Dlaczego szyby pękają od rolet? - pękanie termiczne szkła

Do napisania tego artykułu skłoniła mnie sytuacja w bloku, w którym mieszkam od kilku miesięcy. Jest to nowy blok, z oknami dwukomorowymi sięgającymi prawie do podłogi. W dodatku znaczna ilość mieszkań ma okna skierowane w stronę południową. To wszystko sprzyja możliwości wystąpienia warunków, w których szkło może pękać pod wpływem temperatury. Nic więc dziwnego, że przez te kilka miesięcy, szyby samoistnie pękły co najmniej czterem moim sąsiadom.

Czy wysoka temperatura niszczy szkło?

Szkło sodowo-wapniowe wykorzystywane w budownictwie jest odporne na bardzo wysokie temperatury. Teoretycznym limitem jest tu temperatura po osiągnięciu której szkło staje się plastyczne, a więc kilkaset stopni Celsjusza. Takiej temperatury nie da się jednak osiągnąć w normalnych warunkach. Nagrzewanie się szkła nie jest więc niebezpieczne samo w sobie. Niebezpieczne jest natomiast jego nierównomierne nagrzewanie.

Prawdziwe niebezpieczeństwo - nierównomierne nagrzanie szkła

Standardowe szkło odprężone (czyli niezahartowane), stosowane w klasycznych oknach wytrzymuje różnicę temperatur rzędu około 40 stopni. Oznacza to, że jeżeli część tafli nagrzeje się np. do 60 stopni Celsjusza, a w innym miejscu na tej samej tafli, w tej samej chwili szkło będzie miało temperaturę 20 stopni, wówczas różnica temperatur wyniesie 40 stopni i szkło może pękać ze względu na pojawiające się naprężenia.

Zazwyczaj najzimniejszym punktem szyby jest część schowana w ramie, gdyż tam słońce nie ma dostępu do szkła.

Warto tu jednak wspomnieć, że ta graniczna temperatura nie zawsze wynosi dokładnie 40 stopni. Zależy ona od wielu czynników, jak sposób mocowania szkła w ramie, jakość obróbki krawędzi szyb, kąt zamocowania okna etc. Znaczenie mają też wielkości stref nagrzanej i chłodniejszej. Jednakże rozpatrując standardowe budownictwo mieszkaniowe w Polsce, można w uproszczeniu przyjąć bezpieczną wartość 40 stopni. Głodnych wiedzy odsyłam do francuskiej normy NF DTU 39, która zawiera szereg tabel z wartościami granicznymi dla różnych przypadków.
 

Trochę fizyki
 

Jak to się dzieje, że szkło pęka termicznie? Jest to spowodowane tym, że:
   1. szkło jest materiałem kruchym,
   2. szkło (jak każdy materiał) rozszerza się pod wpływem ciepła.

Jeśli jedna część szkła się nagrzeje a inna pozostanie zimna, to ta pierwsza zwiększy swoją objętość, a druga pozostanie objętościowo mniejsza. Powstaną więc naprężenia rozciągające, a że szkło nie lubi się rozciągać to dość szybko przekroczona zostanie dopuszczalna wartość naprężeń i szkło pęknie.

Jak rozpoznać pęknięcie termiczne?

Świadomość zjawiska pękania termicznego jest bardzo niska. I nie mówię tylko o klientach indywidualnych. Nawet nasz deweloper w odpowiedziach na reklamacje rozpisuje się o rozbiciu szkła wywołanym uderzeniem. Jest to o tyle dziwne, że pęknięcie termiczne jest stosunkowo łatwe do rozpoznania i zazwyczaj trudno pomylić je z uszkodzeniem mechanicznym.

Na poniższym rysunku przedstawiłem typowe siatki spękań powstałe na skutek różnic temperatur w szkle.

Pęknięcie termiczne zaczyna się przy krawędzi szyby. Ponadto, wychodzi z szyby zazwyczaj pod kątem prostym zarówno w przekroju poziomym jak i pionowym. Nie zawsze jest to jednak widoczne w oknie, gdyż sama krawędź jest zasłonięta przez ramę i uszczelkę. Czasem aby to zaobserwować konieczne może okazać się wyciągnięcie pakietu szklanego z ramy.

Jak to działa w praktyce?

Aby uchronić się przed pękaniem termicznym szyb w naszym otoczeniu, warto wiedzieć jakie sytuacje mogą do tego doprowadzić i po prostu ich unikać. Poniżej opisuję więc trzy najczęstsze przyczyny pękania termicznego szyb w oknach.

Warto od razu wspomnieć, że ryzyko pękania termicznego na skutek promieni słonecznych uzależnione jest od strony świata, w którą skierowane jest przeszklenie. Oczywiście najgorsza sytuacja będzie od strony południowej. Od zachodniej i wschodniej maksymalne temperatury (a więc i maksymalne różnice temperatur) będą niższe, więc i ryzyko pękania termicznego będzie mniejsze, choć wciąż prawdopodobne. Od strony północnej natomiast ryzyko praktycznie nie występuje.

1. Żaluzje, rolety

Żaluzje i rolety są jedną z głównych przyczyn pękania termicznego szyb w oknach. Chodzi tu jednak przede wszystkim o przesłony typu blackout, które nie przepuszczają światła. Oprócz światła widzialnego, nie przepuszczają też fal podczerwonych, czyli energii cieplnej. Ciepło to kumulowane jest pomiędzy szybą a żaluzją/roletą i nagrzewa szkło. Jednocześnie szkło schowane w ramie pozostaje chłodniejsze, przez co powstają niebezpieczne różnice temperatur.

Problem z blackoutami jest tym większy, że zazwyczaj montuje się je tak, by nie przepuszczały światła w ogóle. Stosuje się więc prowadnice i listwy, zamykające wszelkie szpary, przez które światło może dostać się do pomieszczenia. Problem w tym, że te szpary służą również wentylacji przestrzeni między szybą a roletą. W przypadku ich zamknięcia, zablokowana zostaje cyrkulacja powietrza. Skutkuje to wzrostem temperatury szyby co z kolei może prowadzić do pękania szkła.

Jak sobie z tym radzić?

• Najlepiej nie stosować rolet/żaluzji typu blackout. Warto zamontować takie, które choć trochę przepuszczają światło. Szczególnie od strony południowej.
   

• Warto zadbać o odpowiednią wentylację przestrzeni między szybą a roletą/żaluzją. Najlepiej zrezygnować z prowadnic a także - o ile to możliwe - zostawić szparę wentylacyjną u góry. Ciepłe powietrze kieruje się ku górze, więc otwór u góry będzie najbardziej efektywny.
   

• Żaluzje/rolety lepiej zasłonić w całości niż do połowy. W tym drugim przypadku nagrzeje się tylko połowa tafli, powodując większe ryzyko pękania termicznego.

   

2. Mebel przysunięty do szyby

Kolejny przypadek, który wystąpił w moim bloku ma związek z tym, że nasze okna zaczynają się bardzo nisko nad podłogą. Wygląda to pięknie, a pomieszczenia są mocno doświetlone, ale często powoduje problemy z aranżacją przestrzeni. Mieszkańcy przysuwają czasem meble do samego okna co stwarza niebezpieczeństwo pękania termicznego.
Podobnie jak w przypadku rolet ciepłe powietrze kumuluje się w zamkniętej i często niewentylowanej przestrzeni między danym meblem a szkłem. Kolor samego mebla nie ma tu większego znaczenia, gdyż zarówno ciemne jak i jasne kolory stwarzają niebezpieczeństwo, choć sam mechanizm jest nieco inny.

•  Czarne elementy absorbują ciepło, czyli nagrzewają się. A potem oddają to ciepło do szkła. Proste.
   

• Białe elementy mogłoby się wydawać, że będą bezpieczniejsze bo nagrzewają się mniej. Owszem - energia cieplna nie jest absorbowana przez element tak jak w przypadku koloru czarnego. Jest natomiast odbita i przechodzi z powrotem przez szkło. A że współczesne szkła pokryte są zaawansowanymi technologicznie powłokami zapobiegającymi utracie ciepła z mieszkania, to te odbite promienie również mają problem z przedostaniem się przez szkło. W efekcie kumulują się w szybie i dodatkowo ją nagrzewają.

Jak sobie z tym radzić?

Najlepiej nie przysuwać nic do szyby. Jeśli już, to materiały, które szybko będą oddawały to ciepło na drugą stronę. Drewno, czy płyta meblowa nie będą tu dobrym pomysłem, ze względu na stosunkowo duży opór cieplny.

Warto też zadbać o wentylację przestrzeni między danym meblem a szybą. Ciepłe powietrze powinno móc swobodnie cyrkulować.

3. Przedmioty leżące na parapecie

Kolejnym przypadkiem, który zdarzył się w moim bloku jest pęknięcie spowodowane... poduszką leżącą na parapecie. Niskie parapety w tym budynku stwarzają pokusę stawiania na nich różnych przedmiotów. Im większy opór cieplny ma taki materiał tym gorzej dla szyby. Poduszka akurat, ze względu na swoje właściwości stwarza bardzo duże zagrożenie pękaniem termicznym, gdy leży bezpośrednio przy szkle w słoneczny dzień.

Jak sobie z tym radzić?

Nie stawiać na parapecie przedmiotów, które powoli oddają ciepło (mają duży opór cieplny). Należy szczególnie zwrócić uwagę, żeby nie dotykały szyby. Ponadto wszelkie przedmioty, które mocno odbijają światło również mogą wpłynąć na niebezpieczne nagrzewanie się szyby.

Inne niebezpieczeństwa

• Duże naklejki na szybie.

• W niektórych przypadkach ciemne rolety zewnętrzne, szczególnie gdy są zasłonięte do połowy przeszklenia, a u góry nie mają otworów wentylacyjnych.

• Podwieszane sufity zachodzące w światło okna (głownie budownictwo komercyjne).

• Tzw. spandrele, czyli nieprzezierne części szklanych fasad (głównie budownictwo komercyjne).

• Grzejniki montowane przy przeszkleniach.

• W autach natomiast warto pamiętać, żeby zimą nie polewać szyby gorącą wodą, ani nie kierować silnego strumienia ciepłego powietrza na szybę. Pęknięcia termiczne przedniej szyby w aucie są bardzo częste zimą.
   

Okna trzyszybowe

Ktoś może powiedzieć, że od lat ma w mieszkaniu rolety blackout a szkło nigdy nie pękło. Owszem, do tej pory zjawisko pękania termicznego występowało stosunkowo rzadko ponieważ standardem były pakiety jednokomorowe, czyli złożone z dwóch szyb. W tego typu przeszkleniach, naprawdę trzeba się postarać, żeby doprowadzić do warunków, przy których szyba pęknie termicznie.

Obecne przepisy wymuszają jednak montowanie szkła dwukomorowego (trzy szyby). W efekcie, od kilku lat, we wszystkich nowych budynkach stosuje się wyłącznie tego typu przeszklenia. Pakiety dwukomorowe są znacznie lepszym izolatorem, ale skutkiem ubocznym jest to, że dużo łatwiej wywołać w nich pękanie termiczne. 

Hartowanie pomoże?

Rozwiązaniem na wszystkie powyższe sytuacje, byłoby zastosowanie szkła hartowanego, które ma dużo większą wytrzymałość na różnice temperatur. Graniczna wartość rośnie tu z 40 stopni do ponad 200. W praktyce oznacza to, że w przypadku szkła hartowanego bardzo trudno o warunki, w których szkło pęknie termicznie.

Mimo to, montowanie szkła hartowanego w klasycznych szybach w budownictwie mieszkaniowym nie ma uzasadnienia ekonomicznego. W większości przypadków korzyści wynikające z hartowania szkła są nieproporcjonalne do jego ceny.

Gdy szkło już pęknie

Co w przypadku gdy szyba już pęknie? Niestety większość producentów nie daje gwarancji na pękanie termiczne. Ponadto większość ubezpieczeń mieszkaniowych również nie obejmuje tego typu szkód. Konieczna więc będzie wymiana szyby na własny koszt. Nie trzeba jednak wymieniać całego okna, a jedynie pakiet szklany, który można stosunkowo łatwo wyjąć z ramy okiennej.
 

Podsumowanie

Blok, w którym mieszkam jest mocno narażony na wystąpienie ryzyka pękania termicznego szyb z kilku powodów:

   1. W oknach zamontowane są bardzo dobrze izolujące trzyszybowe pakiety.
   2. Okna zaczynają się nisko nad podłogą.
   3. Duża ilość okien skierowana jest na południe.
 

Pierwszy czynnik jest już standardem na rynku, bo wymuszają go obecne przepisy. Drugi również występuje w większości nowych bloków mieszkalnych. Na trzeci trudno coś poradzić, więc... kluczowy wydaje się czynnik czwarty, czyli:
 

4. Bardzo mała świadomość społeczna tego zagrożenia.

Mam więc nadzieję, że ten artykuł przyczyni się do zwrócenia większej uwagi na zagrożenie pękaniem termicznym szyb w naszych domach. Współcześnie budowane mieszkania, z dobrze izolującymi, dużymi przeszkleniami są bardziej narażone na pękanie termiczne niż okna sprzed dwudziestu lat. Dlatego świadomość tego zagrożenia jest dziś znacznie bardziej potrzebna, jeśli chcemy uniknąć kosztownej wymiany pękniętej szyby.

Bibliografia:

   • Norma NF DTU 39.
   • http://www.skpstiklas.lt/thermal-cracks/
   • https://buildingconnection.com.au/2016/07/29/how-to-avoid-thermal-breakage/