Szkło jest podstawowym materiałem stosowanym od lat w architekturze, pierwotnie w zastosowaniu na okna budynków, a w nowoczesnej architekturze od czasów prezentacji Crystal Palace (rys.1), jako element architektoniczny o przeważającej funkcji estetycznej. Współcześnie produkuje się wielką gamę produktów szklanych o różnorodnych cechach, funkcjach, ale też cenie. Najważniejsze współcześnie parametry szkła to: przepuszczalność światło i energii, oddawanie barw, emisyjność, izolacja cieplna, właściwości akustyczne, bezpieczeństwo, ochrona przeciwpożarowa. Jednym ze współczesnych „szklanych budynków” jest Centrala Zdrowia Basków w Bilbao (rys.2). Rys.2. Basque Health Department Headquarters, Bilbao ( arch J. Coll-Barreu, D. Gutiérrez Zarza)(2008), [1] Spis treści ukryj 1 Krótka historia szkła architektonicznego 2 Właściwości szkła architektonicznego 2.1 Najważniejsze funkcje szkła 2.2 Przepuszczalność światła i energii 2.3 Współczynnik oddawania barw 2.4 Emisyjność 2.5 Izolacja cieplna i i główne rodzaje szyb 2.6 Temperatura powierzchni szyb zespolonych i kondensacja pary 2.7 Szyby bezpieczne 2.8 Ochrona przeciwpożarowa 2.9 Ochrona akustyczna 2.9.1 Podstawowe definicje 3 Przegląd wyrobów 3.1 Główni producenci w Polsce 3.2 Popularne szyby architektoniczne Krótka historia szkła architektonicznego Pierwsze tafle szklane w zastosowaniu do budownictwa pojawiły się ponad 2000 lat temu w zastosowaniu na przezroczyste przegrody, zamykające wejścia do budowli, osłaniające przed wiatrem zimnem i deszczem. Powszechne stosowanie szkła w budownictwie rozpoczyna się kilkaset lat temu, a dopiero w XX wieku następuje znacząca poprawa jakości szkła i stosowanie go w budynkach mieszkalnych i publicznych. Pod koniec lat 40-tych pojawiła się koncepcja szyb zespolonych. które maiły zwiększyć izolacyjność cieplną., ale największy rozwój technologii szyb nastąpił po kryzysie energetyczny w latach 70-tych. Od tego czasu kształtowała się technologia produkcji nowoczesnego szkła: powlekanego, laminowanego, aktywnego (z wbudowanymi elementami foto galwanicznymi), a także rozwiązań umożliwianych: zwiększony komfort cieplny, ochronę przed przegrzewaniem, optymalny wykorzystanie energii słonecznej, komfort akustyczny, oraz bezpieczeństwo mechaniczne na uderzenia i pożarowe. Największym na świcie eksporterem szkła w XIX wieku była Belgia, po tym jak belgijski inżynier Emile Fourcalt wraz z Emile Gobbe stworzyli pierwszy zmechanizowany system produkcji szkła. Zastosowali technologię pionowego wyciągania szkła w miejsce ręcznego wydmuchiwania. Belgijska firma Glaverbel otworzyła pierwszą w Europie, rewolucyjną linię produkcji szkła flot, która jest stosowana do dziś [2]. Właściwości szkła architektonicznego Najważniejsze funkcje szkła Szkło całkowicie opanowało budownictwo komercyjne jako materiał wykorzystywany w elewacjach najczęściej wielkich biurowców. Obecnie prywatni inwestorzy coraz częściej zamawiają projekty budynków z przeszklonymi ścianami zewnętrznymi. Stwarzają one poczucie dużej przestrzeni i komfortu, jaki zapewnia oddziaływanie naturalnego światła. Nowoczesne przeszklenia w zależności od indywidualnych potrzeb i wymagań muszą spełniać wiele dodatkowych funkcji tj.: oszczędność energii: – ochrona przed utratą ciepła (termoizolacja) – ochrona przeciwsłoneczna ochrona przed zranieniem, przed włamaniem itd. (bezpieczeństwo) ochrona przed hałasem Jedną z ważniejszych zagadnień współczesnej architektury jest przepuszczalność energii przez okna i fasady. Przepuszczalność światła i energii Przepuszczalność światła i energii słonecznej, to obecnie dwie przeciwstawne cechy: pierwsza korzystna, a druga najczęściej nieakceptowana. Regulację obu cech nazywamy selektywnością, którą realizuje się poprzez zastosowanie szkła selektywnego. Na rys. 1 pokazano schemat zjawiska przepuszczalności oraz przenikania energii. Współczynnik przenikania światła $tau_v$ (LT czyli transmisyjność) oraz odbicia $rho_v$ (LR czyli refleksyjność) odnosi się tylko do widzialnej części widma słonecznego ( pomiędzy 380 a 780 nm) i określa odpowiednio cześć światła widzialnego przepuszczonego i odbitego przez szybę. Promieniowanie pochłonięte przez szybę nie jest widoczne i nie bierze się go pod uwagę. Energia słoneczna przenika do wnętrza pomieszczenia $g$ (lub SF) poprzez transmisję bezpośrednią $tau_e$ (lub DET) oraz emisję wtórną $q_i$, $g=tau_e +q_i$. Pomiędzy poszczególnymi współczynnikami zachodzi: $rho_e+tau_e+alpha_e=1 , , lub , ER+DET+EA=100$ i $ alpha_e=q_i +q_e$ Całkowita ilość energii cieplnej przedostającego się do pomieszczenia składa się z energii promieniowania słonecznego (światła widzialnego), promieniowania ultrafioletowego i podczerwonego. Ograniczenie transmisji energii bez zmniejszenia przedostawania się światła widzialnego polega na ograniczeniu promieniowania UV i podczerwonego poprzez zastosowania stosownych filtrów, powłok. Szkło z taka powłoką nazywa się selektywnym. Selektywność szkła definiujemy jako stosunek współczynnika przenikania światła (LT) do współczynnika całkowitej przepuszczalności energii słonecznej (SF), czyli selektywność LT/SF. Selektywność mieści się w przedziale 1 do 2,33: $>0$ odpowiada szkłu nieprzejrzystemu o zerowym poziomie przenikania światła $>2,33$ odpowiada szkłu o optymalnych własnościach selektywnych , przy z założeniu, że stanowi 43% widma słonecznego. Na rys. 2 zilustrowano zjawisko selektywności szkła. [2], pkt 2.1.}”] Współczynnik oddawania barw Postrzeganie barwy przez oko ludzkie zależy nie tylko od własności obserwowanego obiektu, ale również od natężenia oświetlenia, wrażliwości oka, otoczenia. W przypadku przejścia światła przez szkło wpływ ma barwa samego szkła , grubość tafli, struktura szkła itd. Wierność oddawania rzeczywistej barwy przez szkło mierzy się współczynnikiem oddawania barw RD65 (Ra), przedstawiającym różnice w kolorze pomiędzy ośmioma próbkami barw testowych, oświetlonych przez iluminat D65, bezpośrednio po przejściu przez szkło. Im wyższa wartość współczynnika, tum wierniejsze postrzeganie koloru po przejściu przez szkło. Emisyjność Emisyjność materiału zwykle oznaczana $varepsilon$ lub $e$ jest względną zdolnością powierzchni do emisji energii poprzez promieniowanie. Jest to stosunek energii wypromieniowanej przez ciało do energii wypromieniowanej przez ciało doskonale czarne. i wynosi $varepsilon le 1$ (tylko dla ciała czarnego $varepsilon =1$). Emisyjność zależy od temperatury, kąta emisji i długości fali. Szkło okienne z reguły ma wysoką emisyjność . Aby zwiększyć wydajność cieplną (właściwości izolacyjne) na surowe szkło sodowo-wapniowe nanosi się cienkie powłoki. W tym celu stosuje się dwie podstawowe metody pirolityczną (chemiczne osadzanie z fazy gazowej) i magnetronową. Emisyjność na poziomie 0.2 oznacza , że 80% ciepła absorbowanego prze szybę trafi z powrotem do pomieszczenia $varepsilon=1_TR-RE=1-RE$. Normalna emisyjność tafli szkła bezbarwnego wynosi 0,89 , podczas gdy emisyjność szkieł z naniesionymi powłokami pirolitycznymi mieści się w zakresie 0,15 do 0,30 a z powłokami magnetronowymi jest niż 0,01 do 0.04. Izolacja cieplna i i główne rodzaje szyb Ciepło przenika przez szybę w wyniku trzech standardowych procesów, zobrazowanych na rys.3: przewodzenia, konwekcji, promieniowania. [2], pkt 2.4.}”] W tab. 1 podano wartości współczynnika przenikania ciepła dla różnych rodzajów szyb izolacyjnych. Współczynnik jest wyznaczamy w centralnym punkcie szyby, tj. z wyłączeniem efektu mostka termicznego obrzeżach szyby, polegającego na stratach ciepła na skutek kontaktu z ramką dystansową i ramą. Tab.1. Współczynnik przenikania ciepła $U_g$ [W/m K] dla różnych rodzajów szyb [2], pkt 2.4.2..}”] Na rys. 4 pokazano budowę standardowej szyby zespolonej. Wykonana ona jest z dwóch tafli szkła oddzielonych ramka dystansową i przestrzenią wypełnioną osuszonym powietrzem. Ponieważ przewodność cieplna powietrza wynosi $lambda=0,025$ W/mK […]