie stanowi problem. Urządzenie wyprodukowane na poziomie zbliżonym do poziomu wody i zainstalowane na wyższym poziomie może zachowywać się zupełnie inaczej niż system wyprodukowany i zamontowany w podobnych warunkach barometrycznych. Gaz uwięziony wewnątrz ubytku zębowego nie przejmuje się zamówieniem. Podlega prawom fizyki.
W przypadku podstawowych zamówień biznesowych i domowych najbezpieczniejszym punktem wyjścia nie jest prośba typu “proszę o okna z podwójnymi szybami”. Jest nim arkusz specyfikacji. Dlatego właśnie kategoria produktów, taka jak masowa dostawa szyby zespolonej z podwójną szybą, wykonanej na zamówienie jest łatwiejszy do zabezpieczenia: pozwala nabywcy określić wymiary, grubość, rodzaj powłoki oraz przeznaczenie przed rozpoczęciem budowy.
Mam na ten temat jasne zdanie: jeśli szyby się stykają, zespół projektowy nie powinien udawać, że jest zaskoczony.
Duże, uszczelnione ubytki zębowe, cienkie szkło, modyfikacja ciśnienia oraz smukłe listwy dystansowe nie są zupełnie nowymi rozwiązaniami. W opublikowanym w 2023 r. przez LBNL opracowaniu dotyczącym cienkoszklanych szyb potrójnych omówiono wytrzymałość na obciążenia dla szklan sodowo-wapniowych o grubościach od 0,7 mm do 1,8 mm oraz potraktowano maksymalne ugięcie w środkowej części szyby jako istotny czynnik przy wyborze szkła.
To nie jest dziwna nauka. To kwestia zdrowia w zakresie zamówień publicznych.
Jednak w branży szyby zespolone często sprzedaje się według grubości, nazwy wykończenia i ceny za metr kwadratowy. Nabywca widzi napis “6 +12 A +6 Low-E argon”. Dział sprzedaży widzi marżę. Specjalista od elewacji widzi przyszłe kłopoty.
Szyby nie powinny się nigdy stykać. Jeśli jednak do tego dojdzie, przyczyną tej usterki są zazwyczaj niejasne wymagania sformułowane na wcześniejszym etapie.
Tak, szyby w izolacyjnych szybach wielokomorowych (IGU) mogą ugiąć się na tyle, że się ze sobą zetkną, gdy różnica naprężeń, zmiana temperatury, różnica wysokości, niewielka szerokość przekładki, duże wymiary szyby lub niewielka grubość szkła spowodują zmniejszenie centralnej przestrzeni między szybami do momentu, aż obie szyby się zetkną. Zjawisko to zazwyczaj wygląda jak okrągłe, przypominające tęczę pierścienie Newtona w pobliżu środka systemu.
Ryzyko jest większe w przypadku ponadwymiarowych szyb z podwójną izolacją, cienkich szyb z potrójną izolacją, wąskich przestrzeni międzyszybowych oraz elementów łączących dwie elewacje. Nie zawsze jest to problem produkcyjny, ale zawsze warto sprawdzić, czy nie wynika to z specyfikacji technicznej.
Odkształcenie szkła w szybach zespolonych to wewnętrzne lub zewnętrzne wygięcie tafli szklanych spowodowane nierównowagą ciśnienia między zamkniętą przestrzenią a atmosferą zewnętrzną. Temperatura, ciśnienie barometryczne, obciążenia wiatrem, wypełnienie gazem, wysokość nad poziomem morza, grubość szkła, szerokość przekładki oraz rozmiar tafli – wszystkie te czynniki wpływają na stopień przemieszczenia się szkła.
Zakryta szyba zespolona działa jak elastyczny zbiornik ciśnieniowy. Gdy zmieniają się warunki zewnętrzne, uwięziony w niej gaz próbuje wymusić wyrównanie ciśnienia, powodując wygięcie szkła.
Pierścienie Newtona to kolorowe, okrągłe lub półokrągłe wzory zakłóceń, które mogą pojawić się, gdy dwie szyby w szybie zespolonej zbliżą się do siebie wyjątkowo blisko lub zetkną się fizycznie w pobliżu środka zespołu. Często wskazują one na niewystarczający prześwit między zębami, dużą różnicę ciśnień, wąską szerokość przekładki lub zbyt duże ugięcie szyby.
Nie każde zniekształcenie obrazu to pierścienie Newtona. Jeśli jednak wzór jest wyraźny, okrągły i przypomina tęczę, należy rozważyć możliwość wystąpienia pierścieni Newtona.
Ugięcie szyby zespolonej może wahać się od nieznacznego, ledwo zauważalnego na oko, do na tyle znacznego przemieszczenia w płaszczyźnie środkowej, że szyby się stykają – w zależności od wymiarów szkła, jego gęstości, szerokości szczeliny, siły wiatru, wysokości nad poziomem morza, temperatury oraz ciśnienia gazu. Nie ma jednej uniwersalnej, bezpiecznej wartości ugięcia bez określenia dokładnej konstrukcji szyby zespolonej oraz warunków montażu.
Właśnie dlatego rzetelni dystrybutorzy dokonują kompleksowej oceny produktów kosmetycznych, zamiast podawać jedynie grubość szkła i warstwę Low-E.
Grubsze szkło może zminimalizować ryzyko stykania się osłoniętych tafli, ponieważ zazwyczaj zwiększa sztywność i zmniejsza ugięcie w środkowej części szyby pod wpływem nacisku. Niemniej jednak sama grubość nie rozwiązuje problemów związanych z niewłaściwym doborem przekładki, nierównościami elewacji, dużymi wymiarami tafli, słabą konstrukcją krawędzi ani silnym oddziaływaniem temperatury i wiatru.
Znacznie lepsza metoda uwzględnia jednocześnie grubość szkła, szerokość wnęki, system przekładek, wypełnienie gazem oraz kwestie związane z ciśnieniem w wnęce.
Wypaczenie szyby zespolonej może stać się przedmiotem reklamacji, jeśli przekroczy uzgodnione limity jakości wizualnej, spowoduje długotrwałe zniekształcenia optyczne, uszkodzi powłoki, doprowadzi do naruszenia szczelności lub wykaże, że dostarczony produkt nie jest zgodny z przyjętą specyfikacją. Bez jasno określonych wymagań projektowych rozstrzyganie sporów staje się trudniejsze i bardziej czasochłonne.
Najskuteczniejsza gwarancja to nie zapis zawarty w umowie po wystąpieniu usterki. To jasna specyfikacja ustalona przed rozpoczęciem produkcji.
Zespolone szyby to nie tylko dwie tafle i ramka dystansowa.
Jest to hermetyczny układ ciśnieniowy, w którym elementy optyczne, składniki chemiczne, technicy i warunki klimatyczne mają bezpośredni wpływ na ten sam produkt. Gdy nabywcy nie zwracają uwagi na ugięcie szyby z powłoką ochronną, narażają się na reklamacje, problemy z fasadą, zagrożenie dla warstw ochronnych oraz kosztowne wymiany.
Moja rada jest prosta: przed złożeniem zamówienia poproś o informacje dotyczące konstrukcji. Zapytaj o gęstość szkła, szerokość przekładki, gaz wypełniający komorę, położenie powłoki Low-E, założenia dotyczące wysokości nad poziomem morza oraz kwestie związane z partiami produkcyjnymi. Jeśli dostawca nie potrafi omówić kwestii ugięcia pod wpływem ciśnienia w szybach zespolonych bez zasłaniania się pojęciem “typowej wytrzymałości”, poszukaj lepszego dystrybutora.
W przypadku doboru rozmiarów dostosowanych do konkretnego projektu, konfiguracji powłok Low-E, zastosowań elewacyjnych, szkła bezpiecznego lub produkcji dużych, niestandardowych szyb zespolonych należy zacząć od precyzyjnego określenia wymagań poprzez szkło zespolone z podwójną szybą – produkcja na zamówienie, dostawy hurtowe i sprawić, by zjawiska fizyczne były zauważalne jeszcze przed wytworzeniem szkła.
Uwagi do rysunków wykonawczych, które pozwalają uniknąć sporów dotyczących przepisów budowlanych i zakresu prac