Γνωρίζοντας το Γυαλι

Οι βασικές φυσικές ιδιότητες  του υαλοπίνακα  είναι :
 

Πυκνότητα  : 2.500 kg/m3

Συντελεστής γραμμικής διαστολής : 88 χ 10-7m/oC

Θερμική διαπερατότητα : (u-value) 5,2 – 5,8 watt/m2*oC (ανάλογα με το πάχος)

Θερμική αγωγημότητα : (Κ-value) 1,05 watt/m*oC

Αντοχή θερμοκρασιακών  διαφορών : στα 6mm ένα γυαλί το οποίο έχει θερμανθεί τεχνητά   θα σπάσει από θερμική αυτόθραυση εάν βυθιστεί σε νερό με διαφορά θερμοκρασίας πάνω από 55οC.

Αντοχή στη θλίψη : 1000 MPa. Είναι εξαιρετικά υψηλή και σημαίνει ότι για να συνθλίψει κάποιος ένα γυάλινο κύβο όγκου 1cm3 , πρέπει να εφαρμόσει βάρος 10 τόνων.

Αντοχή σε εφελκυσμό : 40 MPa (το νούμερο αυτό ανεβαίνει για θερμοενισχυμένους υαλοπίνακες στα 200 MPa) σαφώς μειωμένη σε σχέση με την αντοχή στην θλίψη.

Σημείο τήξης : περίπου στους 730οC.

Μέτρο ελαστικότητας : (συντελεστής Young) 70 GPa . Ο συντελεστής αυτός εκφράζει την θεωρητική δύναμη ( ανά μονάδα επιφανείας) που θα έπρεπε να εφαρμοστεί σε ένα δοκίμιο γυαλιού ώστε να διπλασιαστεί το αρχικό του μήκος.

Συντελεστής εγκάρσιας συστολής : (Poisson ratio μ) 0,22

Σκληρότητα : 6,5 της κλίμακος Moh ( το διαμάντι έχει 10, το ζαφείρι 9 και ο γύψος 2).

Διηλεκτρική σταθερά : για 6mm γυαλί στους 21oC

  1 GHz   6,0
  10 MHz  6,5
  1 KHZ   7,4
  10  Hz  30,0

Συντελεστής διάθλασης : 1,52 (ο συντελεστής αυτός διαφοροποιείται ανάλογα με το μήκος κύματος του υπό εξέταση φωτός)

Φωτεινή ανάκλαση: (Απώλεια φωτός λόγω ανάκλασης) περίπου 8% με 10%. Το φώς όταν διέρχεται από διαχωριστική επιφάνεια 2 οπτικών μέσων με διαφορετικούς δείκτες διάθλασης (π.χ. αέρας-γυαλί), πάντα ανακλάται. Το ποσοστό του φωτός που ανακλάται εξαρτάται από τους δείκτες διάθλασης των μέσων και την γωνία πρόσπτωσης του φωτός.

Φωτεινή διαπερατότητα : περίπου 85% για λευκό υαλοπίνακα 6mm.

Διαπερατότητα Υπεριώδους ακτινοβολίας :  σε μήκος κύματος 340nm 41% , σε 315nm 1%.

Χημική αντοχή : Το γυαλί είναι εξαιρετικά ανθεκτικό στα περισσότερα οξέα εκτώς από το υδροφθορικό και σε υψηλες θερμοκρασίες και στο φωσφορικό. Εμφανίζει όμως ευαισθησία στα αλκάλια. Επίσης διαλυτές  θειούχες προσμίξεις από διάβρωση μετάλλων έχουν την τάση να προσκολλώνται μόνιμα στην ελεύθερη επιφάνεια του γυαλιού οι οποίες πρέπει να αφαιρούνται το ταχύτερο δυνατό.

Αυτοθράυση θερμικού Σοκ υαλοπινάκων:

Αιτίες

Το θερμικό σοκ είναι ένα φαινόμενο το οποίο παρατηρείται όταν η κεντρική περιοχή ενός υαλοπίνακα θερμαίνεται (είτε τεχνητά, είτε φυσικά) ενώ η περιμετρική του περιοχή διατηρείται ψυχρή και δεν υπόκειται σε διαστολή. Με τον τρόπο αυτό δημιουργείται σταδιακά μια τάση πανω στην επιφάνεια του υαλοπίνακα.

Η αυτόθραυση είναι το αποτέλεσμα της συσώρευσης υπερβολικής τάσης λόγο θερμότητας σε έναν υαλοπίνακα. Το ποσό της θερμικής τάσης εξαρτάται από την διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ της ψυχρότερης και της θερμότερης περιοχής του υαλοπίνακα, καθώς επίσης και στην κατανομή της θερμοκρασιακής διαβάθμισης στην επιφάνειά του.

Ένας υαλοπίνακας ο οποίος έχει υποστεί θερμικό σόκ, είναι εύκολο να αναγνωριστεί από την μορφή του σπασίματος το οποίο είναι πολύ χαρακτηριστικό. Το σπάσιμο αυτού του τύπου, ξεκινά πάντα κατακόρυφα από μία από τις πλευρές του υαλοπίνακα και εκτείνεται ευθύγραμμα  για 2 έως 5cm. Στη συνέχεια διακλαδώνεται σε μία ή και περισσότερες κατευθύνσεις. Ο αριθμός αυτών των διακλαδόσεων υποδηλώνει το μέγεθος της θερμικής  τάσης που αναπτύχθηκε στον υαλοπίνακα. 

ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΠΟΥ ΑΥΞΑΝΟΥΝ ΤΗΝ ΠΙΘΑΝΟΤΗΤΑ ΘΕΡΜΙΚΟΥ ΣΟΚ

Οποιοσδήποτε λόγος συντελεί στο να αναπτυχθούν θερμοκρασιακές διαφορές στην επιφάνεια ενός υαλοπίνακα θα πρέπει αυτομάτος να χαρακτηρίζεται ως «επιβαρυντικός» παράγον. Τέτοιοι είναι :

 Οι  κλιματολογικές συνθήκες οι οποίες ευνοούν την απορρόφηση θερμότητας από τον υαλοπίνακα με την πολύωρη διαρκή έκθεση στον ήλιο.
 Ο προσανατολισμός του κτιρίου, με χειρότερο τον ανατολικό όπου συνήθως τους πρώτους μήνες της άνοιξης παρατηρείται το φαινόμενο, οι ψυχροί από την πτώση της θερμοκρασίας την νύχτα υαλοπίνακες, να θερμαίνονται ανομοιόμορφα από τον ανεμπόδιστο ανατέλον ήλιο.
 Η θέση του κτιρίου, όταν πάνω σε αυτό πέφτουν σκιές από περιβάλλοντα ανατικείμενα, όπως π.χ. άλλα κτίρια, δέντρα , παρκαρισμένα μεγάλα οχήματα κλπ.
 Συγκεκριμένοι τύποι έγχρωμων ή/και επιστρωμένων  υαλοπινάκων, έχουν εγγενώς μεγαλύτερο κίνδυνο να υποστούν θερμικό σοκ, εξαιτίας της αυξημένης ενεργειακής απορόφησης την οποία εμφανίζουν. Για τον λόγο αυτό είναι σκόπιμο κατά την διάρκεια επιλογής του καταληλότερου για την εκάστοτε εφαρμογή υαλοπίνακα να ελέγχεται ο συντελεστής ενεργειακής απορρόφησης.
 Η διάσταση και το πάχος (όσο μεγαλύτερα, τόσο χειρότερα)
 Το πλαίσιο , είδος (αλουμίνιο, PVC, ξύλο), Χρώμα,  πλαισίωση (4-πλεύρη, 2-πλευρη, structural)
 Περιμετρική κατάσταση. Μικρές αμυχές και πληγές μπορούν να αποβούν μοιραίες. Περιμετρική λείανση, έστω με μη αδαμαντοφόρα εργαλεία, πάντα βελτιώνει την συμπεριφορά.
 Εξωτερικές σκιάσεις,  όταν αυτές δεν πέφτουν ομοιόμορφα σε όλη την επιφάνεια του υαλοπίνακα. Αυτές μπορεί να είναι είτε ακούσιες (μπαλκόνια, πρόβολοι, στέγαστρα κλπ) είτε εκούσιες (περσίδες, τέντες, αυτοκόλητα κλπ)
 Εσωτερικές σκιάσεις, όπως κουρτίνες , περσίδες κλπ οι οποίες αντανακλούν ποσά θερμότητας προς τα έξω και αυξάνουν την θερμική τάση. Για την μείωση αυτού του φαινομένου συνίσταται να προβλέπεται αερισμός του χώρου μεταξύ του υαλοπίνακα και την πηγή της εσωτερικής σκίασης.
 Εσωτερικές πηγές ψύξης/θερμανσης , όπως αεραγωγοί, κλιματιστικά, εξαερισμοί ηλεκτονικών συσκευών κλπ,  όταν αυτές κατευθύνονται κατευθείαν πάνω στους υαλοπίνακες μπορούν να προκαλέσουν σοβαρά προβλήματα.

 

Θεραπεία 

 Όταν οι γενικες συνθήκες, υποδηλώνουν επιβαρυντική κατάσταση θερμικού σοκ, καλό είναι προληπτικά να λαμβάνονται μέτρα θεραπείας/προστασίας. Τέτοια είναι :

 Περιμετρική λείανση. Βελτιώνει τις συνθήκες περίπου 10% έως 15%
 Περιμετρική λείανση με αδαμαντοφόρα εργαλεία. Βελτίωση 20% με 25%
 Θερμοενίσχυση. Βελτίωση 70%-80%
 Θερμοσκλύρηνση. Βελτίωση 90%

 

ΤΥΠΟΣ ΥΑΛΟΠΙΝΑΚΑ

ΗΛΙΑΚΗ ΑΠΟΡΟΦΗΣΗ %

ΠΙΘΑΝΟΤΗΤΑ ΑΥΤΟΘΡΑΥΣΗΣ

ΛΕΥΚΟΙ

18

ΧΑΜΗΛΗ

ΕΓΧΡΩΜΟΙ

30-40

ΜΕΤΡΙΑ

Super tints

45-65

ΜΕΤΡΙΑ-ΥΨΗΛΗ

ΛΕΥΚΟΙ ΑΝΑΚΛΑΣΤΙΚΟΙ

60-70

ΥΨΗΛΗ

ΕΓΧΩΜΟΙ ΑΝΚΛΑΣΤΙΚΟΙ

80-85

ΠΟΛΥ ΥΨΗΛΗ

 
 

Συντελεστής θερμοπερατότητας U-Value (ή συντελεστής Κ)

Η μεταφορά θερμότητας μέσω μιας επιφάνειας και με τους τρεις τρόπους (επαφή, ανάμειξη και ακτινοβολία), αποδίδεται από τον συντελεστή U-value (γνωστό και ως συντελεστή Κ). Πρόκειται για τον βαθμό απώλειας θερμότητας (σε Watt), μέσω επιφάνειας 1m2, για διαφορά θερμότητας 1 βαθμού Kelvin, μεταξύ του εσωτερικού και εξωτερικού χώρου.

Η συνολική θερμική μόνωση ενός παραθύρου εξαρτάται από την θερμική μόνωση του πλαισίου, την θερμική μόνωση του υαλοστασίου και τους αποστάτες θερμοδιακοπής και αποδίδεται από τον συντελεστή Uw, ενώ

η θερμική μόνωση μόνο του υαλοστασίου αποδίδεται από τον συντελεστή Ug.
 

Εξέλιξη του συντελεστή θερμοπερατότητας των υαλοστασίων
 

Ένα υαλοστάσιο με μονό υαλοπίνακα πάχους 6mm, έχει U = 5,7W/(m2.K)

Στις αρχές της δεκαετίας του 1950 εμφανίζονται οι πρώτοι διπλοί υαλοπίνακες, οι οποίοι συναρμολογούνταν και τοποθετούνταν επί τόπου. Αργότερα κατά την δεκαετία του 1960, τα εργοστάσια παρήγαγαν ερμητικά σφραγισμένους διπλούς υαλοπίνακες. Η ιδέα των διπλών υαλοπινάκων ήταν να δημιουργήσουν ένα διάκενο γεμισμένο με ξηρό αέρα ανάμεσα σε δύο φύλλα υαλοπινάκων, δεδομένου ότι το γυαλί έχει θερμοαγωγιμότητα 1W/(m.K) ενώ ο αέρας μόλις 0,025W/(m.K), με αποτέλεσμα να βελτιώνονται τα μονωτικά χαρακτηριστικά και να μειώνεται ο συντελεστής θερμοπερατότητας (Ug) ενός υαλοστασίου

Ένα υαλοστάσιο με διπλό υαλοπίνακα, αποτελούμενο από δύο κοινούς υαλοπίνακες 5mm με 12mm διάκενο αέρα, ανάμεσά τους, έχει U = 2,8W/(m2.K)

Αργότερα επήλθε νέα βελτίωση με την αντικατάσταση του αέρα με ευγενή αέρια (Argon, krypton) τα οποία έχουν μικρότερη θερμοαγωγιμότητα από τον αέρα ώστε να μειώνουν την μετάδοση θερμότητας με επαφή, αλλά και μεγαλύτερη πυκνότητα ώστε να περιορίζουν την μετάδοση θερμότητας με ανάμιξη (κάνουν δυσκολότερη την κίνηση). 

 

Όμως αποφασιστικής σημασίας βήμα στην ποιότητα της θερμικής μόνωσης των υαλοστασίων αποτέλεσε η ανάπτυξη νέων τεχνικών επίστρωσης. Εφαρμόζοντας μία μεταλλική επικάλυψη στην επιφάνεια ενός υαλοπίνακα, τον μετατρέπουμε σε Υψηλής Αποδοτικότητας (High-performance) ή όπως αλλιώς αποκαλείται  Χαμηλής θερμικής εκπομπής low-emissivity (Low-E).

Ένα υαλοστάσιο με διπλό υαλοπίνακα, αποτελούμενο από έναν κοινό υαλοπίνακα 5mm και έναν υψηλής αποδοτικότητας (high performance) υαλοπίνακα 5mm, με 14mm διάκενο, γεμισμένο με αέριο, έχει U = 1,1W/(m2.K)

Για να αντιληφθούμε καλύτερα την βαρύτητα των ανωτέρω τιμών Ug των υαλοστασίων, μπορούμε να τις συγκρίνουμε με τον συντελεστή θερμοπερατότητας ενός τοίχου χωρίς μόνωση στο εσωτερικό του, ο οποίος έχει Ug=1,5W/(m2.K) περίπου, ενώ ένας τοίχος με μόνωση, έχει Ug μικρότερο από 0,6W/(m2.K).


ΑΝΤΙΛΗΨΗ ΛΕΥΚΟΥ ΦΩΤΟΣ ΚΑΙ ΧΡΩΜΑΤΩΝ

ΒΑΘΟΣ ΦΥΣΙΚΟΥ ΦΩΤΙΣΜΟΥ

Ως ένοικοι διαφόρων χώρων, χρειαζόμαστε το φυσικό φώς για να λειτουργήσουμε στα πλαίσια της καθημερινής μας διαβίωσης, ενώ ταυτόχρονα θέλουμε να εξοικονομούμε ενέργεια με την χρήση όσο το δυνατό λιγότερο τεχνιτού φωτισμού. Όσο περισσότερο φυσικό φωτισμό εξασφαλίζουμε σε έναν χώρο όμως, τόσο περισσότερο ηλιακή ενέργεια εισέρχεται στον χώρο μας ανεβάζοντας ανεπιθύμητα την θερμοκρασία του και δημιουργόντας ενεργειακή δαπάνη για την ψύξη του.

Το ερώτημα λοιπόν που ανακύπτει, είναι να προσδιορίσουμε την απαραίτητη, για ικανοποιητικό φυσικό φωτισμό, φωτεινή διαπερατότητα των υαλοπινάκων μας, ή αλλιώς να γνωρίζουμε για συγκεκριμένης διαπερατότητας υαλοπίνακες τι «βάθος» φωτισμού μπορούμε να περιμένουμε.

Για να μπορέσουμε να ποσοτικοποιήσουμε αυτήν την ανάγκη, καταγράφηκε σχέση μεταξύ του συντελεστής φωτεινής διαπερατότητας  (Visible Light Transmittance) Lt, και του βάθους του αναμενόμενου φωτισμού.  Σαν σημείο αναφοράς, καθορίστηκε ότι ο κοινός λευκός υαλοπίνακς 6mm με Lt=87%, παρέχει ικανοποιητικό φυσικό φωτισμό σε ένα βάθος περίπου 6 μέτρων εντός του χώρου στον οποίο είναι τοποθετημένος.

Αν τώρα θεωρήσουμε ότι υαλώνουμε τον ίδιο χώρο με έναν φιμέ υαλοπίνακα ίδιου πάχους με Lt=43%, τότε στη σχετική καμπύλη, βλέπουμε ότι το αναμενόμενο  βάθος του ικανοποιητικού φυσικού φωτισμού θα περιοριστεί στα 4,5 μέτρα. Καθώς η σχέση δεν είναι γραμμική, πρέπει να τονιστεί ότι όταν η φωτεινή διαπερατότητα πέφτει στο «μισό» δεν σημαίνει ότι ο φυσικός φωτισμός «φτάνει» στο μισό βάθος.

 Βάθος φυσικού φωτισμού

ΑΝΤΙΛΗΨΗ ΧΡΩΜΑΤΩΝ

Ο υαλοπίνακας δύναται να «χρωματίσει» το φυσικό φως, είτε μέσω της χρωματιστής του μάζας (φιμε μπρονζέ κλπ), είτε μέσω των έγχρωμων μεμβρανών (όταν προκειται για τρίπλεξ), είτε μέσω διαφόρων επιστρώσεων (όταν πρόκειται για ανακλαστικούς υαλοπίνακες διαφόρων τύπων).

Μελέτες έχουν αποδείξει, ότι η ψυχολογική θέωρηση του εγκεφάλου και των ματιών επιρεάζουν τον τρόπο με τον οποίον αντιλαμβανόμαστε τα χρώματα.Όταν η θέα προς τα έξω γίνεται, αποκλειστικά και μόνο, δια μέσω ενός έγχρωμου υαλοπίνακα (χωρίς να υπάρχει δυνατότητα αναφοράς σε φυσικό φως), το ανθρώπινο μάτι προσαρμόζεται ώστε να εξουδετερώνει την επίδραση του εγχρωμου υαλοπίνακα και αποδίδει τις χρωματικές διαφορές με τον ίδιο τρόπο που θα το έκανε και στο φυσικό φως!  Παρατηρείται λοιπόν το παράδοξο, το λευκό χιόνι να παραμένει το ίδιο λευκό ακόμα και αν κάποιος το κοιτάει μέσα από έναν γκρι ή μπλέ ή πράσινο υαλοπίνακα!!  Το αξιοπερίεργο είναι πως εάν ανοίξει ένα διπλανό παράθυρο, την ίδια στιγμή το ίδιο χιόνι θα το βλέπαμε μωβ/μπλε, καθώς το μάτι μας θα προσπαθεί να εξισοροπίσει το λευκό του χιονιού με το χρώμα του τζαμιού.

"Prismaglass"