Термошок и «краевой эффект»

Термошок и «краевой эффект»

Термошок и «краевой эффект»

Термошок – из-за наличия градиента температур - появляется эффект разрушения самого стекла , это явление возникает из-за неравномерного нагрева стекла (одной или нескольких его частей). В результате градиента температур и обусловленного нагревом расширения в стекле возникают напряжения, именно этот эффект и приводит к разрушению стекла.

Какие основные факторы, которые могут привести к разрушению стекла:
Высокий коэффициент поглощения или как говорят абсорбции солнечного излучения. Этот показатель может быть высок как из-за окраски стекла в массе, так и из-за темной тонирующей пленки. И именно чем выше данный показатель, тем больше растет риск разрушения стекла. Согласно новому ГОСТ Р 54175–2010 «Стекло-пакеты клееные. Технические условия», п. 5.2.7: «В случаях, когда в стекло-пакетах для наружного остекления применяют не упрочненное стекло (в том числе многослойное/ триплекс), коэффициент поглощения света - не более 25%. Допускается вместо коэффициента поглощения света использовать при проектировании стекло-пакетов коэффициент поглощения солнечной энергии стеклом.
Для не упрочненного стекла - должен быть не более 50%, в том числе многослойного/ триплекс стекла. Стекло с более высоким коэффициентом поглощения света (или солнечной энергии) должно быть упрочненным».
Тень которая падает на фасады зданий, обуславливает наличие освещенных и неосвещенных зон на поверхности стекла.
Наличие «теплового мешка», то есть зоны, из которой не отводится избыточное тепло (наличие теплоизоляции за стекло-пакетом, наличие ниши в верхней части и т.д.).
Наличие двух или более энергосберегающих покрытий в двухкамерном стекло-пакете. По сути, является частным случаем «теплового мешка».
Ориентация и наклон элементов фасада/ здания, оказывают влияние на инсоляцию поверхности стекла.
Качество резки и обработки кромки стекла а также толщина стекла. Именно хорошо обработанная кромка, уменьшает вероятность возникновения термошока.
Очень важны и климатические параметры: колебания суточной температуры, широта места строительства, ну и конечно время года.
А самое главное, чтобы полностью избежать разрушения стекла в результате термо-шока, необходимо и очень важно провести закалку стекла. И именно закаленное стекло является безопасным и не подвержено разрушению от перепадов температур, который может возникнуть на фасаде здания.

Что такое термин "краевой эффект" - его используют для обозначения образования конденсата на стекло-пакете по контуру профиля створки или оконной рамы. Вызывается этот эффект появлением термо-моста через дистанционную рамку стекло-пакета, чаще всего изготавливаемую из алюминиевого сплава, что обуславливает - большую теплопроводность. При недостаточно глубокой посадке стекло-пакета в фальц профиля по контуру примыкания штапика к стекло-пакету может возникнуть зона с температурой точки росы для определенной относительной влажности воздуха в помещении и начать образовываться конденсат.

Большой вероятностью краевого эффекта выделяются однокамерные стекло-пакеты, что не можно сказать о двух и более камерных пакетах - где эта вероятность гораздо меньше, так как в них дистанционные рамки разделены промежуточными стеклами. Условно безопасными в отношении "запотевания" являются стекло-пакеты с полимерными дистанционными рамками. И именно высокую гарантию отсутствия этого неприятного эффекта дает увеличенная посадка стекло-пакета в профиль створки или рамы. А также, существуют ограничения по глубине посадки стекло-пакета, что в большей степени обусловлено рисками появления эффекта термошока второго рода, это особенно важно для стекло-пакетов, имеющих утолщенные наружные стекла или они покрытые низко-эмиссионным напылением.

В зимние времена года, если стоит ясный солнечный день, наружное стекло и профиль ПВХ также нагреваются, причем профиль больше, чем меньшую светоотражающую способность он имеет (это очень характерно для цветных или ламинированных ПВХ-профилей). В то время, как наружная поверхность стекла интенсивно охлаждается, теплоотдача с внутренней поверхности стекла в камеру стекло-пакета, а особенно в профильную систему намного ниже, таким образом появляются температурные напряжений, способные вызвать саморазрушение стекла - это и называется термо-шоком.

Мы можем сказать коротко и своими словами: светит солнце = греет батарея, стекло поглощает энергию. Мы знаем, что многие материалы имеют способность расширяться = так и стекло при нагревании расширяется, причем чем сильнее нагрето стекло, тем больше оно расширяется. При этом сам край стекла защищен от нагрева оконной рамой и отдает хорошую часть тепла дистанционной рамке. Таким образом, в центре стекло нагрелось и расширилось больше, чем по периметру - намного меньше. В один прекрасный момент достигается предел прочности сырого стекла на растяжение, и стекло "рвётся" на кромке (т.к. кромка уже, чем более нагретый центр стекла). Где-то в 15-20 раз, прочность сырого стекла на растяжение ниже, чем прочность на сжатие, в зависимости от марки стекла, так что разрывающие напряжения более опасны. Разрыв, как правило, происходит перпендикулярно краю стекла, а именно в тех местах, где имеются микротрещины, которые образуются при раскрое. Для предотвращения этого недостатка, у прозрачных стекол рекомендуется хорошо обрабатывать кромку, либо использовать гидрорезку, ну а тонированные и рифленые стекла, со свето-пропусканием менее 75% закаливать, также предварительно обработав кромку.

Этот момент - термошок, можно еще сравнить с разрывом бумажного листа руками, когда тянешь лист в разные стороны, за противоположные края. Только вместо рук - действуют внутренние силы, вызванные температурным расширением стекла. Дело не в растяжениях и сжатиях стекла, скорее здесь дело в расширении и сжатии воздуха, который находится в стекло-пакетах (вы можете вспомнить теплопроводность и теплоемкость стекла и воздуха), мы знаем, что воздух гораздо сильнее сжимается и разжимается при нагреве/ остывании, а учитывая, что стекло-пакет герметичен и влияние воздуха в нем на стекла при расширении и сужении - стекло при этом выгибается и превращается в линзу, при чем то в одну сторону, то в другую! А также не стоит забывать, что стекло здесь тоже играет немаловажную роль - именно дефекты стекла (микротрещины, микропоры и т.д.), а так же этот самый плохо-обработанный край стекла, опять же с микротрещинами! Конечно, если данные дефекты присутствуют (а это практически 100%), то при сильном расширении или сужении стекло-пакета, стекло в нем лопнет! Прочность стекла на изгиб ни о чем! Так что понятие термошок - это условное понятие! Что испытывает этот шок? Стекло - НЕТ, воздух в С/П - тоже нет, так как он ведет себя по законам физики, а отсюда и вывод, что термошока-то и НЕТ, так как его ни что не испытывает!
Приведем несколько доказательств того, что "порыв холодного ветра" совсем не так опасен для стекла, чем резкое затенение или резкий нагрев на солнце...
Действительно, коэффициент теплоотдаче на наружной поверхности зависит от скорости ветра. И температура воздуха может резко поменяться. Но что это даст для стекла?

Сначала стекло не обдувалось - скорость ветра равна 0. Коэффициент теплоотдаче был равен примерно 10 Вт/ м2С. Затем подул резкий ветер 10 м/ сек и коэффициент теплоотдаче стал равен 40 Вт/ м2С и одновременно с этим температура воздуха понизилась на 10С. Все эти цифры коэффициентов теплоотдаче вы сами можете проверить в "умных книжках".
Тепловой поток, отбираемый от наружной поверхности при этом естественно увеличился на величину 10х(40-10) = 300 Вт/ м2, это приводит к охлаждению стекла.
Массовая теплоемкость стекла около 0,8 кДж/кг С, а плотность - 2500 кг/ м3. Тогда объемная теплоемкость равна 1000 кДж/ м3 С, и при толщине стекла 4 мм теплоемкость листа составляет 4000 Дж/ м2С.
Легко посчитать, что охлаждение стекла на эти 10 градусов произойдет за время 4000/(300х60) = 2,2 мин,
т.е. достаточно медленно.

А вот что будет происходить в краевых зонах стекло-пакета, не обдуваемых ветром (именно закрытых профилем). Размер этих зон, как Вы понимаете, очень мал (не более 1 см). Зная коэффициент теплопроводности стекла 1,15 Вт/ mC и размер зоны охлаждения 0,01 м посчитаем тепловой поток, который будет направлен от края стекло-пакета к центру:

(1,15/0,01)х0,004х10 = 2,3 Вт = 2,3 Дж/cек.
Такой тепловой поток охладит краевую зону за время:
(1000 000 х 0,004 х0,01)/ 2,3/60 = 2,9 мин

Отсюда можно сделать вывод, что время охлаждения наружного стекла резким порывом ветра сопоставимо с временем охлаждения краевых зон, поэтому вряд ли такое явление приведет к термошоку.
Facebook

Валютный курс

Календарь

«    Февраль 2018    »
ПнВтСрЧтПтСбВс
 1234
567891011
12131415161718
19202122232425
262728