Szkło wysokoefektywne

Szkło wysokoefektywne zapewnia przepuszczalność światła naturalnego, jednocześnie ograniczając zysk ciepła i przenikanie energii cieplnej.

Dzięki ciągłym ulepszeniom w zakresie izolacji termicznej i ochrony przeciwsłonecznej szkło stanowi elastyczny materiał budowlany, który może poprawić efektywność energetyczną budynków. Jednym ze sposobów na osiągnięcie tej wydajności jest zastosowanie wysokoefektywnego szkła powlekanego, które jest kluczowym elementem szklenia, umożliwiającym mieszkańcom budynku wizualną interakcję ze środowiskiem zewnętrznym z komfortowego wnętrza.

Czym jest szkło wysokoefektywne i dlaczego je stosujemy? 

Szkło wysokoefektywne w szkleniach architektonicznych pomaga kontrolować temperaturę wewnątrz budynku, zapewniając różne poziomy izolacji termicznej i/lub ochrony przeciwsłonecznej. Szklenia ze szkła wysokoefektywnego przepuszczają dużą ilość naturalnego światła do wnętrza, poprawiając komfort użytkowników, a jednocześnie przyczyniając się do zwiększenia efektywności energetycznej budynku.

Wysokoefektywne powłoki szkła oferują również architektom szeroką gamę opcji estetycznych pod względem kolorów, pozwalając im wybrać najbardziej odpowiedni wygląd do danego projektu.

Jakie są zalety szkła wysokoefektywnego?

Powłoki wysokoefektywne oferują szereg korzyści dla szkleń architektonicznych.

Jeśli chodzi o estetykę, szklenie może być neutralne lub kolorowe, z pożądanym poziomem refleksyjności, przepuszczalności światła i prywatności. Architekci mają możliwość tworzenia oszałamiających wizualnie przeszklonych fasad, które pozwolą zintegrować budynek z jego otoczeniem, odbijając je lub pokazując, co dzieje się wewnątrz budynku. Jeśli chodzi o wydajność energetyczną, wpływa to na kierowanie energii słonecznej i stopień izolacji termicznej. Powłoki wysokoefektywne mogą pomóc w spełnieniu wymagań programów ekologicznych budynków, takich jak program LEED® opracowany przez U.S. Green Building Council  oraz innych wymagań dotyczących kodów energetycznych.

Jak działa szkło wysokoefektywne?

Aby zrozumieć, jak działa szkło wysokoefektywne, trzeba przeanalizować interakcję szkła z widmem elektromagnetycznym. 

Energia słoneczna (lub promieniowanie krótkofalowe) dociera do powierzchni Ziemi ze słońca. Obejmuje ona promieniowanie ultrafioletowe, światło widzialne i bliską podczerwień – łącznie zakres długości fal od 300 do 2500 nm. Szkło z powłoką przeciwsłoneczną może blokować znaczną ilość tej energii poprzez odbijanie i pochłanianie jej części.

Promieniowanie długofalowe obejmuje fale o długości od 5000 do 50 000 nm. Wysokoefektywne powłoki na szkle mają na celu spowolnienie wymiany ciepła spowodowanej promieniowaniem. W chłodniejszych okresach odbijają one promieniowanie długofalowe (ciepło) z powrotem do wnętrza budynku. 

Izolacyjność termiczna szkła wysokoefektywnego

Wymiana ciepła zachodzi poprzez jeden z trzech mechanizmów: promieniowania, przewodzenia i konwekcji. Wszystkie trzy rodzaje wymiany ciepła zachodzą wewnątrz izolacyjnej szyby zespolonej (IGU). 

• Promieniowanie to wymiana ciepła przez energię elektromagnetyczną, gdzie energia długofalowa przemieszcza się przez szybę zespoloną.
• Przewodzenie to wymiana ciepła zachodząca w nośniku (ciele stałym lub gazie) spowodowana różnicami temperatur. Ta wymiana jest ograniczona przez zastosowanie argonu wewnątrz izolacyjnej szyby zespolonej ze względu na jego niższą przewodność cieplną w porównaniu z powietrzem. Ciepło przewodzone przemieszcza się wzdłuż krawędzi szyby od szkła do ramki dystansowej i z powrotem. Proces ten można spowolnić poprzez zastosowanie ciepłej ramki dystansowej.
• Konwekcja to wymiana ciepła przez prądy wolno poruszającego się powietrza lub gazu wewnątrz izolacyjnej szyby zespolonej.

Właściwości izolacyjne określa stopień redukcji wymiany ciepła związanej z różnicami temperatur powietrza na zewnątrz i wewnątrz.

Zimny klimat

W zimnym klimacie właściwości izolacyjne są korzystne. Szkło termoizolacyjne może przepuszczać napływającą energię krótkofalową i poprawiać zatrzymywanie ciepła wewnątrz budynku, przy jednoczesnym odbijaniu energii długofalowej.

W ciepłym klimacie szklenie powinno redukować przenikanie zarówno energii krótkofalowej, jak i przypadkowo docierającej energii długofalowej, co pomaga zmniejszyć zapotrzebowanie na klimatyzację. 

Niezależnie od klimatu eszklenie, które obniża wymianę ciepła, jest korzystne dla wydajności energetycznej.

Właściwości izolacyjne szklenia można poprawić, stosując powłoki wysokoefektywne, które dobrze odbijają energię długofalową. Poprawę tych właściwości można również osiągnąć poprzez dodanie kolejnej tafli szkła do izolacyjnej szyby zespolonej, ponieważ liczne przestrzenie międzyszybowe i powierzchnie powlekane przyczyniają się do poprawy izolacyjności.

W jaki sposób mierzy się izolacyjność?

Do mierzenia izolacyjności wykorzystuje się parametr zwany „wartością U”, który określa wymianę ciepła na jednostkę czasu, tj. czas wymagany do wymiany ciepła na jednostkę powierzchni szklenia i na stopień różnicy temperatury między warunkami zewnętrznymi i wewnętrznymi.

Jeśli szyba charakteryzuje się wysoką izolacyjnością, przenika przez nią tylko niewielka ilość energii, a wartość U jest niska.

Energia słoneczna i jej interakcja ze szkłem 

Gdy promieniowanie elektromagnetyczne dociera do szyby, część energii może być odbijana, część pochłaniana, a reszta przenika przez szkło.  

W jaki sposób mierzy się zysk ciepła od nasłonecznienia? 

Do pomiaru energii słonecznej przenikającej do wnętrza stosuje się współczynnik całkowitej przepuszczalności energii promieniowania słonecznego (wartość G) i współczynnik zysku ciepła od nasłonecznienia (SHGC). Obejmuje to transmisję bezpośrednią i pośrednią z powodu absorpcji oraz wtórnego promieniowania energii do wewnątrz. Współczynnik całkowitej przepuszczalności energii promieniowania słonecznego, lub SHGC, to ilość energii słonecznej przepuszczanej przez szklenie wyrażona ułamkiem dziesiętnym. Na przykład, jeśli 31% docierającej energii słonecznej przechodzi przez szklenie, wartość G lub SHGC wynosi 0,31 (31%). 

Gorący klimat 

W przypadku projektów budowlanych zlokalizowanych w ciepłym lub umiarkowanym klimacie preferowana jest niska wartość G lub SHGC. Umieszczenie wysokoefektywnej powłoki przeciwsłonecznej jako powierzchni nr 2 często ułatwia uzyskanie największej wydajności, ponieważ powierzchnia ta częściowo odbija docierającą energię słoneczną, zanim dostanie się ona do szklenia. 

W wyjątkowo zimnym klimacie korzystna może być wyższa wartość G lub SHGC w celu umożliwienia pasywnego zysku ciepła.

Typy powłok wysokoefektywnych i procesy produkcyjne

Powłoki wysokoefektywne można podzielić na dwie kategorie: nakładane metodą pirolityczną (powłoki twarde) oraz nakładane metodą napylania (powłoki miękkie). W zakładach produkcyjnych Guardian Glass stosowany jest wyłącznie proces napylania. 

Powłoki napylane

Powłoki napylane są nakładane w dużej maszynie do próżniowego napylania magnetronowego, poza procesem produkcji szkła float. W pełni uformowane szkło przemieszcza się systemem przenośników przez długą komorę próżniową, w której na powierzchnię szkła nakładane są kolejno różne materiały.  Łączna grubość tych materiałów wynosi około 1/500 grubości kartki papieru.   

Powłoki napylane są nakładane w sposób bardziej precyzyjny niż powłoki pirolityczne. Współczesne napylane powłoki wysokoefektywne to wielowarstwowe, złożone struktury zaprojektowane tak, aby zapewniać wysoką przepuszczalność i niskie odbijanie światła widzialnego, a także ograniczyć wymianę ciepła.

Powłoki pirolityczne 

Powłoki pirolityczne nakłada się podczas procesu produkcji szkła float. Górna powierzchnia szklanej wstęgi jest natryskiwana materiałem, zazwyczaj tlenkiem cyny. Gdy szkło stygnie, wiązanie powierzchniowe ulega zestaleniu, tworząc silne wiązanie, odporne na obróbkę szkła podczas produkcji. Jednak ich właściwości są bardzo ograniczone ze względu na ich prostą strukturę.

Jak powleka się szkło wysokoefektywne? Obejrzyj film animowany przedstawiający proces powlekania metodą napylania.

Wpływ srebra

W zależności od wymagań dotyczących parametrów powłoki uzyskanie pożądanych właściwości może wymagać nałożenia nawet 15 warstw. 

Spośród materiałów, z których składa się powłoka niskoemisyjna, największy wpływ na poprawę wydajności energetycznej ma srebro. Im więcej warstw srebra zostanie dodanych do składu powłoki, tym lepsza będzie selektywność spektralna szkła.

Zastosowania i możliwości wykorzystania szkła wysokoefektywnego 

Zakres zastosowań wysokoefektywnych przeszkleń architektonicznych jest bardzo szeroki. Sprawdzi się ono w oknach, ścianach osłonowych, dachach i świetlikach, czyli właściwie we wszystkich zastosowaniach, w których przeszklenie stanowi fizyczną barierę między wnętrzem budynku a jego otoczeniem.

Chcesz zobaczyć więcej projektów architektonicznych wykonanych z zastosowaniem szkła niskoemisyjnego? Odwiedź naszą sekcję projektów.

Chcesz porównać parametry naszych produktów? Odwiedź naszą sekcję produktów, aby wyszukiwać, porównywać i filtrować w naszej szerokiej gamie rozwiązań szklanych.