شناخت نقش آرگون در شیشههای دوجداره از منظر عملکرد حرارتی
در صنعت شیشههای دوجداره، گاز آرگون بهعنوان یکی از مهمترین اجزای بهینهسازی عملکرد حرارتی و صوتی شناخته میشود. هدف اصلی از تزریق این گاز، کاهش ضریب انتقال حرارت (U-Value)، کاهش جابهجایی همرفت داخل فاصله بین دو جداره و ایجاد محیطی پایدار و بیاثر است که امکان عبور انرژی را بهطور چشمگیری محدود میکند. آرگون به دلیل چگالی بالاتر از هوا و هدایت حرارتی بسیار کمتر، جریانهای حرارتی داخل پنجره را کاهش میدهد و پایداری دمایی را افزایش میدهد؛ موضوعی که در مناطق سرد و گرم اهمیت دوچندانی دارد.
از سوی دیگر، بیاثر بودن شیمیایی آرگون باعث میشود هیچ واکنشی با پوششهای Low-E، اسپیسربار، چسب پلیسولفاید یا بوتیل رخ ندهد و عمر مفید ساختار افزایش یابد. بنابراین کیفیت و مقدار دقیق آرگون تزریقشده یکی از شاخصهای کلیدی کیفیت پنجره است و مستقیماً بر مصرف انرژی ساختمان اثر میگذارد.
روشهای متداول بررسی وجود و درصد آرگون در شیشه دوجداره
برای اینکه بدانیم آیا آرگون داخل شیشه وجود دارد، چه میزان است و آیا در طول زمان نشت کرده یا خیر، روشهای علمی مختلفی وجود دارد که هرکدام برای شرایط متفاوت کاربرد دارند. سادهترین روش، استفاده از دستگاههای پرتابل اندازهگیری گاز (Handheld Argon Gas Analyzer) است که با تابش نور یا امواج مادونقرمز و تحلیل تغییرات ضریب شکست، درصد تقریبی گاز را محاسبه میکند. این دستگاهها معمولاً بدون ایجاد هیچ آسیبی به شیشه، در چند ثانیه داده ارائه میکنند و برای کنترل کیفیت کارخانهها رایج هستند.
روش دوم، سنجش با دستگاههای لیزری طیفسنجی است که دقت بالاتری ارائه میدهد و در آزمایشگاههای تخصصی استفاده میشود؛ این روش امکان تشخیص ترکیب دقیق گاز داخل فضای بین جدارهها و حتی شناسایی نشت تدریجی را فراهم میکند. در پروژههایی که نیاز به تحلیل دقیق دارند، نمونهبرداری سوراخکاریشده نیز انجام میشود که هرچند مخرب است، اما امکان تحلیل با دستگاههایی مانند GC و Mass Spectrometry را فراهم میکند و نتیجهای کاملاً عددی و قابل استناد ارائه میدهد. در نهایت، روشهای غیرمستقیم مانند اندازهگیری افت انرژی، نقاط سرد روی شیشه یا تحلیل بخارگرفتگی نیز سرنخهایی از وجود یا عدم وجود آرگون ارائه میدهند، اما دقت علمی روشهای تحلیلی را ندارند.
استانداردهای مورد نیاز برای کیفیتسنجی گاز آرگون داخل پنجره
در فرآیند استانداردسازی شیشههای دوجداره، چند معیار اصلی باید رعایت شود تا ادعا شود پنجره دارای تزریق صحیح آرگون است. مهمترین استاندارد جهانی، EN 1279-3 است که میزان گاز اولیه و نرخ نشت سالانه را ارزیابی میکند. طبق این استاندارد، درصد اولیه گاز باید معمولاً بیشتر از ۹۰٪ باشد و نرخ نشت سالانه کمتر از ۱٪. در اکثر کارخانههای معتبر، حداقل تزریق ۹۲ تا ۹۵ درصد انجام میشود تا در طول سالهای بعد، کارایی پنجره حفظ شود.
اگر کارخانهای درصد کمتر از ۸۰٪ تزریق کند، عملکرد حرارتی شیشه تقریباً مشابه شیشه بدون گاز خواهد بود و کاهش مصرف انرژی عملاً رخ نخواهد داد. از سوی دیگر، کیفیت اسپیسربار آلومینیومی، یکنواختی چسب بوتیل و کیفیت پلیسولفاید نقش بسیار مهمی در نگهداری گاز طی سالهای طولانی دارد. مهمتر اینکه کارخانه باید دورههای تست نشت را بهطور دورهای انجام دهد تا مشخص شود آیا پنجرهها توانایی حفظ آرگون در شرایط مختلف رطوبت، دما و فشار را دارند یا خیر.
پروسه مهندسی تزریق گاز آرگون در خطوط تولید شیشه دوجداره
تزریق گاز آرگون یک مرحله ساده نیست و نیازمند تجهیزات دقیق، اپراتور آموزشدیده و کنترل مداوم است. ابتدا شیشهها و اسپیسربار مونتاژ میشوند و قبل از اعمال چسب نهایی، نازل تزریق از طریق سوراخ تعبیهشده وارد فضای بین جدارهها میشود. دستگاه تزریق، دبی جریان و فشار گاز را کنترل میکند تا گاز با سرعت مناسب وارد شود. اگر سرعت تزریق بیش از حد بالا باشد، آشفتگی ایجاد میشود و هوا و آرگون بهخوبی جایگزین نمیشوند. اگر سرعت بسیار کم باشد، زمان تولید افزایش یافته و احتمال ورود هوا دوباره زیاد میشود.
بهترین روش، استفاده از خطوط کاملاً اتوماتیک است که درصد گاز را با حسگرهای داخلی اندازهگیری کرده و بهصورت خودکار تزریق را قطع میکنند. روشهای قدیمی که صرفاً بر اساس زمان تزریق گاز انجام میشدند، اغلب دقت پایینی داشتند و منجر به شیشههایی با گاز کمتر از استاندارد میشدند. در مرحله آخر، سوراخ اسپیسربار با پلاگ مخصوص بسته میشود و لایه دوم چسب اعمال میگردد تا هیچ راه خروجی باقی نماند.
تحلیل دلایل نشت گاز آرگون و اهمیت بررسی دورهای پنجره
هرچند آرگون در شرایط استاندارد باید تا سالها در فضای بین جدارهها باقی بماند، اما عواملی میتوانند باعث کاهش تدریجی آن شوند. خوردگی اسپیسربار، ضعف در چسبها، تولید غیراستاندارد، اختلاف فشار محیطی، ضربه، یا قرارگیری طولانیمدت پنجره در معرض تابش شدید خورشید میتواند منجر به ایجاد میکرو ترک یا مسیرهای نفوذ شود.
حتی شیشههای باکیفیت ممکن است سالانه ۰.۵٪ تا ۱٪ از آرگون خود را از دست بدهند. به همین دلیل است که بررسی دورهای با دستگاههای پرتابل مخصوص اهمیت دارد؛ زیرا کاهش شدید درصد آرگون باعث افزایش محسوس تبادل حرارتی میشود و عملکرد انرژی ساختمان کاهش پیدا میکند. در پروژههای صنعتی و ساختمانهای کممصرف، این موضوع اهمیت بیشتری دارد چراکه افت کیفیت شیشه بهطور مستقیم به مصرف انرژی HVAC مرتبط است.
مقایسه روشهای تزریق: دستی، نیمهاتوماتیک و تماماتوماتیک
کارخانهها معمولاً از سه روش برای تزریق گاز استفاده میکنند که هرکدام مزایا و محدودیتهای خاص خود را دارند. در روش دستی، اپراتور زمان تزریق را بهصورت تجربی تنظیم میکند و هیچ حسگر کنترلی وجود ندارد؛ این روش دقت کمی داشته و احتمال نوسان درصد گاز بسیار زیاد است. روش نیمه اتوماتیک، دبی جریان و فشار را کنترل میکند اما همچنان نیازمند اپراتور برای تعیین زمان تزریق است.
در روش تماماتوماتیک، دستگاه با سنسور اشباع گاز کار میکند و پس از رسیدن به درصد استاندارد، بهطور خودکار تزریق را متوقف مینماید. این روش بالاترین دقت و کمترین خطای انسانی را دارد و برای کارخانههایی که تولید انبوه و کنترل کیفی سختگیرانه دارند، بهترین گزینه است. استفاده از سیستمهای دو نازل (Fill & Exhaust) نیز باعث میشود هوا بهصورت کامل تخلیه شده و جایگزینی گاز بدون ایجاد تلاطم انجام شود.
اهمیت انتخاب آرگون با خلوص مناسب
گاز آرگونی که برای تزریق استفاده میشود باید خلوصی بین ۹۹.۹٪ تا ۹۹.۹۹٪ داشته باشد. استفاده از گازهای با خلوص پایینتر یا آلوده، ممکن است باعث ورود ترکیباتی شود که روی پوشش Low-E اثر میگذارند یا در آینده ایجاد بخارگرفتگی و لکه کنند. همچنین کمپرسورهای صنعتی باید به فیلترهای خشککن و فیلتراسیون چندمرحلهای مجهز باشند تا هیچ رطوبتی وارد سیستم تزریق نشود. رطوبت مهمترین عامل خرابی سیلرها و ایجاد مهگرفتگی دائمی در فضای بین جدارههاست. در کارخانههای حرفهای، مخازن آرگون مجهز به رگولاتورهای دقیق و سیستم پایش فشار هستند تا گاز با فشار یکنواخت و بدون نوسان وارد خط شود.
ارزیابی شیشه تزریقشده در محل پروژه
وقتی پنجرهها نصب شدهاند، امکان باز کردن یا نمونهبرداری معمولاً وجود ندارد، بنابراین روشهای غیرمخرب اهمیت بیشتری پیدا میکند. در پروژههای عمرانی، متخصصان با استفاده از دستگاه تحلیل گاز، درصد آرگون را در چند نقطه از ساختمان اندازهگیری میکنند و نقشهای از وضعیت توزیع گاز تهیه مینمایند. اگر در یک ساختمان بخشی از شیشهها آرگون کافی نداشته باشند، معمولاً در اثر بخارگرفتگی، نقاط سرد یا کاهش عایق صوتی قابل تشخیص میشوند. همچنین بررسی چسبهای محیطی نیز مهم است، زیرا تخریب یا ترکخوردگی در چسب بوتیل میتواند نشتی ایجاد کند. در برخی پروژهها، تست فشار مثبت نیز انجام میشود تا مشاهده گردد آیا در فریم یا ساختار شیشه نشتی وجود دارد یا خیر.
شیوه ترمیم و تزریق مجدد آرگون در شیشههای نصبشده
در مواردی که درصد آرگون بهشدت کاهش یافته است، امکان تزریق مجدد بدون تعویض کامل شیشه وجود دارد، اما نیازمند تخصص بالاست. ابتدا یک سوراخ ریز در اسپیسربار ایجاد میشود و یک لوله بسیار نازک برای خروج هوا وارد میگردد. سپس نازل تزریق آرگون در نقطه مقابل قرار میگیرد تا گاز جدید بهآرامی وارد شود. زمانی که دستگاه اشباع را تأیید کرد، سوراخها دوباره با پلاگ مخصوص و چسب کاملاً بسته میشوند. با اینکه این روش معمولاً عمر اولیه کارخانه را ندارد، اما برای اصلاح شیشههای گرانقیمت یا پروژههایی که امکان تعویض کامل شیشه وجود ندارد، بسیار کاربردی است. در نهایت، دوباره تست درصد آرگون انجام میشود تا مطمئن شوند سطح تزریق به استاندارد نزدیک است.
بدون دیدگاه