Kako odabrati staklo za prozore?
Mala istorija stakla
Na malim prozorima iz 18. veka (30x30cm) postavljalo se ručno duvano i valjano staklo. Iako su ovi prozori tada bili veoma atraktivni i cenjeni nisu pružali sjajan pogled jer ga je takvo staklo krivilo. Polirana staklena ploča, razvijena pre 100-tinak godina pruža bolju vidljivost, ali je bila veoma skupa kada se pojavila.
Revolucija u proizvodnji stakla se desila u pedesetim godinama XX veka sa razvojem plutajućeg stakla u kome se istopljeno staklo izliva na sloju istopljenog kalaja. Proizvodni proces u kratkim crtama ide:
- istopljeno staklo se usporeno izliva iz peći od 500 tona koja se greje pomoću masivnih mlazeva zagrejanog prirodnog gasa na istopljen kalaj
- pomera se oko 300 metara duž trake
- zatim se staklene ploče od 3,6 metara polako hlade i seku u pojedinačne ploče kojima se lakše upravlja
- istopljeni kalaj obezbeđuje glatku površinu i proizvodi veoma transparentno staklo bez distorzija i tu poliranje nije potrebno.
Izolacione osobine stakla
Razni premazi na staklu i aditivi u staklu utiču na prozračnost. U toplijim klimama uobičajeno je da staklo bude ili obojeno ili da ima niskoemisione premaze koji blokiraju sunčevu svetlost. Ova stakla u stolariji mogu značajno da promene izgled objekta.
U poslovnim zgradama, gde su zatamnjena stakla dugo dominirala, postalo je sve popularnije korišćenje ultra-providnog stakla sa niskim sadržajem gvožđa koje obezbeđuje staklo koje je još transparentnije od standardnog.
Prva strategija smanjenja gubitka toplote kroz prozore je bila dodavanje jos jednog sloja stakla. Ovo je prvi put urađeno pre cca 200 godina sa prozorima koji su bili pod udarima oluja.
Počevši od 40-tih godina prošlog veka prozvođači stakla su počeli da prozvode izolovane staklene jedinice sa dva sloja stakla koji su razdvojeni vazdušnim prostorom. Uglavnom se nazivaju termopan staklom što je ustvari ime kompanije Libby Owens Ford koje je korišćeno za taj tip stakla, a uvedeno je na tržište SAD-a 50 tih godina XX veka. Došlo se do zaključka da je skoro celokupna izolaciona vrednost koja je duplirana postignuta zbog vazdušnog prostora, a ne samog stakla.
Prvobitno termopansko staklo je imalo zavarene staklene ivice te je zaptivanje bilo izuzetno dobro da čak i oni koji su postavljeni pre više od 50 godina i dalje funkcionišu normalno. Ostali proizvođači stakla su koristili odstojnike i organske zaptivne smese za dobijanje vazdušnog prostora između slojeva stakala te je ovaj pristup prevagnuo. Danas se u prksi svako termopan staklo pravi korišćenjem najčešće aluminijumskih odstojnika, butil gume ili silikona koji se fiksiraju i zapečaćuju sa veoma trajnim zaptivačima.
Sedamdesetih godina XX veka proizvođači su pokušali da dodaju treći sloj stakla u termopanu kako bi dobili veću izolacionu vrednost međutim problem koji je usledio bio je nemogućnost okvira i opreme da podrži težinu ovakvih stakala. Međutim u Švedskoj troslojno staklo u prozorima je bilo zahtevano po propisima od 1976. godine.
Kako je pritisak ka obezbeđivanju bolje izolacione sposobnosti rastao 70-tih godina proizvođači su povećali debljinu vazdušnog prostora sa 6,5mm na 13mm. Ova promena je dramatično povećala energetsku efikasnost I to za 40%. Potražnja za debljim vazdušnim prostorom dovela je do potpunog ukidanja proizvodnje stakala sa zavarenim ivicama.
Niskoemisiona stakla
Kao još jedna od mogućnosti poboljšanja energetskih performansi prozora pojavilo se revolucionarno uvođenje niskoemisionih premaza. Sam rad na niskoemisionim premazima je bio finansiran od strane Ministarstva energetike SAD. Sredinom 70-tih, arhitekta Bler Hamilton je radio na tehnologiji u kojoj je veoma tanki, transparentni premaz srebra vakumom postavljan na tanak sloj milar (milyar) plastike koja se zatim može postaviti između dva sloja stakla. Pravilno proizveden, plastični film je nevidljiv. Ovi filmovi usporavaju emisiju zračeće energije, a to je prezentirano u narednim redovima.
Jednom kada se solarna energija koja sija kroz prozor apsorbuje od strane površina u kući (podovi, zidovi) energija zagreva površinu, koje posle počinju da zrače sopstvenu energiju. Energija koja se emituje od strane zida ili poda je dugotalasno elektromagnetno zračenje. Staklo ili film sa niskoemisionim premazom apsorbuje tu toplotnu radijaciju (umesto da ga prenosi) i niskoemisioni premaz u velikoj meri ograničava ponovno zračenje (emisiju) te energije. Otuda i potiče termin nisko-emisioni.
Da bi bili najefikasniji u podnebljima gde želite da blokirate gubitak toplote ali da dozvolite ulazak solarnog toplotnog dobitka, nisko-emisioni premazi treba da se postave na spoljnoj površini unutrašnjeg okna stakla – u industriji proizvodnje prozora, ovo je poznato kao površina br.3 (u nabrajanju površina uvek počinjete sa spoljne površine).
U toplijim klimama, gde se više brinete oko nedozvoljavanja ulaska neželjene toplote, preferirana lokacija niskoemisionog premaza je površina br.2 (unutrašnja strana spoljašnjeg stakla). Međutim ukoliko imate niskoemisioni premaz na nekoj drugoj površini osim ove dve, to nije toliko velika razlika u toplotnoj izolaciji koliko bi bila sa ovog premaza uopšte nema.
Sa nisko-emisionim premazima direktno postavljenim na staklu postoje dve široke kategorije : meki film i tvrdi film. Sa mekim nisko-emisionim premazom, tanak sloj srebra se stavlja na staklo putem procesa prskanja nakon proizvodnje stakla. Iako su najraniji meki nisko-emisioni premazi imali jedan sloj srebra, premazi sa dva sloja (nisko-emisioni na kvadrat) i tri sloja (nisko-emisioni na kub) su počeli da se proizvode pošto imaju još manju emisiju i manji gubitak toplote.
Ovi prskajući premazi se nazivaju “mekim premazima” zato što premazi ostaju prilično delikatni i moraju da se zaštite unutar izolovane staklene jedinice.
Sa tradicionalnim tvrdim nisko-emisionim premazima, niskoemisioni sloj oksida indijuma i kalaja se primenjuje kada je staklo istopljeno i kada tek počinje da očvršćava. Ovi oksidi postaju deo stakla i kao rezultat nisko-emisioni premazi postaju dugotrajniji. Zato je ova vrsta premaza dobra za prozore koji trpe dosta atmosferskih padavina i puno abrazivnih akcija.
Kako povećati energetsku efikasnost prozora?
Neke od glavnih strategija za poboljšanje energetske efikasnosti prozora su dodavanje slojeva stakla, povećanje debljine vazdušnog prostora između slojeva stakla, kao i dodavanje nisko-emisionih premaza, a kao još jedna moderna opcija je korišćenje nisko-provodljivih gasova umesto vazduha u prostoru između slojeva stakla. U tu svrhu se najčešće koristi argon, zatim ksenon koji se povremeno upotrebljava, dok se kripton koristi kod prozora najviših performansi. Ispune sa gasovima niske provodljivosti ne čine toliku razliku u energetskoj efikasnosti prozora kao dodavanje dodatnog sloja stakla, povećanje razmaka između slojeva stakla, pa čak i kao dodavanje niskoemisionih premaza, ali su ipak značajna – i definitivno vredna kada birate nove prozore koji imaju nisko-emisione premaze. Dodavanje argona je nejisplativije.
Vazduh ima toplotnu provodljivost od 0,014BTU po kvadratnoj stopi po satu za svaki Farenhajt stepeni razlike u temperaturi na sobnoj temperaturi. Ako možemo taj vazduh zameniti sa nisko-provodljivim gasom, možemo usporiti gubitak toplote kroz prozore. Argon je odlična opcija. On ima provodljivost od 0,0092, što je 34% manje od vazduha i on je najčešći gas koji se koristi za ispunu stakla.
Neki od najefikasnijih prozora koriste više egzotičan gas – kripton – za ispunu u staklima. Kripton ima provodljivost od 0,0051, što je za 63% manje od vazduha. Ksenon, još ređi gas, ima provodljivost koja je za 79% manja. Ovi gasovi su veoma stabilni i nereaktivni.
Svi ovi gasovi su komponente vazduha. Argon čini nešto manje od 1% naše atmosfere i proizvodi se prilično jeftino kao sporedni proizvod vađenja kiseonika iz vazduha. Kripton je prisutan u vazduhu pri koncentraciji cca 1 depo milionu, a ksenon još manje, te su usled ovoga ovi egzotični gasovi daleko skuplji.
Dodavanje argona u dvostruko zastakljene prozore smanjuje U faktor za oko 0,05. Sa staklima koja nisu nisko-emisiona dodavanje argona smanjuje U faktor za 10%, a kada postoji nisko-emisioni premaz on poboljšava U faktor sa 0,3 na 0,25 – što je u smanjenju gubitka toplotne energije oko 17%. Kod korišćenja kriptona ukupan napredak u odnosu na punjenje vazduhom je 25%.
Optimalna debljina izolovane staklene jedinice varira u zavisnosti od gasa sa kojim se ispunjava prostor među staklom. To je nekih 12 mm kada se termopanska stakla pune vazduhom ili argonom, a ako niža razlika u temperaturi između spoljašnjeg i unutrašnjeg prostora (kao što je slučaj u Evropi) optimalna debljina vazdušnog prostora je veća (16mm).
Relativno je nepoznata činjenica da je kripton donekle radioaktivan jer se proizvodi fisijom uranijuma i plutonijuma i oslobađa se u atmosferu kroz testiranja nuklearnih bombi, preradom utrošenog nuklearnog goriva i isparenjima iz nuklearnih elektrana. Međutim, da li je ovo od presudnog značaja za nas? U većini slučajeva radioaktivnost iz kriptona u našim prozorima će biti niža od radijacije iz okoline. Ako možemo da živimo sa drugim izvorima radioaktivnosti u objektima kao što su betonski temelji, granitne radne ploče u kuhinji itd. onda kripton u prozorima predstavlja manje bitnu stavku. Međutim radijacija ima kumulativno dejstvo pa bi trebalo da izbegnemo izlaganje kad god je to moguće.
Trajnost prozora
Sledeca dilema koja brine mnoge kupce prozora jeste sa li gasovi niske provodljivosti traju u izolovanim staklenim jedinicama, jer ako iscure nakon nekoliko godina onda ne vredi trošiti više novca na prozore zbog njih. Istraživanja u laboratoriji su pokazala da se jedan odsto gasa izgubi godišnje što znači da bi trebalo sto godina da gas potpuno iscuri. Međutim mali broj istraživanja o stopi zadržavanja gasa je urađen na terenu, ali su ona srećom pokazala da tokom perioda od više godina samo oko 0,6% gasa iscuri godišnje. To je veoma niska stopa gubitka te prozor koji je napunjen sa 95% argona bi nakon 30 godina imao 79% a nakon 50 godina 70%. Većina prozora ne traje 50 godina iz raznih drugih razloga tako da stopa zadržavanja gasa nije razlog za brigu.
Gasove niske provodljivosti uvek vredi dodati . Iako ne treba biti preterano zabrinut zbog radioaktivnosti kriptona, u tom smislu treba uvek biti na oprezu, tako da je argon za to bolje rešenje za uloženi novac. Ukoliko želite da poboljšate energetsku efikasnost vaših prozora, a ne želite da menjate argon kriptonom kao najbolje rešenje nameće se dodavanje još jednog sloja stakla sa niskemisionim premazom.
