СПб, Транспортный, 12
+7 (812) 712-08-45
info@mio.ru

Почему происходит разгерметизация стеклопакетов. Размышления эксперта

отLeonid_Ukrainskyi

Фев 19, 2024

Украинский Л.А. Ведущий специалист НИУПЦ «МИО»

Поводом для написания данной статьи послужили результаты обследования нескольких объектов, на которых в период от 1 до 3 лет с момента монтажа произошла массовая разгерметизация стеклопакетов, закрывающих непрозрачные участки фасадов. При этом практически все разгерметизированные стеклопакеты находились на солнечных фасадах зданий.

Количество подобных проблемных объектов в последние годы продолжает расти.

Естественно, что претензии собственников объектов в первую очередь направлены производителям стеклопакетов — низкое качество комплектующих материалов, нарушение технологии при изготовлении стеклопакетов. Надо сказать, что такие подозрения вовсе не лишены оснований. Такая проблема действительно существует, и мы уже не раз писали об этом на страницах журнала, вероятно и в следующих номерах к этой теме еще вернемся. Но в данных конкретных случаях основная причина заключена в неправильном подходе к проектированию светопрозрачной конструкции.

В последние 20 лет значительно увеличились площади остекления на фасадах, появились здания с цельностеклянными фасадами, где стекло и стеклопакеты используются не только в светопрозрачных зонах, но и в качестве непрозрачных панелей. Идя вслед за запросами архитекторов и проектировщиков относительно улучшения технических характеристик и внешнего вида остекления, производители стекла разработали и выпустили на рынок огромное количество новых типов и марок высокоэффективных стекол, удовлетворяющих самым жестким и требованиям. В первую очередь, это широкий спектр мультифункциональных стекол с магнетронными низкоэмиссионными покрытиями, которые все чаще и чаще применяются в качестве наружного стекла в стеклопакетах, обеспечивая прекрасные энергосберегающие свойства, высокую солнцезащиту и привлекательный и разнообразный внешний вид зданий. Парадоксально, но при этом осведомленность участников процесса проектирования фасадного остекления, несмотря на большую разъяснительную работу производителей стекла, осталась на прежнем, крайне низком уровне. Архитекторов чаще всего волнует только внешний вид (цвет, зеркальность и т.д.). Фасадные подрядчики, на которых почему-то в основном возложили непосредственно проектирование конструкции остекления, озабочены в лучшем случае только общим набором основных параметров (сопротивление теплопередаче, солнечный фактор, звукоизоляция и т.д.), вообще не понимая, как остекление будет работать в той или иной конструкции, в тех или иных условиях эксплуатации. Речь идет о самом необходимом минимуме знаний, не говоря уже о том, что в помощь разработаны программные комплексы, позволяющие рассчитать и даже смоделировать самые разнообразные варианты взаимодействия светопрозрачной конструкции с внешней средой и внутренним наполнением здания. Например, с помощью 3D-моделирования можно увидеть элементы светопрозрачной конструкции, которые будут промерзать зимой или перегреваться летом, оценить влияние количества и расположения радиаторов отопления в помещении или интенсивности конвекции воздуха в пространстве вблизи стекол стеклопакетов.

В рассматриваемых зданиях в качестве непрозрачных заполнений глухих участков фасада применялись однокамерные стеклопакеты с мультифункциональным наружным стеклом и внутренним стемалитом. В всех случаях пространство за стеклопакетом вплотную, либо с небольшим зазором, заполнялось утеплителем. Логическая схема появления такого конструктивного решения всегда была примерно одинаковая:

  • Архитектор с подачи производителей стекла выбрал в качестве светопрозрачного заполнения энергоэффективный стеклопакет с наружным мультифункциональным стеклом;
  • Непрозрачные участки фасада по замыслу архитектора должны иметь единый облик с прозрачными, поэтому в непрозрачных заполнениях необходимо применить тоже самое мультифункциональное стекло;
  • Поскольку такое стекло имеет мягкое покрытие, его нельзя применять в одиночном виде, только в составе стеклопакета. Также на него нельзя нанести краску, чтобы сделать непрозрачным;
  • Появляется описанная выше формула стеклопакета с мультифункциональным стеклом и непрозрачным стемалитом;
  • Мы строим в северной стране, основная задача как можно сильнее утеплиться, просто стеклопакета недостаточно, добавляется слой утеплителя за стеклопакетом;
  • Поскольку конструкция не структурная, заказывается обычный стеклопакет на полисульфидном вторичном герметике.

Собственно, и все. Сделан полный набор ошибок, сочетание которых в комплексе приведет через 2 — 3 года к печальным последствиям.

  1. Стеклопакеты в принципе нельзя закрывать на фасаде утеплителем с внутренней стороны. В этом случае стеклопакет зимой полностью находится в холодной зоне, без обогрева внутреннего стекла, в морозы происходит его постоянное или многократное замораживание, что нарушает требования п.9.10 ГОСТ 24866-2014. Температура в помещениях, остекленных стеклопакетами должна быть не ниже 50С. Замораживание стеклопакетов приводит к сверхнормативному прогибу стекол (линзевание внутрь под воздействием климатической нагрузки) вплоть до схлопывания стеклопакета, возникающие в слое герметизации напряжения могут приводить к разрыву или отслоению наружного и внутреннего герметика, в результате чего снижается долговечность.
  2. Летом на солнечных фасадах картина прямо противоположная. Мультифункциональное стекло, хоть и обладает некоторыми солнцезащитными свойствами, тем не менее пропускает достаточное количество солнечной энергии. Непрозрачный обычно темного цвета стемалит сильно нагревается, при этом избыточному теплу некуда деваться: снаружи мультифункциональное стекло, являясь по сути тепловым зеркалом, возвращает тепловое излучение обратно, изнутри отводу тепла препятствует слой теплоизоляции – возникает эффект термоса. Проведенные на объектах замеры температуры внутреннего стекла даже в условиях Санкт-Петербурга показали значения выше 900С, в Нижнем Новгороде зафиксированы температуры около 1200С. Современные полисульфидные герметики для стеклопакетов не могут эксплуатироваться при таких высоких температурах. При таком многократном нагревании происходит ускоренное термическое старение вторичного полисульфидного герметика: выпотевает и испаряется пластификатор, снижается эластичность, увеличивается жесткость и хрупкость, уменьшается адгезия к стеклу. Одновременно при нагревании повышается давление газа внутри стеклопакета, стеклопакет раздувается, стекла выгибаются наружу, в зоне герметизации снова возникают высокие напряжения. Все это постепенно приводит к разрыву герметизирующих слоев, отслоению герметиков от стекла и в результате к потере стеклопакетом герметичности.

Для наглядности приводим выдержки из ГОСТ 30779-2014 Стеклопакеты клееные. Метод оценки долговечности.

Для оценки долговечности на 20 условных лет используется методика циклической выдержки стеклопакетов в климатической камере при воздействии высоких и низких температур. Существует два режима испытаний, в зависимости от того в каком климате будут эксплуатироваться стеклопакеты.

При испытании стеклопакетов, предназначенных для эксплуатации в климатических районах со среднемесячной температурой в январе не выше минус 18оС, в испытательной камере устанавливают режим испытаний в соответствии с рисунком 1. Продолжительность одного цикла 9 – 10 ч. При долговечности стеклопакетов 20 условных лет проводят 34 цикла.

Рисунок 1 – График проведения одного цикла

Δt – время выдержки, равное 1 час, t* – продолжительность одного цикла

Для стеклопакетов, предназначенных для эксплуатации в климатических районах со среднемесячной температурой в январе выше минус 18оС, в испытательной камере устанавливают режим испытаний в соответствии с рисунком 2. Первый этап испытаний содержит 56 температурных циклов по 12 ч каждый. Ориентировочный период проведения испытаний – четыре недели. Третьим этапом является выдержка образцов при постоянной температуре в течение (1176±4) ч (около семи недель) при относительной влажности воздуха ≥ 95 %.

Рисунок 2

1 – первый этап испытаний; 2 – второй этап испытаний; 3 – третий этап испытаний; Th – температура выдержки, равная (53,0 ± 2,0) °C; Tс – температура выдержки, равная (58,0 ± 2,0) °C, Tl – температура выдержки; равная минус (18,0 ±2 ,0) °C.

Проанализировав приведенную информацию, можно сделать вывод, что эксплуатация стеклопакетов на объектах в описанных выше условиях фактически за 2 – 3 года приводит к полному исчерпанию заложенного ресурса долговечности. Чем ниже температура зимой и сильнее перегрев летом, тем быстрее стеклопакет выйдет из строя. Все закономерно, никаких сюрпризов.

Вопрос, связанный с появлением существенных оптических искажений в отраженном свете из-за сильного линзевания стекол при переохлаждении и перегреве стеклопакетов, в данном случае не рассматриваем, это уже чисто эстетические моменты, ухудшающие внешний вид зданий.

Выводы и рекомендации.

  1. Для остекления непрозрачных участков фасадов зданий необходимо применять конструкции с одиночным стеклом, использование стеклопакетов крайне нежелательно. Конечно в таком случае получить абсолютно однородный фасад не удастся, но подобрать гармоничное сочетание прозрачных и непрозрачных элементов не составляет никакой сложности, учитывая наличие на рынке огромного разнообразия стекол с твердыми и полутвердыми покрытиями, позволяющими наносить эмали и использовать их в одиночном остеклении без установки в стеклопакет. Необходимое сопротивление теплопередачи обеспечивается соответствующей толщиной слоя утеплителя. Такие конструкции практически беспроблемны и к тому же позволяют прилично сэкономить.
  2. Если все-таки очень хочется применить стеклопакеты, необходимо подобрать правильную конструкцию фасада, обеспечивающую гарантированный отвод тепла с поверхности стеклопакета и предотвращающую перегрев (по аналогии с вентилируемым фасадом). Кроме того, стеклопакеты для таких непрозрачных заполнений рекомендуется изготавливать с применением специального структурного силикона в качестве вторичного герметика, произведя расчеты необходимой глубины герметизации с учетом возникающих в узле герметизации температурных напряжений.

Литература

  1. ГОСТ 24866-2014 «Стеклопакеты клееные. Технические условия».
  2. ГОСТ 30779-2014 «Стеклопакеты клееные. Метод оценки долговечности».
0

Автор публикации

не в сети 4 месяца

Leonid_Ukrainskyi

142
Комментарии: 0Публикации: 11Регистрация: 22-06-2023
0 0 голоса
Рейтинг статьи
Подписаться
Уведомить о
0 комментариев
Межтекстовые Отзывы
Посмотреть все комментарии
Авторизация
*
*
Регистрация
*
*
*
Пароль не введен
*
0
Оставьте комментарий! Напишите, что думаете по поводу статьи.x
()
x