Uticaj sunčevog zračenja na izolaciono staklo

Staklo koje se nalazi u prozoru je jedini poznati providni građevinski materijal koji se može koristiti. Spektar sunčevog zračenja koje dolazi na zemlju sastoji se od:

• ultraljubičastog područja talasne dužine do 400 nm
• vidljivog područja talasne dužine od 400 nm do 760 nm
• infracrvenog područja (područje toplotnog zračenja) talasne dužine od 760 do 3000 nm

Staklo skoro potpuno zadržava ultraljubičaste zrake, vidljive propušta (90–93 odsto jednostruko staklo, 80–83 odsto izolaciono staklo), a takođe i infracrvene ili toplotne zrake (80–90 odsto).

Dve tačke gledišta uglavnom služe kao osnova prilikom razmatranja i donošenja ocene o energetskom značaju prozora: prvo gubitak toplote transmisijom zimi, a drugo ulaženje sunčevih zrakova, koji kod velikih staklenih površina leti mogu da dovedu do preterano visokih temperatura vazduha u prostorijama što zahteva efikasne mere za zaštitu od sunca.

Toplota koja se dobija zračenjem kroz jedan prozor je mnogo veća nego toplota koja se dobija kroz netransparentan spoljašnji zid ili tavanicu. Zbog toga je neophodno potrebno i pravilno da se prilikom donošenja ocene o prozoru što se tiče toplotne tehnike tj. potrošnje toplote, obavezno uzme u obzir i koje on ima osobine i pogodnosti u vezi sa zračenjem.   

l_p + q_u = g

l  – zraci koji upadaju na staklo

l_r – zraci koji se reflektuju

l_p – zraci koji su prošli staklo

l_a – zraci koju su apsorbovani

q_u, q_s –  odpuštanje toplote od strane unutrašnjeg i spoljašnjeg stakla zbog apsorbovane toplote koja potiče od zračenja

SF = g – stepen propuštanja celokupne energije

Ukoliko uzmemo propuštanje zrakova, refleksiju i apsorpciju u odnosu na zrake koji udaraju u staklo, onda dobijamo odnos čiji je zbir

i_r + i_p + i_a = 1                                                                                                                                                            (1)

Gubitak toplote Q jedne prostorije kada je u pitanju prozor sa izolacionim staklom, dobija se kada uzmemo u obzir sunčevo zračenje iz jednačine:

q = U(k) · (t_u – t_s) – gJ                                                                                                                          (2)

J – intenzitet zračenja W/m²

t_u, t_s i temperatura vazduha u prostoriji, odnosno spoljnjeg vazduha, ºC.

Ukoliko nema sunčevog zračenja – znači kada je J = 0 – ova jednačina prelazi u poznatu jednačinu za izračunavanje potrebne toplote.

q = U(k) · (t_u – t_s)                                                                                                                                     (3)

Znači gubitak u toploti transmisijom kod prozora zbog temperaturne razlike između vazduha u prostoriji i spoljašnjeg vazduha smanjuje se kada postoji sunčevo zračenje, odnosno umesto gubitka toplote imamo dobitak, zavisno od stepena prolaza celokupne energije kroz staklo, od sunčevog zračenja i od temperaturnih odnosa (vazduh u prostoriji i spoljašnji vazduh). Iz jednačine (2) može da se izračuna, pri kojem intenzitetu sunčevog zračenja može da se kompenzuje gubitak toplote zbog transmisije dobitkom toplote, koja je uslovljena zračenjem.

Ovaj intenzitet sunčevog zračenja naziva se „graničnom vrednošću“ J_g.

                                                                                                                                         (4)

Kod intenziteta zračenja koja su veća od ove granične vrednosti postiže se dobitak u toploti zahvaljujući prozoru. U tom slučaju prozor deluje kao sunčev kolektor. Iz jednačine (4) se jasno vidi, da je granična vrednost utoliko manja ukoliko je manji odnos U(k)/g. Prema tome, dobro je da U(k) vrednost bude mala, a g–vrednost velika, ukoliko želimo da nam prozor bude sunčev kolektor.

Radi zaštite od sunčevog zračenja u prvom redu od toplotnih zrakova, koje je automatski propraćeno i većom ili manjom redukcijom svetlosti, koriste se termoapsorbujuća i termoreflektujuća stakla koja se skoro po pravilu ugrađuju u izolaciona stakla.

Koeficijent prolaza toplote U(k) za prozore i balkonska vrata u zavisnosti od ostakljenja i materijala okvira (transmisijski gubici) JUS U.J5. 600 (1987 god.)

Ostakljenje	Koeficijent prolaza toplote U(k) u W/m2K
	Bez okvira	Materijal okvira – grupa
		1	2	3
		Drvo, PVC ili kombinovano λ<0,35 W/mK	Toplotno izolovani aluminijumski i čelični profili 0,35<λ<1,2 W/mK	Aluminijum, čelik i beton λ>1,2 W/mK
1. Izolirajuće staklo >6 do ≤8mm     međuslojnog vazduha (dva sloja    stakla)	3,4	3,1	3,4	3,7
2.Izolirajuće staklo >8 do ≤10mm   međuslojnog vazduha (dva sloja          stakla)	3,2	3,0	3,3	3,5
3. Izolirajuće staklo >10 do≤16mm    međuslojnog vazduha (dva sloja    stakla)	3,0	2,9	3,1	3,4
4. Dvostruko izolirajuće staklo    2  x ≥6 do ≤ 8 mm međuslojnog    vazduha (tri sloja stakla)	2,4	2,2	2,7	3,0
5. Dvostruko izolirajuće staklo     2 x >10 do <18mm međuslojnog    vazduha (tri sloja stakla)	2,2	2,1	2,5	2,8
6. Dvostruko izolirajuće staklo    2 x 10 do ≤18 mm međuslojnog    vazduha (tri sloja stakla)	2,1	2,0	2,4	2,7
7. Jednostruko sa spojenim     krilima (knlo na krilo) (dva sloja    stakla)	–	2,7	3,0	3,3
8. Jednostruko sa spojenim  krilima    (knlo na krilo) (tri sloja stakla)	–	1,9	2,5	2,8
9. Jednostruko sa spojenim     krilima (sa dva izolirujuća     stakla) (četiri sloja stakla)	–	1,6	2,0	2,3
10. Dvostruko sa razmaknutim      krilima	–	2,4	–	–
11. Zid iz šupljikavih staklenih     elemenata	–	–	–	3,5
12. Kutija za roletne (unutrašnja)	–	–	–	0,8
13. Spoljašnja vrata drvena i      plastična	–	–	–	3,5
14. Metalna vrata sa toplotnom      izolacijom	–	–	–	4,0
15. Unutrašnja vrata	–	–	–	2,0

Napomena: Ako je zastakljenje vrata veće od 50% površine vrata, važe vrednosti U(k) za prozor.