آزمایش‌های تعیین کیفیت 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:

1. 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
2. کدر‌ شدن سطح داخلی شیشه‌ها به دلیل رسوب بخارات متصاعد شده از درزبندی‌ها
3. 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
4. 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.

عمدتاً مجموعه شیشه‌های چندجداره از دو یا سه جام شیشه تشکیل شده است که در بین آن‌ها یک فاصله هوایی قرار دارد. جام‌های شیشه توسط اسپیسری که کل دور شیشه‌ها را فرا گرفته است از یکدیگر جدا می‌شوند. درون اسپیسر یک ماده جاذب رطوبت جاسازی می‌شود تا رطوبت موجود در فاصله هوایی بین دو شیشه را جذب نماید. این ماده خشک‌کن نامیده می‌شود. دور شیشه‌ها توسط ماده مخصوصی درزبندی شده است، طوریکه امکان نفوذ هیچ ماده‌ای از فاصله هوایی به بیرون و بالعکس وجود ندارد.
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.

مجموعه استانداردهای معتبر، روش‌ها و آزمایش‌های خاصی را برای تضمین مرغوبیت شیشه‌های چندجداره پیشنهاد می‌نمایند. پس از بررسی و مطالعه استانداردهای مختلف انجام آزمایش‌های زیر جهت پیش بینی عملکرد مجموعه شیشه‌های چندجداره هنگام قرارگرفتن در شرایط سخت آب و هوایی ضروری تشخیص داده شده است.

1-3 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.

2-3 دستگاه آزمایش در شرایط آب و هوایی تسریع شده

از آنجایی که مجموعه شیشه‌ها پس از نصب در محل کار، معمولا تحت شرایط آب و هوایی مختلفی قرار می‌گیرد و تحت چنین شرایطی احتمال بهم خوردن درزبندی شیشه‌ها و نفوذ رطوبت به داخل فاصله هوایی بین شیشه‌ها وجود دارد، بنابراین لازم است که برای مجموعه شیشه‌ها، شرایط سخت آب و هوایی شبیه‌سازی شود تا امکان نفوذ بخار آب به داخل مجموعه شیشه‌ها بررسی شود. جهت شبیه‌سازی شرایط سخت آب و هوایی به دو محفظه جدا از هم نیاز است که در ذیل در مورد آن‌ها توضیح داده می‌شود.
چنانچه نقطه برفک مجموعه‌ها 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 رویت روی سطح داخلی شیشه‌ها مشاهده شود، مجموعه شیشه‌ها تایید نمی‌شوند.

1-2-3 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.

2-3-3 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 درمعرض 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.

4-3 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.

تمامی آزمایشات و تجهیزات معرفی شده از استانداردهای زیر استخراج شده‌اند:
الف- استاندارد ملی ایران
ب- استاندارد انجمن تست مواد آمریکا (ASTM ) با شماره استانداردهای:
E773-8 : 8 standard test method for seal durability of sealed insulating glass units
E774-29 : standard specification for sealed insulating glass units
E546-88 : standard test method for frost point of sealed insulating glass units
E675-88 : standard test method for frost point of sealed insulating glass units in the vertical position
C552-91 : standard specification for cellular glass thermal insulation
C1369-97 : 9 stnadard specification for secondary edg sealants for structurally glazed insulating glass units
E 1887-97 : 9standard test method for determination
C1249 – 93 : standard guide for secondary sealed insulating glass units for structural sealant glazing applications
ج- استاندارد ملی کانادا (CAN/CGSB) با شماره استاندارد:
12.8– M . 76 CAN/CGSB : insulating glass units
د- استاندارد اروپا(PREN) با شماره استاندارد:
1279-2 – 2000 PREN : insulating glass units,part 2 : long term test method and requirments for moisture penetration
ه- سازمان بین‌المللی استاندارد (ISO) با شماره استاندارد:
Iso 9050 : glass in building – determination of light transmittance,solar and altraviolet transmittance,and related glazing factors direct transmittance,total solar energy transmittance
و- استاندارد DIN با شماره استانداردهای:
DIN 52293 : testing the tightness of gas-filled insulating glazing units
DIN 52619 : determination of thermal resistance and overall heat transfer coefficient of windows
DIN 52344 : testing the effect of alternating atmosphere on multilayer insulating glass
(DIN 1286-1 : sealed multiple glazing units (air – filled
ز- استاندارد صنعتی ژاپن(JIS) با شماره استاندارد:
JIS R 32090-01986 : 1 sealed insulating glass
ط- انستیتو استاندارد بریتانیا (BSI) با شماره استاندارد:
Specification for hermetically sealed flat double glazing units

طبق محاسبات انجام گرفته توسط مهندسین تاسیسات 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 چنان چه 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.