Velike steklene površine, skoraj nevidni okvirji, zasteklitev od stropa do tal, to so želje današnjih arhitektov in graditeljev. Steklene ploskve prevzemajo naloge sten stavbe, kar je ugodno, saj bodo okna pozimi postala vir svetlobe in toplote za hišo. Sodobna okna morajo izpolniti vrsto zahtev, pozimi ščititi pred mrazom, poleti pred vročino, preprečiti vdor zraka in hrupa, zagotavljati nemoten pogled v okolico, vse to pa zadržati dolga desetletja. Zahteve so visoke, številne si med seboj nasprotujejo, kje se torej nahajajo šibke točke sodobnih zasteklitev ?
Graditelji in arhitekti bi najraje imeli prozorne stene, brez okvirjev in prekinitev, vendar z odlično izolativnostjo |
Tri stekla in plin so zakon
Če hočemo čim bolj zmanjšati toplotno prehodnost steklene površine, moramo namesto zraka medprostore napolniti s kakšnim od žlahtnih plinov. Toplotna prevodnost lambda zraka je 0,026 W/mK, argona 0,018 W/mK, kriptona pa 0,010 W/mK, pri čemer argon vpihujejo avtomatizirano, kripton pa ročno. Na prvi pogled majhne razlike postanejo velike, čim večja so okna. Predpisi dovoljujejo da iz medstekelnega prostora lahko uide do 1% volumna plina na leto. Pri tem je najslabše tesnjenje s silikonom (več kot 1% na leto), ki prepušča pline in vlago, najboljše pa s poliuretanskimi in polisulfidnimi masami, ki prepustijo samo 0,2 do 0,6 % plina. Običajna debelina stekel je 4 mm, če so okna večja pa 5, 6 ali 8 mm.
Neželjeno preoblikovanje zasteklitve
Lepljen paket dveh ali več šip je izolacijsko steklo, ki je po predpisih hermetično zaprt sistem. To pomeni, da je med stekloma enak zračni pritisk, kot je bil v trenutku zapiranja in lepljenja. Zunanji in notranji tlak sta v ravnotežju, zaradi česar sta šipi ravni in planparalelni. Če se sedaj spremeni zunanji tlak in temperatura, ali če izolacijsko steklo prenesemo na višjo nadmorsko višino, se bosta v skladu z razmerami začeli šipi upogibati navzven ali navznoter.
Fizikalnih zakonov ni možno obiti, zato se lahko zlasti pri večjih steklenih površinah in povišanem pritisku zgodi, da se v tristekelnem paketu zunanja in notranja šipa v centralnem delu okna dotakneta srednje šipe. To tudi pomeni, da se izolacijska sposobnost stekla v sredini okna močno poslabša, na tem mestu se lahko na notranji strani pojavi kondenz. Če sile pri tem prekoračijo določeno vrednost, pa lahko šipe tudi počijo. Tudi če do razpoke ne pride, pa lahko ponavljajoče upogibanje šip na robu, kjer je vlepljen distančnik, povzroči takšne napetosti, da lepilo popusti, v medstekelni prostor pa vdre zunanji zrak ali iz njega pobegne žlahtni plin, če je okno boljše kvalitete.
Izolacijska sposobnost je v hladu in pod pritiskom najslabša, poleti pa najboljša |
Skrivna kapilara ali ventilček
Močno upogibanje šip lahko povzroči tudi optična popačenja pri gledanju skozi okno navzven, pa tudi neenakomerne odseve na zunanji strani. To je pojav, ki se ga arhitekti želijo čimbolj ogniti, saj zlasti večje steklene površine na fasadi zato delujejo, kot da so pomečkane.
Če se proizvajalec želi izogniti tem pojavom, ali če ve, da bo paket izolacijskih stekel nameščen v okno na nadmorski višini, večji kot 700 m, mora v distančnik izvrtati majhno odprtino, ki ji pravijo ventilček. Skoznjo lahko struja zrak, zaradi tega bodo stekla v vseh primerih ostala popolnoma ravna. S tem ukrepom pa okno izgubi svojo osnovno in predpisano lastnost, ki je „hermetično zaprt sistem“. Po nemških predpisih zato spada v skupino „ neustreznih gradbenih produktov” in bi zanj morali pridobiti dovoljenje. Če je medprostor polnjen s plinom, pa takšen poseg odpade, saj bo plin že v krajšem času izpuhtel v okolje, izolacijska sposobnost pa prav tako.
Dušenje hrupa
Na prvi pogled bi lahko ocenili, da trostekelno okno za polovico bolj duši hrup kot dvostekelno, vendar to ne drži. Za doseganje boljših vrednosti je potrebno kljub temu vgraditi stekla različnih, običajno večjih debelin in vrst. Zaradi tega imamo dva različna pojava, paket stekel je vedno težji, kupci pa želijo okna s čim tanjšimi okvirji. Zato postajajo stekla nosilni element okna, kar pa lahko dosežemo samo tako, da stekla neposredno vlepimo v okvir. Ta postopek uporabljajo že skoraj vsi renomirani proizvajalci PVC oken in ga označujejo z izrazom „direct glasing“.
Polnitev s plinom zelo izboljša toplotne lastnosti sodobnih oken |
Problemi z lepljenjem
Podoben postopek osvajajo tudi proizvajalci oken z okvirji iz lesa, pri obeh pa se pojavi več težav. S preizkusi so ugotovili, da so težka stekla pri tem stalno obremenjena, zato se pod vplivom vlage in temperature začne lezenje. Ker so vse povezave, med stekli in med okvirjem elastične, čez čas stekla nasedejo na spodnji del okvirja. To pa ni namen tega sklopa, saj bi se zaradi sprememb temperatur stekla morala ves čas nahajati v centru okvirja in imeti možnost širjenja v vse smeri. Pri tem morajo lepljeni spoji med stekli prenesti velike strižne sile, za kar pa niso narejeni, saj so namenjeni tesnjenju. Naslednji problem pa so še dolgoročni medsebojni vplivi pravega koktajla lepilnih in tesnilnih mas, ki pa lahko zmanjšajo kvaliteto spojev.
Od kvalitete lepil in tesnilnih mas je odvisna trajnost in učinkovitost okna |
Zmanjšanje teže in nove ideje
Velike mase oken ali vrat povzročajo težave monterjem, saj vedno ni možno uporabljati dvigal. Pri tem tudi okovja prihajajo na mejo svojih zmogljivosti, saj tehtajo vrata velikosti 1 x 2,5 m s trojno zasteklitvijo, več kot 130 kg. Zato se raziskovalci trudijo, da bi srednje steklo, ki ločuje dva izolativna prekata, izdelali iz lažjega materiala. Pri tem preizkušajo tanjša stekla, šipe iz prozornih polimerov in lepljene ploskve iz različnih materialov. Pri tem pa morata trajnost in prozornost ostati nespremenjeni, termični učinek pa enak ali boljši, vse skupaj pa trajati dolga desetletja. Razvoj gre tudi v smeri vakuumskih šip in mogoče štiristekelnih paketov, zato bo zanimivo videti, katera ideja bo v bodoče prevladala.
