Явление термошока в остеклении

Существует два вида термошока

• Термошок 1-го рода – когда температурный градиент возникает между различными частями одного листа стекла в результате его неравномерного нагрева/охлаждения, например, между освещенным и затененным участками остекления;

• Термошок 2-го рода – когда температурный градиент возникает между внутренней и наружной поверхностью в результате неравномерного прогрева стекла по толщине.

Если еще лет 20 назад основной причиной разрушения стекол в светопрозрачных конструкциях становилось механическое воздействие на стекло или конструкцию, то в последние годы термошок уверенно выходит на первое место. Это связано, в первую очередь, с широким применением новых видов стекол (солнцезащитных, энергосберегающих, мультифункциональных) и различных тонирующих и декоративных пленок в сочетании с полной безграмотностью при проектировании и эксплуатации такого остекления.

Термошок носит вероятностный характер, обусловленный взаимным сочетанием некоторых конструктивных и эксплуатационных факторов, влияющих на риск появления в стекле термических напряжений, вызывающих его разрушение.

Риск термошока зависит от собственных характеристик стекла, особенностей конструкции остекления, монтажа, географического расположения здания, ориентации фасада по сторонам света, времени года, наличия элементов, частично затеняющих участки остекления от солнца (выступы фасада, балконы, близко расположенные деревья и здания) или препятствующих теплоотводу от стекла внутри помещения (шторы, жалюзи, близко расположенные предметы на подоконнике и т.д.).

Вот основные факторы, влияющие на риск термошока, расположенные в порядке убывания их значимости

1. Коэффициент поглощения солнечной энергии стеклом: чем этот показатель выше, тем сильнее нагревается стекло, и тем больше вероятность возникновения термошока.

2. Наклеивание на стекло тонирующих и декоративных пленок. Поверхность стекла под пленкой может сильно нагреваться, что приводит к термошоку 2-го рода.

3. Тип остекления. В стеклопакетах условия теплоотдачи с внутренних поверхностей стекол значительно хуже, чем с наружных. Особенно это относится к двухкамерным стеклопакетам, имеющем в своем составе энергосберегающие стекла.

4. Наличие отражающих тепло поверхностей: никоэмиссионное стекло в составе стеклопакета (в том числе низкоэмиссионное покрытие на наружном стекле, жалюзи или шторы в оконных проемах (особенно при близком расположении и частичном перекрытии), стена задания за стеклопакетом в глухих зонах, межэтажные перекрытия и т.д.

5. Условия вентилирования остекления: расположение оконного блока по толщине стены, расстояние между стеклом и шторами или жалюзи.

6. Наличие выступов фасада, навесов, козырьков, близко расположенных деревьев и зданий, создающих частичное затенение на остеклении.

7. Географическая широта и/или наклон остекления по отношению к углу падения солнечных лучей. Чем ближе к нормали угол падения солнечных лучей на остекление, тем выше инсоляция. Обычно инсоляция у наклонных и горизонтальных элементов остекления на 250 Вт/м² больше, чем у вертикальных.

8. Ориентация фасада по сторонам света. Наибольшая интенсивность и продолжительность инсоляции наблюдается на юго-восточных, южных и юго-западных фасадах зданий.

9. Время года. Наиболее неблагоприятное сочетание погодных условий, с точки зрения риска термошока, наблюдается ранней весной: уже жаркое солнце в сочетании с еще низкой температурой воздуха.

10. Суточный перепад температур и время суток (наиболее неблагоприятный период – раннее утро). За ночь открытые и затененные зоны остекления медленно остывают до одинаковой температуры, а утром освещенные солнцем участки быстро нагреваются. Различие в скоростях нагрева различных зон остекления приводит температурному градиенту между ними.

11. Климатические особенности региона (температура воздуха и скорость ветра). Чем ниже температура воздуха и выше скорость ветра, тем интенсивнее теплоотдача с наружной поверхности стекла. В сочетании с ярким солнцем, может возникнуть значительный градиент температур между наружной и внутренней поверхностью стекла.

12. Размеры элементов остекления. Чем больше размеры остекления, тем выше термические напряжения между нагретыми и холодными участками. Кроме того, при нагревании происходит значительное линейное расширение стеклянных панелей, которое может привести к их разрушению, при отсутствии правильных температурных зазоров.

13. Конструкция, материал и цвет фасадного или оконного профиля. Эти факторы влияют на нагрев самого профиля и, соответственно, на температурные перепады между центром стекла и его краевой зоной.

14. Близко расположенные нагревательные приборы. Направленный на остекление поток от тепловой пушки или кондиционера.

15. Толщина стекла. У более толстых стекол выше коэффициент поглощения солнечной энергии, кроме того, при одинаковом градиенте температур, в более толстых стеклах возникают большие напряжения.

16. Наличие царапин на стекле. Царапины, образовавшиеся при хранении, монтаже и эксплуатации, снижают механическую прочность стекла, таким образом разрушение может произойти при меньшем перепаде температур.

В обычном сыром стекле риск термошока возникает уже при температурном градиенте больше 30 °С.

Термоупрочненное стекло выдерживает перепад до 120 °С, закаленное стекло до 250 °С, поэтому эти виды стекол и должны применяться во всех случаях, когда существует высокая вероятность термошока.