آزمایشات تعیین کیفیت شیشه‌های چندجداره
استفاده از مجموعه شیشه‌های چندجداره در ساختمان‌ها، بجای شیشه‌های معمول، باعث صرفه‌جویی چشمگیری در مصرف انرژی می‌شود. بعلاوه استفاده از این مجموعه‌ها نفوذ آلودگی صوتی را از طریق درها و پنجره‌ها کاهش می‌دهد. اما چنانچه در هنگام تولید این مجموعه‌ها استانداردهای طراحی و ساخت بطور کامل رعایت نشود، استفاده از آن‌ها برای کاربر مشکلاتی را ایجاد خواهد نمود. این مشکلات عبارتند از کدر شدن سطح داخلی شیشه‌ها به علت رسوب مواد، میعان بخار آب یا میعان بخارات شیمیایی و عدم کارائی بعنوان عایق حرارتی. بنابراین لازم است که پس از طراحی و ساخت این مجموعه‌ها آزمایش‌هایی روی آن‌ها انجام شود تا عملکرد آن‌ها را در هنگام کار بتوان پیش‌بینی نمود.
در این مطلب در ابتدا انواع استانداردهایی که در این زمینه موجود بوده است بررسی شده است، سپس با توجه به مجموعه این استانداردها آزمایش‌هایی را که لازم است روی مجموعه شیشه‌های چندجداره اعمال شود تا بتوان عملکرد آن‌ها را در برابر شرایط سخت محیطی پیش‌بینی نمود، استخراج شده است. در نهایت نیز خلاصه‌ای از کارهایی که در مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن در این زمینه انجام شده است ارائه شده است.
مقدمه
طبق محاسبات انجام گرفته توسط مهندسین شرکت سیویل اکسین یکی از عمده‌ترین راه‌های تلفات انرژی در ساختمان‌ها، پنجره‌ها و درب‌های موجود در ساختمان‌ها است. که این امر به دلیل بالا بودن ضریب انتقال حرارت در آن‌ها می‌باشد. بنابراین چنانچه بتوان ضریب انتقال حرارت در درب‌ها و پنجره‌ها را کاهش داد، صرفه‌جویی قابل ملاحظه‌ای در مصرف انرژی در ساختمان‌ها انجام خواهد گرفت. یکی از راه‌های کاهش ضریب انتقال حرارت، استفاده از مجموعه شیشه‌های دو یا چندجداره بجای شیشه‌های معمولی در ساختمان‌ها است. فاصله هوایی موجود بین دو جام شیشه باعث ایجاد مقاومت حرارتی قابل ملاحظه‌ای می‌شود که این امر ضریب انتقال حرارت کلی در آن‌ها را کاهش می‌دهد. از مزایای استفاده از مجموعه شیشه‌های چندجداره کاهش عبور آلودگی صوتی از درها و پنجره‌ها است.
ساختمان مجموعه شیشه‌های چندجداره
در ساختار شیشه چند جداره لایه‌های شیشه توسط یک لایه پروفیل آلومینیومی از هم جدا می شوند.
این ساختار به واسطه چسب هایی مخصوص تبدیل به مجموعه ای یکپارچه شده و داخل قاب پنجره قرار می گیرد. در داخل پروفیل آلومینیومی مواد رطوبت گیر قرار می گیرد تا فضای داخل کاملا خشک باشد. فضای داخلی بین دو شیشه با هوای خشک یا یک گاز بی اثر (همچون آرگون) پر می‌شود.
ضخامت شیشه‌های مورد استفاده شده و فاصله هوایی بین آن‌ها باتوجه به ابعاد شیشه‌ها و همچنین محل کاربرد آن‌ها متغیر است. اما معمولاً ضخامت شیشه‌های انتخابی بین 3 تا 6 میلی‌متر و ضخامت فاصله هوایی بین دو جام شیشه 6 تا 12 میلی‌متر است.
اسپیسر را معمولاً از جنس آلومینیوم، فولاد ضد زنگ یا فولادهای پوشش‌دار گالوانیزه انتخاب می‌کنند. سپس چنانچه قرار باشد درزبندی در یک مرحله انجام شود از مواردی مانند پلی‌سولفید یا پلی‌ارتان و اگر در دو مرحله انجام شود در مرحله اول از پلی‌ایزوبوتیلن در مرحله دوم از سیلیکون، پلی‌سولفید یا پلی‌ارتان به منظور انجام درزبندی استفاده می‌شود.
آزمایشات تعیین کیفیت شیشه‌های چندجداره
اهمیت انجام تست بر روی مجموعه شیشه‌های چندجداره
با وجود مزایایی که مجموعه شیشه‌های چندجداره دارند، چنانچه استانداردهای لازم هنگام طراحی و ساخت بر روی آن‌ها اعمال نگردد، ممکن است در ایفای نقش خود به عنوان عایق حرارتی موفق نگردند و در برابر شرایط سخت محیطی مقاوم نباشند که در نتیجه برای کاربر مشکلاتی ایجاد می‌نماید. این مشکلات عبارتند از:
- رسوب گرد و غبار در سطح داخلی جداره شیشه‌ها به دلیل عدم کیفیت مواد درزبندی دور شیشه یا شستشوی نامناسب شیشه‌ها قبل از دوجداره کردن
- کدر شدن سطح داخلی شیشه‌ها به دلیل رسوب بخارات متصاعد شده از درزبندی‌ها
- تشکیل برفک و یا شبنم شیمیایی بر روی جدار داخلی شیشه‌ها به دلیل وجود رطوبت یا بخارات شیمیایی در فاصله هوایی یا نفوذ رطوبت از درزبندها
- عدم کارآیی کامل مجموعه بعنوان عایق حرارتی بدلیل نفوذ و یا عبور هوا به داخل آن
از آنجایی که مجموعه‌ها بصورت از پیش‌ساخته شده در بازار عرضه می‌شوند، بنابراین چنانچه مشکلات ذکر شده برای آن‌ها بوجود آید، امکان رفع آن‌ها وجود ندارد و در نتیجه کاربر به ناچار باید آن‌ها را تعویض نماید. که این امر با توجه به مشکلاتی که هنگام تعویض آن‌ها پیش می‌آید، انگیزه استفاده از مجموعه شیشه‌های چندجداره را کاهش می‌دهد.
جهت پیشگیری از بروز مشکلات ذکر شده لازم است که پس از ساخت مجموعه در کارخانه تعدادی از آن‌ها تحت یک سری آزمایش‌های معین شده‌ای قرار گیرند تا مقاومت آن‌ها در برابر شرایط سخت محیطی مانند تغییرات دمایی، قرار گرفتن در معرض آب باران، قرار گرفتن در معرض تابش خورشید و …. بررسی شود.
این آزمایش‌ها به گونه‌ای طراحی شده‌اند که شرایط سخت آب و هوایی را بصورت تسریع شده برای مجموعه شبیه‌سازی می‌کنند. چنانچه مجموعه‌ها این آزمایش‌ها را با موفقیت سپری نمایند، موفقیت آن‌ها برای کاربرد بعنوان شیشه چندجداره محرز گشته و تاییدیه لازم جهت ادامه تولید این سری از مجموعه‌ها و ارائه آن‌ها در بازار به کارخانه سازنده داده می‌شود.
آزمایش‌ها
- آزمون تعیین نقطه برفک
- آزمون پایداری در برابر محیط‌هایی با رطوبت بالا
- آزمون چرخه‌های آب و هوایی تسریع شده
- آزمون مه‌گرفتگی
- آزمون تعیین ضخامت محفظه هوا
- آزمون تعیین ضخامت قطعه شیشه دوجداره
- آزمون تعیین ابعاد شیشه دوجداره
تعیین نقطه برفک و نقطه شبنم شیمیایی مجموعه شیشه‌های چندجداره
هدف از انجام این آزمایش بررسی میزان رطوبت (بخارآب) و یا بخارات شیمیایی (متصاعد شده از درزبند، خشک‌کن یا هر ماده شیمیایی دیگر) موجود در فاصله هوایی مجموعه شیشه‌های چندجداره است. در این آزمایش سطح خارجی شیشه را بصورت موضعی سرد می‌نمایند. با پایین آمدن دمای سطح خارجی شیشه دمای سطح داخلی که در تماس با فاصله هوایی است نیز کاهش می‌یابد. پایین آمدن دمای سطح داخلی شیشه باعث می‌شود که چنانچه رطوبتی در داخل فاصله هوایی واحد شیشه‌های چندجداره وجود داشته باشد، بصورت برفک روی سطح داخلی شیشه‌ها رسوب کند. بسته به میزان رطوبت موجود در فاصله هوایی، برفک در دماهای متفاوتی تشکیل می‌شود. دمایی را که در آن دما برفک قابل رویت روی سطح داخلی شیشه شروع به تشکیل شدن می‌کند، نقطه برفک مجموعه شیشه-های چندجداره می‌نامند. چنانچه نقطه برفک مجموعه شیشه‌های چندجداره از دمای مشخص شدن توسط استاندارد یا کاربر بالاتر شد، مجموعه شیشه‌های چندجداره مورد تایید قرار نمی‌گیرند.
همچنین چنانچه با پایین آمدن دمای سطح شیشه میعان قابل رویتی روی سطح داخلی شیشه‌ها ملاحظه شد، این امر نشان‌دهنده وجود بخارات شیمیایی در فاصله هوایی مجموعه شیشه‌های چندجداره است. دمایی که در آن دما بخارات شیمیایی روی سطح داخلی شیشه‌ها شروع به میعان می‌کنند را نقطه شبنم شیمیایی دومجموعه شیشه‌های چندجداره می‌نامند.
چنانچه نقطه شبنم شیمیایی مجموعه شیشه‌های چندجداره، از دمای مشخص شده توسط استاندارد یا کاربر بالاتر باشد، مجموع شیشه‌های چند جداره مورد تایید قرار نمی‌گیرند.
جهت انجام این آزمایش از دستگاه تعیین نقطه برفک و نقطه شبنم شیمیایی FPA استفاده می‌شود. این دستگاه می‌تواند دما را بصورت موضعی از دمای محیط تا 6 درجه سانتی‌گراد بصورتی کاملا کنترل شده تغییر دهد. جهت پایین آوردن دما توسط این دستگاه از یخ خشک استفاده می‌شود.
محفظه اتاق رطوبت بالا(HHC)
میزان رطوبت و دما در این محفظه قابل کنترل است پس از قراردادن مجموعه شیشه‌ها در این محفظه در مدت زمانی طولانی (چند هفته) که توسط استاندارد مشخص شده‌است، بدلیل رطوبت بسیار بالای محفظه چنانچه درزبند مجموعه شیشه‌های چندجداره دارای روزنه‌ای باشد رطوبت به سرعت به داخل فاصله هوایی مجموعه نفوذ می‌کند. پس از اتمام مدت آزمایش نقطه برفک واحد شیشه‌ها توسط دستگاه اندازه‌گیری نقطه برفک اندازه‌گیری می‌شود تا نفوذ رطوبت به داخل مجموعه شیشه‌ها بررسی شود.
محفظه چرخه آب و هوایی تسریع شده (AWCC)
این محفظه به گونه‌ای ساخته شده است که قابلیت ایجاد دمای متغیری از 63 درجه سانتی‌گراد تا 235 درجه سانتی‌گراد را دارا باشد. همچنین این محفظه توانایی قرار دادن مجموعه شیشه‌ها در معرض اسپری آب و همچنین اشعه فرابنفش را دارا است. تغییرات دمای محفظه نسبت به زمان، اسپری آب و خاموش و روشن شدن لامپ‌های فرابنفش، بصورتی برنامه‌ریزی شده و قابل کنترل است.
باوجود چنین امکاناتی، امکان شبیه‌سازی شرایط سخت آب و هوایی بصورت تسریع شده فراهم می‌گردد.
پس از اتمام آزمایش محفظه رطوبت بالا، مجموعه شیشه‌ها را در محفظه آب و هوایی تسریع شده قرار می‌دهند. مجموعه شیشه‌ها طوری در این محفظه قرار می‌گیرند که یک طرف آن‌ها در معرض شرایط محیط و طرف دیگر آن‌ها در معرض شرایط آب و هوایی متغیر، اسپری آب و تابش لامپ‌های UV باشد.
پس از قراردادن مجموعه شیشه‌ها در این محفظه، چنانچه درزبندی مجموعه در شرایط مختلف آب و هوایی دچار مشکل شود و در آن روزنه‌ای ایجاد گردد یا درزبند خراب شود، آنگاه رطوبت به فاصله هوایی واحد نفوذ می‌کند.
پس از اتمام مدت آزمایش، نقطه برفک مجموعه شیشه‌ها توسط دستگاه اندازه‌گیری نقطه برفک تعیین می‌شود، تا نفوذ رطوبت به داخل مجموعه شیشه‌ها مشخص شود. چنانچه نقطه برفک واحد شیشه‌ها بالاتر از دمای مشخص شده توسط استاندارد یا کاربر باشد، مجموعه شیشه‌ها رد می‌شوند. همچنین چنانچه در طول انجام آزمایش مجموعه شیشه‌ها بشکند یا میعان قابل رویتی در روی سطح داخلی شیشه‌ها مشاهده شود، مجموعه شیشه‌ها رد می‌شوند.
بعلاوه پس از اتمام مدت آزمایش، نقطه شبنم شیمیایی مجموعه شیشه‌ها نیز تعیین می‌شود. چنانچه نقطه شبنم مجموعه شیشه‌ها از دمای مشخص شده توسط استاندارد یا کاربر بالاتر باشد، مجموعه شیشه‌ها تایید نمی‌شوند.
آزمایش تست مه گرفتگی (FTA)
هدف از انجام این آزمایش بررسی امکان مه گرفتگی مجموعه شیشه‌ها در برابر تابش مستقیم نور خورشید و حرارت است. در این آزمایش جهت شبیه‌سازی خورشید از یک لامپ با نور خورشیدی استفاده می‌شود. مجموعه شیشه‌های چندجداره را در مدت زمان معینی (چندروزی)، در فاصله معینی از این لامپ در معرض تابش لامپ قرار می‌دهند.
همزمان با تابش لامپ، بر روی سطح خارجی شیشه ( که از لامپ دورتر است) یک صفحه مسی که دمای آن به کمک آب سرد 123سانتی‌گراد ثابت نگه داشته شده است، می‌چسبانند. چنانچه در اثر تابش نور به درزبند یا در اثر گرمای موجود بخاراتی از درزبند متصاعد شود یا درون محفظه هوایی مجموعه ذرات غبار وجود داشته باشد، این ذرات در قسمت داخلی شیشه‌ای که صفحه سرد به آن متصل است رسوب می‌کند.
پس از اتمام مدت آزمایش چنانچه رسوب قابل رویتی روی سطح داخلی مشاهده شود و یا سطح داخلی شیشه‌ها کدر شود، مجموعه شیشه‌های چندجداره مورد تایید قرار نمی‌گیرند.
