Czytaj także -

Aktualne wydanie

2019 10 oladka

       10/2019

 

20190444Swiat-Szkla-V4B-BANNER-160x600-PLEDG Swiat Szkla Skyscraper 160x600 BAU OK

EDG Swiat Szkla Skyscraper 160x600 BAU OK 

 

facebook12

czytaj newsy Świata Szkła

- więcej szklanej architektury

 

Baztech

Miesięcznik Świat Szkła

indeksowany jest w bazie

czasopism technicznych

 

 

Wydanie Specjalne

 

Fasady przeszklone termika akustyka odpornosc ogniowa 2016

 

okna pasywne 2015a

 

Fotowoltaika w architekturze okladka

 

20140808Przegrody przeciwpozarowe

 

konstrukcje szklane

 

20140533 Konstrukcje przeszklone 2

 

katalog 2018 a

 

banner konferencja 04 2019

 RODO

 LiSEC SS Konfig 480x120

 

 GP19-480x105px

 

 GLASS 480X120

 

Efekt pompowania
Data dodania: 30.01.09

W przestrzeni między szybami szyby zespolonej znajduje się para wodna, która została tam zamknięta wraz powietrzem lub przenika przez warstwy uszczelniacza. Ważnym elementem jest więc sito molekularne, którym wypełnia się profile dystansowe. Sito usuwając wilgoć zwiększa trwałość szyby zespolonej, która przy prawidłowo uszczelnionych zestawach wynosi od kilkunastu do ponad stu lat (zależnie od budowy).

 

 

Własności adsorpcyjne zeolitów
Sito molekularne jako adsorbent wilgoci wiąże cząsteczki wody na powierzchni porów. Szybki proces pochłaniania pary wodnej jest możliwy dzięki silnie porowatej strukturze granulek sita. Otwory umożliwiające wejście w tę strukturę, nazywane są oknami. Przez nie cząsteczki gazów dostają się do istniejących w strukturze sita molekularnego (np. zeolitu) kanalików, zwanych porami.

 

Cząsteczki gazu, po przejściu przez okno, zajmują pory adsorbentu, ale długotrwałość ich pobytu tam uzależniona jest od cech fizycznych tych cząsteczek i sita molekularnego oraz warunków otoczenia.

W warstwie powierzchniowej adsorbentu tworzy się warstwa - zwykle grubości kilku atomów - w której występują wchłonięte cząsteczki gazów. Im temperatura jest niższa tym warstwa ta jest grubsza (większa ilość gazu została wchłonięta z przestrzeni międzyszybowej).

 

Zeolit ''przyciąga'' parę wodną
Zeolit najchętniej adsorbuje wodę, ponieważ, podobnie jak woda, jest materiałem polarnym (czyli dwubiegunowym, którego cząsteczki mają swój + i -). Siła wzajemnego przyciągania jest na tyle duża, że potrzeba albo bardzo wysokiej temperatury, albo bardzo niskiego ciśnienia, aby tę parę rozłączyć. Ponieważ spośród gazów znajdujących się w szybie zespolonej tylko woda ma cząsteczki polarne, ma ona absolutne pierwszeństwo. Badania wykazują, że już 4% zawartość wody w sicie praktycznie wyklucza pochłanianie innych gazów z szyby zespolonej.

 

Adsorbent ''nie przyciąga'' cząsteczek azotu, tlenu czy argonu ponieważ są one elektrycznie obojętne. Atomy tych gazów poświęciły już wszystkie swoje elektrony na budowanie wzajemnych relacji w cząsteczce.

 

Zeolit ''z oknami na wymiar''
Średni wymiar ''okien'' w najczęściej obecnie stosowanych sitach molekularnych wynosi około 3 Å (czyli 3 dziesięciomiliardowe części metra). Cząsteczka wody swobodnie przepłynie przez ''okno''. Natomiast kłopoty ze ''zmieszczeniem się'' będzie miał azot, argon czy tlen.

 

Absorpcja (fizyczna) – proces pochłaniania substancji gazowej w całą objętość substancji ciekłej lub stałej, lub też substancji ciekłej w całą objętość substancji stałej.

Adsorbcja – proces polegający na powierzchniowym wiązaniu cząsteczek cieczy lub gazu przez cząsteczki ciała stałego.

 

  

 Sito molekularne w postaci granulatu


Fragment łańcucha zeolitu – schemat „przyciągania” wody jako cząsteczki polarnej


Fragment łańcucha zeolitu – schemat „przyciągania” wody jako cząsteczki polarnej

 

Adsorbenty z porami o średnicy 4 Å były popularne w czasie, gdy szyby były wypełnione wyłącznie powietrzem. Sito 4 Å charakteryzuje większa aktywność (czyli szybciej pochłania parę wodną) oraz większa pojemność adsorpcyjna.



W powietrzu znajdującym się w szybie było tyle samo wilgoci, co w hali produkcyjnej. Trzeba ją było w miarę szybko usuwać, aby nie następowało wyroszenie pary wodnej podczas spadku temperatury, np. podczas transportu w zimie.



Obecnie, gdy większość szyb jest napełniana gazem szlachetnym (np. argonem), a także co najmniej jedna szyba pokryta jest powłoką niskoemisyjną, konieczne jest działanie prowadzące do ograniczania pochłaniania przez sito innych gazów niż para wodna. Na szybach charakteryzujących się dużą refleksyjnością ze względu na warstwę odbijającą także promienie widzialne, efekt „pompowania szyb” jest doskonale widoczny.


Należy się jednocześnie zastanowić czy to adsorbent ma zasadniczy wpływ na efekt „pompowania szyb”.

 

Profile dystansowe wypełnione są sitem molekularnym

 


Wpływ adsorbentu na efekt „pompowania”
Ostatnio wywołuje sporo emocji pytanie, czy adsorbent wilgoci może być odpowiedzialny za efekt pompowania w szybach zespolonych?

Oczywiście, że tak, tylko w jakim stopniu i kiedy?

Załóżmy, że powiększamy „okno” do 4 Å. Damy wtedy szansę na w miarę swobodne wejście azotu, tlenu czy argonu do adsorbentu. Jeżeli jest on bardzo aktywny, zatrzyma dużo gazu w swoich porach.

Jeżeli podniesiemy temperaturę we wnętrzu szyby np. do 70oC może się okazać, że adsorbent wypuści pochłonięty gaz. Wykonamy w ten sposób test charakteryzujący zdolności adsorpcyjno/desorpcyjne danego sita.

Dla poznania wzajemnych relacji pomiędzy chłonnością sita a „oddychaniem szyby” posłużmy się przykładem szyby zespolonej o wymiarach 1x1 m z ramką dystansową 16 mm. Ilość zasypanego adsorbentu wynosi około 120 g, a objętość gazu w szybie – 16 l.'

 

Wymiary cząsteczek (Å) różnych gazów spotykanych w szybach zespolonych:
Para wodna H2O 2,65
Dwutlenek węgla CO2 3,30
Argon Ar2 3,40
Tlen O2 3,46
Krypton Kr2 3,60
Azot N2 3,64
Sześciofluorek siarki SF6 5,50 

 

Jeżeli użyjemy najgorszego adsorbentu 4 Å o ekstremalnie dużej chłonności gazów (600 ml gazu/250 g sita) możemy oczekiwać, że w niekorzystnych warunkach objętość gazu w szybie wzrośnie o 288 ml.

120 g * 600 ml/250 g = 288 ml

Stanowi to 0,288 l/16 l, czyli 1,8% przyrostu objętości gazu w szybie. Jeżeli natomiast użyjemy sita 3 Å, dla którego chłonność gazów wynosi maksymalnie 50 ml gazu/250 g sita, otrzymamy przyrost objętości gazu w szybie rzędu 24 ml.

120 g * 50ml/250 g = 24 ml

Stanowi to 0,15% objętości gazu w szybie.

 

Zmiana objętości gazu w szybie zespolonej w zależności od temperatury otoczenia

 


Wpływ rozprężania i sprężania gazów pod wpływem zmian temperatury na „pompowanie szyby”
Dla porównania, bazując na termodynamicznych prawach gazowych, np. prawie Gay-Lusacca (zakładamy przemianę izobaryczną – przy stałym ciśnieniu objętość gazu jest wprost proporcjonalna do jego temperatury*), bardzo łatwo wyliczyć, że podgrzewając gaz w naszej testowej szybie zespolonej o 20oC spowodujemy wzrost jego objętości o 1091 ml, co stanowi 6,82% objętości szyby.

V1/T1=V2/T2; stąd V2=V1 * T2/T1

V1=0,016 m3
T1=(20oC + 273,15)=293,15 K
T2=(40oC + 273,15)=313,15 K

V2=0,016 * 313,15 / 293,15=0,017091 m3 czyli 1,091 litra

Można zatem śmiało założyć, że to natura jest o wiele bardziej niebezpieczna dla szyby zespolonej od najgorszego nawet sita.

Naszym zdaniem efekt tzw. oddychania szyb jest zjawiskiem naturalnym i zachodzi w poprawnie uszczelnionych zestawach.

Wszyscy liczący się dostawcy adsorbentu wiedzą o tym, że w szybach zespolonych bezpieczniej jest stosować adsorbent 3 Å.

A czy alternatywą są drogie sita, pozostawiamy to do decyzji Szanownych Czytelników.

 

Źródło: Eco-Instruments

 

 

Wojciech Przybylski
ECO INSTRUMENTS

*) Założenie to jest słuszne przy małej sztywności szyby, która zależy od wymiarów tafli szkła: sztywność maleje wraz ze zwiększaniem powierzchni tafli  i zmniejszaniem jej grubości

więcej informacji: Świat Szkła 3/2006

 

Czytaj także --

Czytaj także

 

 

01 chik
01 chik