Vgradnja zaščitnih folij na steklene površine strešnih oken
Bojan Grobovšek, u.d.i.
Pri izbiri zasteklitve je pomembno, da izberemo pravo kombinacijo toplotnih, svetlobnih in zvočnih lastnosti. Osnovna naloga zasteklitve je razen zagotavljanja zadostne dnevne svetlobe in zvočne zaščite tudi zagotavljanje zadostne toplotne zaščite. Na tržišču so na razpolago sistemi zasteklitve, ki omogočajo povišano toplotno zaščito, zvočno zaščito in tudi protisončno zaščito. Predvsem v zimskem času je rosa na notranjih površinah enojnih stekel običajen in znan pojav. Če so zunanje temperature dovolj nizke, se temperatura notranje površine stekla tako zniža, da nastopi kondenzacija vlage v zraku tudi na notranji strani površine stekla. Tako na notranji površini stekla rosa lahko zmrzne. Rosa in ivje lahko nabirata tudi na zunanjih površinah strešnih oknih, ki imajo vgrajeno energijsko varčno zasteklitev. Seveda pa tega pojava pri sodobnih toplotno - izolacijskih večslojnih zasteklitvah ni, morda v izjemnih pogojih ali pa na neprimerno izoliranem okenskemu okviru. Rosa in ivje tudi zastirata pogled skozi okna, zlasti je to moteče pri poševnih strešnih oknih. Poglejmo, kakšne so najenostavnejše rešitve tega problema.
1. Vpliv toplotne izolacije na temperaturo zunanje površine
Izboljšana toplotna izolacija ovoja pomeni v zimskem obdobju znižanje površinske temperature ovoja. Če so tudi strehe primerno izolirane, so dolgo pokrite s snegom, kar velja tudi za strešna okna. V primeru, da ni snega so lahko strešna okna predvsem v hladnih nočeh zjutraj pokrita z roso in ivjem. V tabeli št.1 so prikazane temperature notranje površine okenske šipe v odvisnosti od zasteklitve. Pri tem so upoštevani robni pogoji in sicer:
- zunanja temperatura 0 oC,
- notranja temperatura 20 oC.
Tabela 1
| Vrsta zasteklitve | Temperatura notranje površine okenskega stekla |
| Najnovejše tehnologije | 18 oC |
| Dvojna zasteklitev z nizkoemisijskim nanosom in argonskim polnjenjem | 16 oC |
| Dvojna zasteklitev z nizkoemisijskim nanosom | 15 oC |
| Dvojna zasteklitev »termopan« | 11 oC |
| Enojna zasteklitev | 5 oC |
Iz tabele št.1 je razvidno, da znaša pri enojni zasteklitvi, temperatura notranje površine okenske šipe le 5 oC. Enojna zasteklitev se je največ uporabljala pri škatlastih in vezanih oknih ter kot enojna zasteklitev pri enojnem oknu. Toplotne izgube so pri takšnem oknu zelo velike. Zaradi nizke notranje površinske temperature šipe, nastopi na šipi površinska kondenzacija vodne pare. Intenzivni konvekcijski tokovi povzročajo ohlajevanje notranjega zraka, okvirja šipe in stene ob oknu.
V jasnih nočeh se lahko temperatura strešne površine zaradi radiacijskega oddajanja toplote v temno, jasno nebo zniža pod temperaturo okolice oziroma temperaturo zunanjega zraka. Znižanje temperature je posebno hitro, če je krovni material tankoslojna kovina. Če je temperatura ponoči nizka kondenzat na šipah zmrzne. Na severnih ali zasenčenih površinah strehe, če je temperatura pod 0 oC , lahko kondenzat ostane zmrznjen čez dan. V primerjavi z običajnim oknom na vertikalni fasadi, je strešno
okno veliko bolj izpostavljeno sevalnemu hlajenju in z sevanjem odda veliko več toplote v hladno okolico. Temperatura zunanje površine stekla za lahko zniža precej pod temperaturo zunanjega zraka oziroma precej pod 0 oC. Strešne površine z okni izmenjujejo toplotno sevanje z okolico in nebom (sevalno hlajenje). Za nazornejši prikaz poglejmo, kakšne so fizikalno – toplotne razmere na površini strešnega okna z enojno zasteklitvijo (slika 1a). Prikazane vrednosti za transmisijske toplotne izgube
in sevalne izgube so približne.
Če primerjamo temperaturo zunanjega zraka in temperaturo zunanje površine stekla (slika 1 a) lahko razberemo, da je zunanja temperatura na površini stekla nižja od temperature zunanjega zraka. Zaradi takšnih razmer prihaja na steklu do površinske kondenzacije vlage iz zraka (na steklu se ponoči nabira rosa, ki nato zgodaj zjutraj zmrzne). Na prvi pogled je ta pojav težko razumljiv, saj izračun toplotnih izgub in tudi izračun posameznih temperatur v posameznih slojih gradbene konstrukcije ne
izkazuje površinske kondenzacije. Vemo, da toplota prehaja iz toplega prostora navzven, zato bi moral biti zunanja površina stekla dejansko toplejša od okoliškega zraka in do kondenzacije zračne vlage na površini ne bi smelo priti. Vendar ni tako, ker prihaja ponoči v jasnih in suhih dneh do velikega oddajanja toplote skozi steklene površine (sevalno hlajenje), kjer strešna površina in tudi ovoj zgradbe izmenjuje toplotno sevanje z okolico in nebom (vesolje je zelo hladno, temperatura v
večjih razdaljah od zemlje znaša pod – 50 oC).
Če se hočemo izogniti nabiranju rose in ivja moramo vsekakor zagotoviti, da se zunanja površina stekla ne ohladi pod temperaturo okoliškega zraka. Na te pojave so posebej občutljiva strešna okna. Na razpolago imamo več rešitev:
- pasivno gretje in aktivno ogretje zunanjega stekla,
- vgradnja posebne zaščitne folije.
Pri pasivnem gretju, slaba toplotna izolacija okna dejansko dopušča stalen dovolj velik toplotni tok iz prostora v okolico. Takšna rešitev pomeni znatno rabo energije, pojavi pa se tudi se tudi površinska kondenzacija (rošenje) na notranji površini stekel. Aktivno gretje zunanjega stekla pomeni velike stroške vgradnje in velike stroške ogrevalnega sistema. Z vgradnjo posebne folije, lahko z majhnimi stroški preprečimo znižanje temperature zunanje površine stekla (slika 1 b).
Posebna folija, ki je odporna na atmosferske vplive in mehanske poškodbe, ter jo vgradimo na zunanje površine stekel, preprečuje pojav rose in ivja predvsem na strešnih oknih. Takšne folije (»hard coating«) je možno tudi normalno čistiti. Sestavljene so iz zelo tankih plasti, skupna debelina znaša od 0,035 do 0,040 mm (samolepilna plast, UV zaščita, metalizirana plast, prosojna plast in sloj odporen na obrabo).
3. Steklo kot senčilo
Zastekljene površine omogočajo pasivni zajem sončne toplote. Sonce, ki seva kot črno telo na približno 6000 K, oddaja kratkovalovno sevanje valovnih dolžin med 0,3 mm in 3 mm. Celotni spekter sončnega sevanja delimo v tri področja, ki predstavljajo naslednje deleže:
- ultravijolično sevanje UV (sevanje z valovnimi dolžinami l < 0,38 mm ) – 3 %,
- svetlobo (0,38 mm < l < 0,76 mm) – 44 %,
- toplotno ali IR sevanje l > 0,78 mm (infra – rdeče) – 53 %.
Kot je razvidno iz te razdelitve (slika 2), skoraj polovico energijskega toka sonce oddaja pri valovnih dolžinah v vidnem delu spektra in preostanek kot toplotno in UV sevanje. Telesa, segreta na sobno temperaturo, sevajo v območju dolgovalovnega IR dela spektra.
Zaščito pred sončnim sevanjem lahko dosežemo z ustrezno zasteklitvijo, da vgradimo toplotno absorpcijska in reflekcijska stekla. Vgradnja takšnih stekel ima tudi stranski učinek, ker vplivajo na spremembo barve okolice.Toplotno absorpcijska stekla zmanjšajo direktno sončno sevanje, vendar bivalni prostor segrevajo posredno tudi z akumulirano toploto v steklu. Reflekcijska stekla odbijejo večji del sončnega sevanja, vendar tudi takrat, ko predstavlja želeni vir toplote. Sodobne tehnološke
rešitve zasteklitve temeljijo na časovnem spreminjanju optičnih lastnosti zasteklitve (fotokromizem, termokromizem, elektrokromizem in termotropizem).
Pri izbiri stekel je pomembno razmerje med prepustnostjo sončnega obsevanja (z valovnimi dolžinami 0,3 mm < l <3 mm) in svetlobe (0,38 mm < l < 0,76 mm). Večje kot je to razmerje v prid prepuščanja svetlobe, bolj kvalitetno je steklo, ker manj vpliva na zmanjšanje naravne osvetlitve prostorov. V primeru, da za varovanje pred sončno pripeko na notranjo stran prilepimo posebno folijo, moramo vedeti, da na takšen način zmanjšamo osvetljenost prostora in možnost za pasivno
izkoriščanja sončne energije.
Z folijami ne moremo zmanjšati odbojnosti za vse območje sončnega sevanja. Boljšo rešitev predstavljajo prevleke s spremenljivim lomnim količnikom, kar omogoča »sol – gel« tehnologija in kontrolirano jedkanje stekel.
