Zadania
 Dotychczas powszechnie stosowane aluminiowe ramki dystansowe,
element niezbędny w szybie zespolonej, przy coraz lepszych
wartościach współczynników przewodzenia ciepła ram
okiennych i przeszkleń okazał się słabym punktem konstrukcji szyby zespolonej. Aluminium ma znacznie większą zdolność przewodzenia ciepła niż pozostałe części składowe okien. Ramka aluminiowa na obrzeżu szyby jest więc ostatnią drogą nadmiernego przenikania ciepła z pomieszczenia na zewnątrz. Rozwiązaniem tego problemu może być zastosowanie ramki dystansowej - zwanej "ciepłą ramką, wykonanej ze złożonego materiału izolacyjnego lub stali szlachetnej".
Zastosowanie "ciepłej ramki" polepsza izolację termiczną na brzegach, co powoduje podwyższenie temperatury szyb w tym obszarze i obniża ryzyko występowania tam czasowej kondensacji pary wodnej. W efekcie dopuszczalna względna wilgotność powietrza,
przy której w danych warunkach wykrapla się para wodna na powierzchni szyby może być dzięki zastosowaniu "ciepłej ramki" wyższa o ok. 10-15% bez obawy wystąpienia kondensacji pary wodnej.
Naroża gięte
Jednym z istotnych kryteriów branych pod uwagę przy
ocenie szyb zespolonych jest również ich szczelność,
zarówno przed wnikaniem wilgoci do wnętrza szyby,
jak i stratą gazu, którym wypełnione są szyby dla poprawienia parametrów termicznych czy dźwiękochłonnych.
Aby zapewnić te najwyższe parametry, ciepła ramka dystansowa zastosowana w szybach zespolonych nie powinna być cięta i łączona w narożach za pomocą łączników plastikowych. Taki sposób formowania ramki wpływa bowiem na obniżenie szczelności szyby co może powodować szybszą ucieczkę gazu szlachetnego zawartego w przestrzeni międzyszybowej powodując z kolei pogorszenie izolacyjności cieplnej, co niweczy zyski z tytułu zastosowania ciepłej ramki. Słabe punkty jakimi są naroża szyby zespolonej wykonane z ramek przycinanych eliminuje się stosując ramki gięte w narożach, co jest jednym z podstawowych rozwiązań w kierunku stworzenia wyrobu o najwyższych parametrach jakościowych.
Zalety
Oferując swoim klientom ciepłą ramkę dystansową
Press-Glas ma na uwadze następujące korzyści:
- oszczędność energii przez redukcję mostka termicznego,
- ograniczenie ryzyka kondensacji pary wodnej na obrzeżach szyby,
- szerokie możliwości zastosowania,bezproblemowy montaż szprosów,
- właściwości mechaniczne analogiczne jak w przypadku ramki aluminiowej.
| Warunki badania |
Konstrukcja szyby |
Rodzaj profilu ramy okiennej |
Rodzaj użytej ramki dystansowej |
Temperatura
na krawędzi
szyby wew.
w szybie
zespolonej
[°C] |
Δt na
krawędzi
i w środku
szyby
wewnętrznej
[°K] |
Wilgotność
punktu rosy
na krawędzi
szyby
wewnętrznej
[%] |
|
Temperatura zewnętrzna 0°C
temperatura wewnętrzna +20°C |
Top-Glas Ug=1,1
4/16/4T
z Argonem |
Drewno |
Sztuczne tworzywo |
13,3 |
4,5 |
64,1 |
|
Stal nierdzewna |
12,4 |
5,2 |
62,8 |
|
Aluminium |
10,8 |
6,8 |
55,7 |
|
PCV |
Sztuczne tworzywo |
13,2 |
4,7 |
64,3 |
|
Stal nierdzewna |
12,5 |
5,3 |
62,3 |
|
Aluminium |
11,1 |
6,7 |
56,2 |
Przedstawiona powyżej tabela pokazuje temperatury na krawędzi szyby wewnętrznej
w szybie zespolonej dla następujących warunków: szyba zespolona o współczynniku
Ug = 1,1 W / m2K, temperatura zewnętrzna 0°C, temperatura wewnętrzna + 20°C.
Z tabeli wynika, że zastosowanie ciepłej ramki z tworzyw sztucznych lub stali nierdzewnej podnosi temperaturę krawędzi szyby wewnętrznej do 20% w stosunku do temperatury na krawędzi szyby wewnętrznej w szybie zespolonej z ramką aluminiową. Efektem tego jest to, że dopuszczalna względna wilgotność powietrza, przy której w danych warunkach wykrapla się para wodna na powierzchni szyby może być dzięki zastosowaniu "ciepłej ramki" wyższa o ok. 15% bez obawy wystąpienia kondensacji pary wodnej.
Ponieważ do tej pory nie było jasnych kryteriów pozwalających na zdefiniowanie "ciepłej ramki" wielokrotnie sprzedawano na rynku jako "ciepła ramkę" profile dystansowe do szyb zespolonych, które były wprawdzie cieplejsze od ramki aluminiowej, jednakże miały nieporównanie gorsze własności od prawidłowych rozwiązań. W projekcie niemieckiej normy DIN V 4108 zaproponowano kryterium, które w jednoznaczny sposób określa warunki jakie musi spełniać tzw. ciepła krawędź, co ma zapobiec nadużyciom określenia "ciepła ramka". Zgodnie z tym projektem normy za krawędź o polepszonych parametrach cieplnych uznać można taką krawędź, której ramka dystansowa spełnia następującą nierówność:
2(d1λ1) + d2λ2 <= 0,007 W/K
gdzie:
d1 - grubość ścianki
d2 - grubość folii metalowej
λi - współczynnik przewodzenia ciepła w W/mK
Poniżej tabela pokazująca jak powyższe kryterium spełniają poszczególne typy ramek:
| Rodzaj ramki |
Grubość ścianki
[mm] |
Wartość ∑ (di x λi) zgodnie z projektem normy DIN V 4108 |
Ocena kwalifikacji ramki jako
"ramki ciepłej" |
| Ramka z tworzyw poliwęglanowych z taśmą stalową wtopioną w przekrój |
0,1(folia stalowa) |
0,0055 |
pozytywna |
| Ramka polipropylenowa |
0,125 (folia stalowa) |
0,0066 |
pozytywna |
| Stal nierdzewna |
0,20 |
0,0068 |
pozytywna |
| Stal |
0,25 |
0,0250 |
negatywna |
| Aluminium - standard |
0,35 |
0,1120 |
negatywna |
Obecnie na rynku dostępne są następujące rozwiązania spełniające kryterium "ciepłej ramki".
- ramki ze stali nierdzewnej o grubości ścianki 0,15 - 0,20 mm.
- ramki w postaci profili z polipropylenu pokrytych cienką folią metalową zapobiegającą dyfuzji
- ramki w postaci profili z tworzyw sztucznych wzmacnianych włóknami szklanymi i pokrytych antydyfuzyjną folią z metalu
- ramki w postaci profili z tworzyw poliwęglanowych z folią metalową wtopioną w przekrój ścianki
- ramki z mas uszczelniających nakładanych w systemie TPS
- ramki w postaci elastycznej taśmy silikonowej nakładanej wzdłuż krawędzi.
Stosowana dotychczas metoda oceny izolacyjności cieplnej szyby zespolonej uwzględniała jedynie wartość współczynnika przenikania ciepła Ug w jej centralnym punkcie. Ze wzglądu na fakt iż ramka dystansowa oraz masa uszczelniająca mają większy współczynnik przewodzenia ciepła niż przestrzeń międzyszybowa wypełniona gazem, na krawędziach szyby zespolonej powstaje liniowy mostek termiczny. Efekt ten został uwzględniony w nowym podejściu do obliczania współczynnika Uw okna i został opisany przez współczynnik Psi (Ψ).
Należy podkreślić, że rzeczywisty efekt mostka termicznego na krawędzi szyby zespolonej zamontowanej w oknie zależy również od głębokości osadzenia szyby w profilu i współczynnika przenikania ciepła Uf profilu. Wraz ze wzrostem głębokości osadzenia szyby i zwiększeniem wsp. Uf zmniejsza się udział strat ciepła w oknie przez krawędzie szyby i minimalizuje się możliwość wystąpienia pary wodnej.
W poniższej tabeli przedstawiono porównanie tego współczynnika dla różnych typów ramek w zależności od rodzaju profilu, w jakim zespolenie szybowe, w tym przypadku o budowie 4/16/4 przy Ug=1,2 W/m2K, zostało osadzone.
| Ramka dystansowa |
Rama okienna - typ materiału |
| drewno i PVC |
aluminium |
|
Ψ |
| Aluminium |
0,068 |
0,086 |
| Stal nierdzewna "Chromatech" |
0,047 |
0,053 |
| TPS |
0,042 |
0,054 |
| "Thermix" |
0,040 |
0,053 |
Nowy sposób obliczania współczynnika przenikania ciepła okna Uw został uwzględniony w normie EN ISO 10077 w postaci następującego wzoru:
Uw - współczynnik U okna [W/m2K]
Af - powierzchnia ramy
Uf - współczynnik przenikalności cieplnej ramy w [W/m2K]
Ag - powierzchnia oszklenia w [m2]
Ug - współczynnik przenikalności cieplnej szyby w [W/m2K]
Lg - obwód w m (krawędź szkła)
Ψ - Linearna przenikalność cieplna w [W/mK] ramki dystansowej
Aby przybliżyć powyższy wzór przedstawiamy przykład obliczeniowy dla okna jednoskrzydłowego O32 o wymiarach 535 x 1435 mm. Okno wykonane jest z trzykomorowego profilu PCV o całkowitej szerokości ramy i skrzydła 125mm.
Do obliczeń przyjęto następujące założenia:
Af = 0,43 m2
Uf = 1,7 W/m2K
Ag = 0,3377 m2
Ug = 1,1 W/m2K
Lg = 2,94 m
Ψa = 0,068 W/mK (ramka aluminiowa)
Ψb = 0,047 W/mK (ciepła ramka stalowa)
Ψc = 0,040 W/mK (ciepła ramka PCV)
Okno z ramką aluminiową (a):
Okno z ciepłą ramką stalową (b):
Okno z ciepłą ramką PCV (c):
Otrzymane wyniki wykazują, że współczynnik Uw okna nieznacznie się poprawia.
I tak, w przypadku zastosowania ciepłej ramki stalowej o 4,3 %, a w przypadku ciepłej ramki PCV o 6,3%.
Grupa Press-Glas proponując zastosowanie ciepłej ramki w swoich produktach ma na uwadze następujące, wypływające z tego faktu, korzyści:
- oszczędność energii,
- ograniczenie ryzyka kondensacji pary wodnej na obrzeżach szyby,
- szerokie możliwości zastosowania,
- bezproblemowy montaż szprosów,
- właściwości mechaniczne analogiczne jak w przypadku ramki aluminiowej,
- redukcja mostka termicznego.
- Aktualnie oferujemy w standardzie ramki gięte, gdyż jest to produkt bardziej zaawansowany technologicznie, a co za tym idzie szyba zespolona z ramką gięta posiada wyższe parametry jakościowe.
Jednym z istotnych kryteriów branych pod uwagę przy ocenie szyb zespolonych jest ich szczelność zarówno przed wnikaniem wilgoci do wnętrza szyby, jak również strat gazu, którym wypełnione są szyby dla poprawienia parametrów termicznych czy dźwiękoszczelnych. Zastosowanie ramki giętej, a tym samym zlikwidowanie słabych punktów, jakimi są nieuszczelnione butylem (najefektywniejszym uszczelniaczem przed wnikaniem wilgoci do wnętrza szyby zespolonej) naroża zestawione z ramek przycinanych, jest jednym z podstawowych rozwiązań w kierunku stworzenia wyrobu o najwyższych parametrach jakościowych.
Spośród dostępnych na rynku ciepłych ramek oferujemy:
- ramka THERMO do gięcia w kolorze
- ramka z cienkościennej stali nierdzewnej
» Zobacz kolory oferowanych ciepłochronnych ramek dystansowych
Za wprowadzeniem do naszej oferty cienkościennych stalowych ramek giętych, oprócz wcześniej przedstawionych zalet wypływających z zastosowania samej technologii gięcia, przemawiają dodatkowo:
- optymalny współczynnik rozszerzalności liniowej stali, który wynosi 9x10-6K-1. Dla porównania dla szkła współczynnik ten wynosi 12x10-6K-1. Szkło i stal posiadają zatem bardzo zbliżone współczynniki rozszerzalności liniowej, co w praktyce skutkuje minimalnym naprężeniem na granicy szkło-ramka dystansowa, tym samym minimalnym wybrzuszeniem ramki, spowodowanym nagrzewaniem się szyb zespolonych. Dla przykładu: szyba zespolona o długości 200 cm wyprodukowana w temperaturze +20 oC i poddana nagrzaniu do temperatury +80 oC wykazuje następującą rozszerzalność liniową:
* szkło - 1,08 mm/m;
* ramka dystansowa ze stali nierdzewnej - 1,44 mm/m;
* ramka dystansowa aluminiowa - 2,88 mm/m.
Podczas gdy pomiędzy szkłem a ramką stalową różnica w rozszerzalności liniowej wynosi 0,36 mm, to już pomiędzy szkłem a ramką aluminiową różnica wynosi aż 1,8 mm. W związku z tym zastosowanie stalowej ramki dystansowej pięciokrotnie zmniejsza wartość naprężeń na krawędzi uszczelnienia szyby w porównaniu z ramką aluminiową:
- zmniejszenie przewodności cieplnej stali λ do 14,3 W/mK, gdy w przypadku aluminium wartość λ wynosi 200 W/mK,
- redukcja grubości materiału przewodzącego ciepło. Cienkościenna ramka ze stali nierdzewnej posiada ściankę o grubości 0,17 +/- 0,02 mm, natomiast aluminiowa 0,38 +/- 0,02 mm.
Gięcie cienkościennych stalowych ramek dystansowych wymaga zastosowania odpowiedniego oprzyrządowania i techniki gięcia, co zostało w grupie Press-Glas przetestowane z bardzo dobrymi wynikami.
|
