Okienne pakiety szybowe. Jakie mogą mieć funkcje? Ważne parametry szkła

Obecnie okna są standardowo wyposażone w pakiety szybowe, chroniące przed utratą ciepła oraz pozytywnie wpływające na bezpieczeństwo, dźwiękoszczelność i przenikanie światła do wnętrza pomieszczeń. Standardowy pakiet szybowy składa się z dwóch lub więcej tafli szkła, pomiędzy którymi zamiast powietrza znajduje się gaz szlachetny. Szyby zajmują największą powierzchnię okna, dlatego ich odpowiedni wybór jest bardzo istotną kwestią. Parametry użytego szkła mają znaczący wpływ na funkcję całego pakietu szybowego.

Spis treści

1. Rodzaje pakietów szybowych
2. Ogólna charakterystyka i budowa pakietów szybowych
3. Parametry techniczne
4. Rodzaje pakietów szybowych. Jakie mogą być ich funkcje?
5. Wymagania w zakresie pakietów szybowych

W nowoczesnych oknach, a także w innych wyrobach otworowych, ścianach osłonowych itp., stosowane są pakiety szybowe, zwane w dokumentach normalizacyjnych izolacyjnymi szybami zespolonymi. W skład typowego wyrobu wchodzi zestaw kilku tafli szklanych oddzielonych ramkami dystansowymi. Powstałe w ten sposób komory są wypełnione gazami szlachetnymi, takimi jak argon, krypton lub ksenon, przy czym najczęściej stosuje się mieszankę argonu (90%) i powietrza (10%). Cała konstrukcja jest dodatkowo zabezpieczona masą uszczelniającą.

Rodzaje pakietów szybowych

Wyróżnia się następujące rodzaje pakietów szybowych:

• jednokomorowy – składający się z dwóch tafli szkła, najczęściej typu float oraz termofloat, ramki dystansowej i gazu szlachetnego (zwykle argonu) wypełniającego komorę pomiędzy szybami;
• dwukomorowy – składający się z trzech tafli szkła, najczęściej typu float (1 x) oraz termofloat (2 x), ramek dystansowych i gazu szlachetnego (zwykle argonu), wypełniającego dwie komory pomiędzy szybami;
• trzykomorowy – składający się z czterech tafli szkła, najczęściej typu float (1 x) oraz termofloat (3 x), ramek dystansowych i gazu szlachetnego (zwykle kryptonu), wypełniającego trzy komory pomiędzy szybami.

Ogólna charakterystyka i budowa pakietów szybowych

Zastosowane w pakietach szkło powinno charakteryzować się bardzo wysoką wytrzymałością, dużą sprężystością i nie podlegać trwałym odkształceniom. Szkło jest jednak materiałem bardzo kruchym, co oznacza, że po przyłożeniu rosnącej siły zginającej ulega pęknięciu bez żadnych uprzednich objawów. Występuje wiele rodzajów szkła, a najbardziej popularnym – jak już wyżej wskazano – jest to typu float. Cechuje się gładką powierzchnią, wysoką jakością, przejrzystością oraz łatwością w czyszczeniu. Ponadto występuje w dużym zakresie grubości – od 2 do 25 mm.

W pakietach szybowych stosowane jest także szkło typu termofloat, mające na swej powierzchni niewidoczną dla oka powłokę z metali szlachetnych, dzięki czemu staje się niskoemisyjne i wysoce termoizolacyjne. Takie właściwości pozwalają na odbijanie z powrotem do wnętrza ciepła, które znajduje się w pomieszczeniu. Tafle szkła powinny spełniać wymagania wynikające z postanowień normy PN-EN 572-1+A1:2016 „Szkło w budownictwie. Podstawowe wyroby ze szkła sodowo--wapniowo-krzemianowego. Część 1: Definicje oraz ogólne właściwości fizyczne i mechaniczne”.

Ważny element pakietu szybowego stanowią ramki dystansowe, zapewniające właściwą odległość pomiędzy szybami, zwaną przestrzenią międzyszybową. Występują ramki cięte i gięte, przy czym lepszym rozwiązaniem jest drugi wariant, minimalizujący ewentualną nieszczelność wewnątrz pakietu. Mogą być wykonane z aluminium lub stali, i wtedy są określane jako „zimne”, lub z kompozytu wzmocnionego włóknem szklanym – nazywane „ciepłymi”. Ramki „ciepłe” charakteryzują się zdecydowanie mniejszą przewodnością cieplną, co może poprawić współczynnik przenikania całego okna. Ponadto w ramce umieszcza się substancje osuszające, a brzegi szyby są uszczelnione masami na bazie materiałów organicznych. Między taflami szkła pakietu szybowego można także wstawiać szprosy, które pełnią rolę dekoracyjną. Nie wpływają na właściwości całego zespolenia i mogą być montowane w oknach o dowolnym kształcie.

Stosowane w pakietach szybowych gazy szlachetne (argon, krypton, ksenon) mają za zadanie wzmocnić ochronę termiczną oraz dźwiękoszczelność. Poprawiają także parametry przenikania światła słonecznego do wnętrza pomieszczeń budynków oraz mają korzystny wpływ na wzrost poziomu bezpieczeństwa.

Parametry techniczne

Pakiety szybowe charakteryzują określone parametry techniczne, które należy uwzględniać przy wyborze stolarki, a do najważniejszych należą:

• współczynnik przenikania ciepła U_g – określający ilość energii (wyrażonej w watach) przenikającej przez 1 m² przegrody, w tym przypadku pakietu szybowego, gdy różnica temperatury z obu jego stron wynosi 1 K (kelwin), przy czym im mniejsza jego wartość, tym lepsza izolacyjność;
• współczynnik przepuszczalności światła L_t – opisujący stosunek ilości światła słonecznego docierającego do pakietu szybowego do ilości światła, która zostaje przez niego przepuszczona, określany w procentach (%), przy czym im wyższy procent, tym jaśniej w pomieszczeniu;
• współczynnik przepuszczalności energii promieniowania słonecznego gn – informujący, jaka część ciepła słonecznego padającego na pakiet szybowy zostaje wpuszczona do wnętrza budynku, wyrażany procentowo;
• współczynnik izolacyjności akustycznej Rw – określający wartość redukcji hałasu, którego źródło znajduje się poza przegrodą, w tym oknem z zainstalowanym pakietem szybowym, wyrażany w dB (decybelach), przy czym im większa jego wartość, tym lepsza izolacyjność akustyczna przegrody.

Pakiety szybowe oznacza się przez podanie wymiarów grubości szyb i odległości pomiędzy nimi. Przykładowe oznaczenie pakietu jednokomorowego „4 x 16 x 4” informuje, że pierwsza szyba ma grubość 4 mm, przestrzeń międzyszybowa wynosi 16 mm, a druga szyba również ma 4 mm. Z kolei pakiet dwukomorowy z trzema szybami także o grubości 4 mm i przestrzeni międzyszybowej wynoszącej po 16 mm ma oznaczenie „4 x 16 x 4 x 16 x 4”.

Rodzaje pakietów szybowych. Jakie mogą być ich funkcje?

W pakietach szybowych znajdują zastosowanie różne typy szkła, które nie tylko zapewniają dopływ światła słonecznego do pomieszczeń i umożliwiają widok na otoczenie budynku, lecz także pełnią wiele dodatkowych funkcji. Najczęściej wyróżnia się poniżej przedstawione rozwiązania. 

Pakiety szybowe energooszczędne

Zwane także termoizolacyjnymi, charakteryzują się pokryciem co najmniej jednej szyby powłoką niskoemisyjną, co powoduje zatrzymywanie wewnętrznego ciepła, przy jednoczesnym wpuszczaniu do wnętrza pomieszczenia naturalnego światła i energii słonecznej z zewnątrz. Dla zapewnienia wysokiej izolacyjności pakiety szybowe wyposaża się dodatkowo na całym ich obwodzie w przekładki termoizolacyjne wykonane z tworzywa o specjalnych własnościach.

Aby okno spełniało wymagany poziom wartości współczynnika przenikania ciepła, instalowane w nich przeszklenie powinno cechować się jeszcze korzystniejszym parametrem z tego zakresu. Standardowo więc pakiety szybowe osiągają współczynnik U_g w granicach 0,8 do 0,7 W/(m²K), przy czym dostępne są wyroby o U_g = 0,5 W/(m²K). Ponadto istotną rolę odgrywa wartość współczynnika przepuszczalności energii promieniowania słonecznego gn, która nie powinna być mniejsza niż 45%. Literatura fachowa podaje, że szyby o wysokim współczynniku gn należy stosować w oknach do pomieszczeń słabo nasłonecznionych, w których w ciągu dnia panuje półmrok. 

Pakiety szybowe dźwiękoszczelne

Cechują się znacznie zwiększoną izolacyjnością akustyczną. Wynika to ze zróżnicowania grubości występujących w nich szyb oraz wyposażenia od strony pomieszczenia w szybę laminowaną, składającą się z dwóch tafli szkła przedzielonych przynajmniej jedną warstwą folii tłumiącej dźwięki PVB (butyral poliwinylu). Folia nie tylko izoluje od głośnych dźwięków, jak np. hałas ulicy, lecz także wytłumia odgłos deszczu padającego na szybę. Jednocześnie, w przypadku rozbicia przeszklenia okna, podtrzymuje odłamki szkła.

Najczęściej w tego rodzaju pakietach oprócz szyby o standardowej grubości 4 mm stosuje się szybę 6 lub 8 mm. Powoduje to jednak zwiększenie masy pakietu, co powinno uwzględniać rozwiązanie konstrukcyjne okna (solidniejsze ramy skrzydła i mocniejsze zawiasy). Pakiety szybowe dźwiękochłonne mogą zapewnić współczynnik izolacyjności akustycznej Rw nawet na poziomie 52 dB, przy minimalnie dopuszczalnym 30 dB. 

Przeczytaj również:

• Szczelne i ciepłe okna w biurowcach. Parametry i zasady montażu okien
• Światło i bezpieczeństwo. Pakiety szybowe i okucia w nowoczesnych oknach

Pakiety szybowe bezpieczne

To rozwiązanie uwzględniające bezpieczeństwo użytkowników pomieszczeń oraz zwiększoną wytrzymałość na próby rozbicia. W związku z tym jedna tafla szkła powinna być wykonana ze szkła bezpiecznego – hartowanego lub laminowanego. Szkło hartowane, dzięki odpowiedniej obróbce termicznej, jest bardziej odporne na naprężenia mechaniczne, a po stłuczeniu rozpada się na odłamki o tępych brzegach. Ponadto cechuje się odpornością na gwałtowne zmiany temperatury oraz jej dużą amplitudę. Szybę laminowaną już przedstawiono powyżej, lecz w stosowanych w tego typu pakietach między taflami umieszcza się zazwyczaj kilka warstw folii o różnej grubości.

Występują rozwiązania pakietów szyb określanych jako przeciwwłamaniowe, w których zastosowano szyby bezpieczne, sklasyfikowane według normy PN-EN 356:2000 „Szkło w budownictwie. Szyby ochronne. Badania i klasyfikacja odporności na atak ręczny”. Norma określa osiem klas, od P1 do P8, przy czym przyjmuje się, że wyrobem przeciwwłamaniowym są szyby klasy co najmniej P3.

Pakiety zakwalifikowane jako przeciwwłamaniowe muszą – zgodnie z powyżej wymienioną normą – przejść pozytywnie stosowne badania z użyciem spadającej kuli i uderzenia młotkiem lub siekierą. W standardowym oszkleniu tego typu znajduje się jedna szyba bezpieczna klasy P4 zbudowana z dwóch tafli szkła grubości 4 mm, połączonych ze sobą czterema foliami PVB o grubości 0,38 mm. Taka konstrukcja jest bardziej odporna na rozbicie, a jeżeli zostanie uszkodzona, to nadal będzie stanowić barierę dla włamywacza, nie stwarzając przy tym zagrożenia, gdyż odłamki szkła będą podtrzymywane przez folię.

Pakiety szybowe przeciwsłoneczne

Ograniczają dopływ promieni słonecznych do wnętrza pomieszczenia, zapewniając jednocześnie dobrą przejrzystość. Mogą być w nich stosowane trzy rodzaje szkła: refleksyjne – odbijające promienie słoneczne, absorpcyjne – pochłaniające i rozpraszające energię świetlną oraz selektywne – chroniące przed przegrzaniem. Standardowo stosowane jest szkło refleksyjne, jednostronnie pokryte cienką warstwą metaliczną. Taki rodzaj szkła jest zwany niskoemisyjnym (termofloat) i w pakiecie stanowi zwykle taflę zewnętrzną.

W szkle niskoemisyjnym nowej generacji napyla się kilka warstw tlenków metali, czystego srebra oraz innych związków metalicznych, co pozwala na uzyskanie bardzo wysokiego stopnia odbicia promieniowania cieplnego. Wadą takiego rozwiązania jest jednak pogorszenie przepuszczalności światła do pomieszczeń.

Pakiety szybowe o podwyższonej odporności na ogień

Jedna z tafli tego typu pakietu jest wykonana ze szkła ogniochronnego. Wymaganą izolacyjność termiczną zapewnia powłoka niskoemisyjna, znajdująca się na jednej z wewnętrznych powierzchni zestawu. W przestrzeni międzyszybowej jest zazwyczaj umieszczony przezroczysty niepalny materiał w postaci żelu pęczniejącego pod wpływem wysokiej temperatury. Gdy następuje nadmierny wzrost temperatury, żel absorbuje energię cieplną, nie dopuszczając do przegrzania zewnętrznej powierzchni pakietu powyżej określonej wartości. Podczas pożaru żel staje się nieprzezroczysty, nie przepuszczając także dymu i płomieni. Wymagany poziom odporności szyby na działanie ognia uzyskuje się także dzięki odpowiedniemu dobraniu grubości szkła. 

Pakiety szybowe ornamentowe

W ich skład wchodzi co najmniej jedna tafla wykonana ze szkła o powierzchni dekoracyjnej wypukłej. Szkło ornamentowe uzyskuje swój efekt dekoracyjny w procesie walcowania tafli szklanych i może być bezbarwne lub kolorowe. Szyby tego rodzaju charakteryzują się mniejszą przeziernością, co ogranicza widoczność, lecz przepuszczają światło słoneczne i energię oraz zapewniają skuteczną ochronę termiczną i akustyczną.

Pakiety szybowe samoczyszczące

Mają od zewnątrz położoną na szklanej tafli specjalną niewidoczną powłokę hydrofilową, zabezpieczającą przed nadmiernym zabrudzeniem. Jest to substancja cechująca się zwiększonymi parametrami wytrzymałościowymi, utrudniająca osadzanie i utrzymywanie się na powierzchni tafli wszelkich zanieczyszczeń – łatwo spłukiwanych przez deszczówkę. Takie rozwiązanie jest zalecane do stosowania w budynkach wysokich, a także w obiektach z dużymi powierzchniami przeszkleń.

Pakiety szybowe o zmiennej przezierności

Są innowacyjnym rozwiązaniem, pozwalającym na dostosowanie stopnia prywatności do bieżących potrzeb. Tafla szkła o zmiennej przezierności powinna być stosowana tylko od wewnętrznej strony okna. Stanowi je szkło laminowane folią zawierającą ciekłe kryształy, które w stanie spoczynku powodują jego matowienie. W momencie podania napięcia kryształy ustawiają się w regularny sposób, powodując zmianę stanu szkła z matowego na przejrzyste. Szkło tego rodzaju zapewnia wysoki stopień przepuszczalności światła w obu stanach, dzięki czemu pomieszczenia zostają dobrze doświetlone niezależnie od trybu pracy szkła. Ponadto cechują się dobrą izolacyjnością akustyczną oraz bezgłośną i szybką zmianą trybu pracy.

Wymagania w zakresie pakietów szybowych

Wymagania odnoszące się do oszklenia okien są zawarte m.in. w Rozporządzeniu Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU z 2019 r., poz. 1065 ze zm.). Wymagania dotyczące bezpośrednio przeszklenia okien ujęto w dziale z zakresu bezpieczeństwa użytkowania, gdzie stwierdza się m.in., że przeszklenie okien połaciowych, których krawędź jest usytuowana na wysokości ponad 3 m nad poziomem podłogi, powinno być wykonane ze szkła lub innego materiału o podwyższonej wytrzymałości na uderzenia.

Rozporządzenie zawiera także pośrednie wymagania, mające jednak decydujący wpływ na istotne parametry przeszklenia. Stanowi je izolacyjność cieplna okien i wymogi związane z oszczędnością energii, określone w załączniku do wymienionego rozporządzenia. Zapisano w nim m.in., że współczynnik przenikania ciepła U(max) nie może być większy niż 0,9 W/(m²K) dla okien umieszczonych w ścianach pionowych oraz większy niż 1,1 W/(m²K) dla okien połaciowych.

Ponadto określono wartości współczynnika całkowitej przepuszczalności energii promieniowania słonecznego g_n dla poszczególnych typów oszklenia, które należy przyjmować w przypadku ich braku w stosownych deklaracjach. Wartość współczynnika g_n wynosi od 0,75 dla podwójnego oszklenia do 0,50 dla potrójnego oszklenia z powłoką selektywną.

Kolejnym dokumentem obejmującym problematykę oszklenia okien jest europejska norma zharmonizowana PN-EN 14351-1+A2:2016 „Okna i drzwi. Norma wyrobu, właściwości eksploatacyjne. Część 1: Okna i drzwi zewnętrzne”. Zawiera ona m.in. punkt dotyczący odporności na uderzenia, z wymaganiem, że okna i drzwi zewnętrzne wyposażone w oszklenie lub inne materiały tłukące się należy badać, a wyniki wyrażać według normy PN-EN 13049:2004 „Okna. Uderzenie ciałem miękkim i ciężkim. Metoda badania, wymagania dotyczące bezpieczeństwa i klasyfikacja”.

Jednak najistotniejsze wymagania, które powinny spełniać pakiety szybowe, określane w normach jako izolacyjne szyby zespolone, wynikają z sześcioczęściowej normy PN-EN 1279:2018 „Szkło w budownictwie. Izolacyjne szyby zespolone”. Poszczególne jej części są następujące:

• Część 1: Postanowienia ogólne, opis systemu, zasady substytucji, tolerancje i jakość wizualna;
• Część 2: Długotrwała metoda badania i wymagania dotyczące przenikania wilgoci;
• Część 3: Długotrwała metoda badania i wymagania dotyczące szybkości ubytku gazu i tolerancji koncentracji gazu;
• Część 4: Metody badania fizycznych właściwości komponentów i uszczelnień obrzeży i elementów wstawianych do szyb;
• Część 5: Norma wyrobu;
• Część 6: Zakładowa kontrola jakości i badania okresowe.

Powyższy dokument normalizacyjny, zawiera wymagania dotyczące izolacyjnych szyb zespolonych, których głównym zamierzonym zastosowaniem jest instalacja w oknach, drzwiach, ścianach osłonowych itp. Ponadto stwierdza, że tego rodzaju szyby realizujące te wymogi spełniają potrzeby związane z przeznaczeniem i zapewniają – przez ocenę zgodności z tą normą – że parametry wizualne, energetyczne, akustyczne i bezpieczeństwa nie zmieniają się znacząco w czasie.

Czołowi producenci pakietów szybowych stosują w procesie produkcji opracowane przez siebie warunki techniczne, służące do jakościowego odbioru wytwarzanych wyrobów. Zawarte są w nich wymagania odnoszące się do tolerancji i sposobów wymiarowania, jakości i wad szkła, zasad wypełniania gazem, wykonania i oceny jakości ramek dystansowych oraz szprosów itp.

Standardowo do gotowych wyrobów stosowane są m.in. następujące wymogi szczegółowe: wewnętrzne powierzchnie szyb w pakiecie powinny być czyste, nie dopuszcza się skorodowanych ramek i przecieków szczeliwa do wnętrza oraz nieciągłości na ramce i narożnikach, przestrzeń między szybami a podstawą ramki powinna być wypełniona utwardzonym szczeliwem, dopuszcza się menisk wklęsły uszczelnienia ≤1 mm, a nie dopuszcza się pęcherzy w szczeliwie oraz menisku wypukłego.

inż. Zbigniew Czajka