Eesti   Inglise   Vene
Kaisa Haldus OÜ
E-post: info@kalesi.ee

Liitu uudiskirjaga

Captcha Image

TERMILISED PINGED AKNAKLAASIS - KLAASI "TERMOSTRESS"

Termiline pinge aknaklaasis

Termilise pinge tekkimise põhjuseks akna klaaspaketis on temperatuuri ebaühtlane levimine. Mida soojustneelavam on klaas (selektiiv-, päikesekaitse- ja toonitud klaas), seda kiiremini soojeneb aknaklaas päikesekiirguse mõjul. Päikesekiirguse mõjul (ida-, lõuna- ja läänekaares), paisub aknaklaasi katmata pind kiiremini, kui varjatud ala (nt aknaraami sees olev klaasi serv või varjus olev klaasi pind). Kui temperatuuride erinevus kiiremini soojenenud klaasi pinna ja varjatud ala vahel ületab teatud kriitilise piiri, võib klaas puruneda. Seda nähtust nimetatakse termiliseks purunemiseks. Termiline purunemine algab reeglina klaasi servade suhtes 90 kraadise nurga all ning sellele järgneb looklev mõra.

Termilise purunemise vältimine

NB! Kõrgema termilise purunemise riskiga lahendustes tuleks purunemise vältimiseks kasutada karastatud või kuumtugevdatud klaase. 

Termiliselt töödeldud (karastatud või kuumtugevdatud) toonitud või taustvärvitud klaasidega aknaid kasutatakse ehituskonstruktsioonide varjamiseks hoone fassaadis. Muude rakenduste korral sõltub termilise purunemise risk klaasi tüübist, pinna suurusest, sise- ja välistemperatuurist ning asukohast ilmakaarte suhtes. Oluline on arvesse võtta nii klaaspakettide sisemiste ja välimiste päikesekaitsevahendite (kardinad, lamellid, rulood, päikesekaitsekiled jne), kui ka ehituse ajal kasutatavate kaitsekilede ja/või ehituspapi ning muude klaasi pinnale paigaldatud dekoratsioonide kasutamise riske. Samuti tuleks vältida teravalt piiritletud varjude ja/või klaasi sisepinna puuduliku ventilatsiooni tagajärjel tekkida võivaid riske.

Termiline purunemine erinevate klaaside korral

Klaasi termiline purunemine võib tekkida, kui klaasi temperatuuri erinevus kesk- ja varjatud ääreala vahel ületab teatud kriitilise piiri. Termiline purunemine sõltub klaasi tüübist ja klaasi kvaliteedist. Klaaspakettide tootjate hinnangul võib temperatuurierinevuste mõjul tekkida termiline purunemine järgmiste temperatuuride juures:

  • armeeritud ja lamineeritud klaas: 20-30ºC
  • tavaline kirgas klaas: 40-50ºC
  • kuumtugevdatud klaas: 60-70ºC
  • karastatud klaas: 80-100ºC

Klaasi pinnatemperatuuri erinevusi põhjustavad tegurid
Termilist purunemist suurendavad faktorid

     Soojuse absorptsiooni ehk soojusenergia neeldumise mõju
Kõrge soojusenergia neeldumine on klaasi kõige olulisem termilist koormust suurendav omadus. Mida suurem on klaasi neeldumismäär, seda kõrgemale tõuseb klaasi temperetuur ning suureneb termilise purunemise võimalus. Toonitud klaas absorbeerib1 rohkem päikesekiirgust, kui tavaline kirgas klaas ja soojeneb seega rohkem. Madala emissiivsusega2 selektiiv- ja päikesekaitseklaasil on samuti suurem neeldumisvõime kui kirkal klaasil.

     Päikesekiirguse mõju
Päikese soojuskiirguse mõju klaaspaketile sõltub hoone asendist ilmakaarte suhtes, aastaajast, pilvisusest, õhu saastatusest ning külgnevate hoonete ja maapinna peegeldustest.

Termilise purunemise risk on ida-, lõuna- ja läänekaares asuvatel aknaklaasidel, kuna päikese poole suunatud klaasid kuumenevad päikeseenergia mõjust tingituna olulisel määral.  Põhjakaares asuvatel aknaklaasidel termilise purunemise risk puudub.
 
Temperatuuri ebaühtlase levimise tõenäosus aknaklaaside pinnal on suurem hilistalvel või varakevadel, kui öösel jahtunud aknaklaasi hakkab intensiivselt soojendama hommikune päike. Varjatud alal (näit. klaaspaketi serv, mis on klaasiliistu all varjus), võrreldes ülejäänud klaasi pinnaga, ei tõuse temperatuur klaasi suurest mahumassist tingituna piisavalt kiiresti ning võib tekkida aknaklaasi termiline pinge ja klaasi purunemine.
 
   • Sisemiste kütteallikate mõju 
Konvektsioonil töötavad küttekehad, kui ka soojust kiirgavad kütteallikad, mis suunavad soojuse otse klaasile, võivad põhjustada temperatuuri ebaühtlase levimise klaasi pinnal ja põhjustada termilise pinge.
 
    Siseruumi ja ehituskonstruktsioonide mõju
Siseruumi soojuskiirguse tagasipeegeldumisel klaasi pinnale, neeldub see osaliselt klaasis. Sellise soojuse tagasipeegeldumise võib põhjustada klaasi lähedal asuv eenduv lae- või seinakonstruktsioon, kui ka küttesüsteemi torustik. Probleemse koha puudulik õhuvahetus soodustab klaasi pinnal ebaühtlast soojuse levimist veelgi. 
    
     Kahekambriliste (komekordsete klaasidega) klaaspakettide mõju
Kahekambrilised klaaspaketid on parema soojusisolatsiooniga kui ühekambrilised vaid sellisel juhul, kui klaaside omavaheline kaugus on optimaalne ning kasutatakse kahte madala emissiivsusega2 nn selektiivklaasi.  Klaasidevahelisest konvektsioonist3 tingitud klaaspaketi jahtumise vähendamiseks  asendatakse õhktäidis raskemate gaasidega (argoon, krüptoon). Täitegaasi väljaimbumise ja õhuniiskuse sisseimbumise tõkestamiseks hermetiseeritakse klaaspakettide servad polüsulfiidmastiksi või silikooniga.
 
Kuna kahekambriliste klaaspakettide keskmist klaasi ümbritseb kahelt poolt hea soojusisolatsioon ning tavapärane jahutus puudub, siis on tema soojuskoormus välimiste klaasidega võrreldes kõrgem. Seepärast ei ole termiliselt töötlemata selektiivklaasi soovitatav kasutada klaaspaketi keskel.
 
Välimine selektiivklaas paigutatakse klaaspaketi keskele energiasäästlike akende päikesefaktori5 suurendamise eesmärgil . Suurema temperatuurikoormuse tõttu tuleks keskmine klaas sel juhul aga karastada või kuumtugevdada.
 
     Kaldenurga mõju
Klaasi kalle omab tähtsust, kuna päikeseenergia neeldumismäär on suurim, kui päikesekiired langevad klaasi pinnale täisnurga all (risti klaasi pinnaga). Nurga all klaasile langev päikesekiirgus peegeldub aga osaliselt klaasi pinnalt tagasi. Horisontaalpinna suhtes 30-50 kraadise nurga all asetsevad klaasid on kõige kriitilisemates tingimustes.
 
     Õhu ringluse ja tuule mõju
Õhu liikumine nii sees- kui ka väljaspool aknaklaasi mõjutab oluliselt klaasi temperatuuri. Tuulevaiksetel päevadel on klaasi temperatuur kõrgem. Kaitsekiledega aknaklaaside kinnikatmisel peab säilima õhuvahetus klaaside läheduses.
 
     Pealekleebitud kilede ning muude dekoratsioonide mõju
Klaasidele kleebitud päikesekaitse- ja disainkiled või muud dekoratsioonid võivad põhjustada ebaühtlast klaasi soojenemist, kuna kilega kaetud ala absorbeerib1 rohkem päikesekiirgust kui klaasi ülejäänud pind.

    • Klaasi servade seisukorra mõju 
Klaasi servade seisukord on äärmiselt oluline. Klaasi paisumisel oleneb servade töötluse kvaliteedist selle vastupidavus termilisest pingest tekkida võivale purunemisele. Mida vähem on klaasi servades mikropragusid, seda vastupidavam ta on. Klaasi servade lihvimine suurendab selle vastupidavust.
 
     Väliste varjude mõju
Teravalt piiritletud varjud võivad põhjustada klaasi pinnal temperatuurierinevusi ning termilisi pingeid. Varjud võivad tekkida tänu katuseräästastele, sügavatele aknapaledele, markiisidele, puudele, ladustatud ehitusmaterjalidele või lähedal asuvatele muudele ehitistele (vt joonis A).

     Aknakatete mõju
Aknakatted (ka kaitsekiled) võivad takistada õhu liikumist klaasi läheduses. Ribikardinad peegeldavad aga päikesekiirgust tagasi klaasi pinnale. Aknakatete ebaõige paigaldamine ja kasutamine võivad põhjustada klaaside ebaühtlase ja tavapärasest suurema soojenemise ning sellest tuleneva termilise purunemise 

Klaaspaketi ja aknakatte vahele tuleks ventilatsiooniks jätta vähemalt 50 mm vaba ruumi. Õhuvahetuse kindlustamiseks tuleks tagada lisaks vähemalt 50 mm vaba ruumi olemasolu ka aknakatte üla- ja alaosas (vt joonis B).

     Vastu klaasi ladustatud esemete mõju
Klaaspaketi sisemise klaasi vastu või sellele väga lähedale ladustatud esemed ja/või ehitusmaterjalid (kotid, kastid, pakid jne) põhjustavad suurema päikesekiirguse absorbeerumise1 ning klaasi pind soojeneb selles kohas tavapärasest rohkem. Klaasi pinnatemperatuuri erinevus kaetud ja katmata alal võib põhjustada klaaside termilise purunemise (vt joonis C).


Lahendus

Kuigi termiliste pingete tekkimist klaasis aitab vähendada ülaltoodud tegurite arvessevõtmine, ei välista see siiski klaasi võimalikku purunemist. Garanteeritud lahenduseks on karastatud või kuumtugevdatud klaasi kasutamine.

Nõuanded klaaspakettide ladustamiseks

Termilise purunemise vältimiseks ei tohi klaasidega komplekteeritud aknaid, ega ka eraldi klaaspakette, mille koosseisus on kasutatud toonitud, madala emissiivsusega2, armeeritud ning lamineeritud klaase, enne paigaldamist ladustada otsese päikesevalguse kätte. Klaaside vahele tuleb paigaldada distantskorgid õhu liikumise tagamiseks. Tuleb hoiduda klaasi servade vigastamisest. Välitingimustes ei tohi klaasidega komplekteeritud aknaid ega klaase katta osaliselt või juhusliku kattematerjaliga, sest klaasi pinnal tekkivad erinevad temperatuurid võivad põhjustada klaaside termilise purunemise. Klaas peab olema kaetud hoolikalt ja täielikult.

Mõisted

1. Absorbtsioon - päikeseenergia neeldumine klaasis või muus materjalis.

2. Emissiivsus - materjali omadus peegeldada soojuskiirgust. Mida madalam on emissiivsus, seda rohkem soojust peegeldatakse. Päikesekaitse- ja selektiivklaasid on madala emissiivsusega klaasid.

3. Konvektsioon klaaspaketis - on klaaspaketi alumise ja ülemise osa temperatuuride erinevusest põhjustatud klaaside vahelise täitegaasi liikumine. Liigne gaasi liikumine klaaspaketi sees põhjustab aknaklaasi jahtumise. Klaaside vahelise konvektsiooni vähendamiseks asendatakse tänapäeval klaaspaketi klaaside vaheline õhk raskemate gaasidega nagu argoon või krüptoon.

4. Varjude tekkimine - põhjustajaks võib olla mõni hoone osa, näiteks katuse räästas, varikatused, postid või sügavad aknaraamid. Varju tekkimise põhjuseks võivad olla ka teised hooned.

5. Päikesefaktor (PF) -  mida suurem on aknaklaasi päikesefaktor, seda rohkem läbib klaaspaketti päikesekiirgus. Teadlikult valides võivad aknaklaasid fassaadis toimida lisafunktsioonina nagu tasuta päikesepaneelid. Kui hoone projekteerimisel õnnestub enamik aknaid paigutada lõunafassaadi, saame kütteperioodi jooksul kuni 15% tasuta päikeseenergiat hoone kütmiseks. Lähemalt lugege SIIN.