Sähkölämmitteinen lasi, mitä se on?

Transkriptio

1 1 Sähkölämmitteinen lasi, mitä se on? Sähkölämmitteinen lasi on varmatoiminen, pitkäikäinen ja kustannustehokas ratkaisu kylmien lasipintojen aiheuttamiin ongelmiin ja helppo tapa parantaa asumismukavuutta. Onko sähkölämmitteinen lasi uusi tuote? Ensimmäiset kaupallisesti tuotetut sähkölämmitteiset lasit kehitettiin ja valmistettiin Suomessa Alavudella noin 30 vuotta sitten. Tänä päivänä sama tehdas on osa ranskalaista Saint-Gobain konsernia jonka valmistamia sähkölämmitteisiä EGLAS tuotteita myydään ympäri maailmaa. Minkälaisia tuotteita sähkölämmitteisestä lasista tehdään? EGLAS tuoteperhe koostuu erilaisista sähkölämmitteisistä tasolasituotteista kuten eristyslaseista ja lasilaminaateista. Miten EGLAS ikkunat eroavat tavallisista ikkunoista? Perinteiset ikkunat ja valokatteet toimivat passiivisina ulkovaipan osina niiden ensisijainen tehtävä on mahdollistaa näkymä ulos, luonnonvalon pääsy sisätiloihin sekä tietysti lämmön- ja vedeneristäminen. Perinteisten ikkunoiden mahdollisuudet reagoida sisä- ja ulko-olosuhteiden muutoksiin ovat vähäiset. EGLAS tuotteet toimivat aktiivisena rakenteena: ne ovat osa rakennuksen lämmitysjärjestelmää estäen kylmien sisälasipintojen aiheuttaman kondenssin ja vedon tai/ja sulattaen lumen ja jään valokatteilta. Älykkään ohjausjärjestelmänsä ansioista sähkölämmitteiset lasit menevät päälle vain kun sisä- tai ulko-olosuhteet sitä vaativat. Kun ohjausjärjestelmä kytkee lasit pois päältä, EGLAS lasit toimivat kuten perinteiset ikkunat. Voiko sähkölämmitteisiin laseihin saada mukaan muitakin toimintoja kuin lämmityksen? EGLAS tuotteissa hyödynnetään Saint-Gobainin uusimpia innovaatioita ja niiden monipuolisia ominaisuuksia. Näitä ovat esimerkiksi erilaisten lasipinnoitteiden, sähkötoimisten kalvojen ja tasolasin yhdistelmät kuten erilaiset EGLAS auringonsuojalasit (joko tavallisella auringonsuoja pinnoitteella tai yhdistettynä sähköisesti tummuvaan ELECTROCHROME lasiin), EGLAS yhdistettynä sähköisesti himmennettävään PRIVA-LITE laminaattiin tai CONTRAFLAM palonsuojalasiin. Missä sähkölämmitteistä lasia käytetään? EGLAS eristyslaseja käytetään lähinnä rakennusten lasituksissa kuten ikkunoissa ja valokatteissa. EGLAS laminaatteja käytetään esimerkiksi lämmittämättömien tilojen valokatteissa sekä laivojen ja junien lasituksissa. EGLAS tuotteiden käyttö lasirakenteissa antaa suunnittelijoille erittäin laajat mahdollisuudet lasin käytölle myös perinteisistä rakenteista poikkeaviin ratkaisuihin.

2 Mitä muuta EGLAS toimitukseen kuuluu kuin sähkölämmitteiset lasit? Kaikkiin EGLAS toimituksiin kuuluu sähkösuunnittelijamme tekemät laskelmat lasien tehoista ja kytkentäjännitteistä sekä tilattaessa lasiryhmien kytkentäkaaviot sekä mahdollisesti tarvittavat muuntajat. Toimitamme EGLAS laseille myös kokonaisia sähkönsyöttö- ja ohjausjärjestelmiä joihin kuuluu kytkentävalmiit ryhmäkeskukset ja lämpötilanohjausjärjestelmät termostaatteineen sekä valokatteiden lumensulatuksen tarvitsemat lumitunnistimet ja suurien järjestelmien lämmitettävien alueiden ohjelmoitava vuorottelulogiikka. 2 Mihin sähkölämmitteinen lasi tulee ikkunassa tai lasiseinässä? Sähkölämmitteinen lasi sijoitetaan käyttötarkoituksen mukaisesti joko sisälasiksi, ulkolasiksi tai molempiin. Sähkölämmitteinen lasi sisätilan puoleisena lasina. Lämmittävillä eristyslaseilla varustetun huoneen lämpöviihtyvyys on parempi kuin kylmillä eristyslaseilla varustetun huoneen. Kylmien lasipintojen aiheuttama, sisäilmaston laatua haittaava veto poistuu kun lasien sisäpinnat pidetään samassa lämpötilassa huoneilman kanssa. Tästä hyötyvät erityisesti astmaa sairastavat ja pölyallergikot. Kylmänä vuodenaikana jopa hyvällä U-arvolla olevien eristyslasien sisälasit saattavat jäähtyä sisäilman sisältävän kosteuden kastepisteen alapuolelle ja alkavat valua vettä. Pieninä määrinä kondenssivesi haittaa lähinnä karmirakennetta ja tiivisteitä lyhentämällä niiden elinikää. Suuremmissa määrissä syntyvä kondenssi voi tunkeutua seinärakenteisiin aiheuttaen siellä homeen kasvua. Tästä seuraa yleensä vakava ongelma sisäilman laadulle ja haitan poistamiseen vaadittavat korjaukset voivat tulla kalliiksi. Hyvän U-arvon (U<1 W/m 2 K) sähkölämmitteinen EGLAS eristyslasi, jonka sisälasin lämmitysteho on 50 W/m 2, pysyy +20 Celsius asteen lämpöisenä ja kuivana kondenssivedestä jopa silloin kun ulkona on pakkasta -35 Celsius astetta. Toteutetun kohteen case study: Vuonna 1989 rakennetussa Imatran Voiman (nyk. Fortum Oyj) konttorissa Vantaalla havaittiin korkeiden kolmilasisten eristyslasien läheisyydessä työskentelevien työntekijöiden sairastuvan huomattavasti muita työntekijöitä useammin hengityselin infektioihin ja heidän sairauspoissaolojen määrä oli korkealla. Työntekijät valittivat kylmien lasipintojen aiheuttaman vedon haittaavan työntekoa ja heikentävän sisäilmasto-olosuhteita. Vuonna 1998 suuret ulkoseinän eristyslasit, yhteensä 280 m2 muutettiin sähkölämmitteisiksi kolmilasisiksi EGLAS eristyslaseiksi, joiden sisälasit lämmitettiin samaan lämpötilaan sisäilman kanssa. Alakerran tiloissa työskentelevien ihmisten tekemät valitukset vetoisasta sisäilmastosta loppuivat ja sairauspoissaolojen määrä laski huomattavasti. Hyvien kokemusten pohjalta Fortum vaihdatti sähkölämmitteiset eristyslasit myös moniin muihin toimipisteisiin. Minkä suuruisen sähkötehon sisätilan puoleinen sähkölämmitteinen lasi vaatii? Lämpömukavuuskäytössä ja kondenssin poistossa sisälasi pidetään huoneilman lämpötilassa, lämmitysteho W/m 2. Lämmityskäytössä ikkunan lämpötila on C ja teho W/m 2.

3 3 Onko lasin lämpötila aina sama vai voiko sitä säätää? Sähkölämmitteisen lasin lämpötilaa ohjataan termostaatilla, jonka anturi kiinnitetään yhteen sähkölämmitteisen lasin pintaan/ryhmä. Termostaatti pitää lasin lämpötilan termostaattiin asetetussa lämpötilassa. Jos lasien teho on pieni ( W/m 2 ), niiden lämpötila ei nouse juuri huonetilan lämpötilaa korkeammaksi ja lasi tuntuu kädellä koetettaessa viileältä. Eikö ikkunassa tuotettu lämpö karkaa suoraan ulos? Ei. Koska EGLAS eristyslasien U-arvo on hyvä (0,6 1,1 W/m 2 K) yli 90 % lasiin syötetystä energiasta saadaan hyödynnettyä sisätilan lämmitykseen. Minkä tyyppisissä rakennuksissa voidaan käyttää sähkölämmitteisiä laseja? Sähkölämmitteiset EGLAS eristyslasit soveltuvat lähes kaikentyyppisiin rakennuksiin; asuin- ja toimistorakennuksiin, julkisiin rakennuksiin, uimahalleihin ja kylpylöihin, pieniin ja suuriin lasiseiniin ja valokatteisiin. Kun ikkunalasitukset toteutetaan EGLAS eristyslaseilla, ei ikkunan alle sijoitettuja pattereita tarvita kompensoimaan kylmien lasipintojen tuottamaa vetoa. EGLAS eristyslaseilla toteutetun ikkunan vieressä olevaa lattiapinta-alaa voidaan hyödyntää tehokkaammin ja lasit voidaan ulottaa alkamaan suoraan lattiasta. Tästä syystä esimerkiksi moniin ravintoloihin on valittu EGLAS eristyslasit, jolloin ikkunapöytien määrää on voitu kasvattaa viihtyvyyden kärsimättä talvisaikaan. Sähkölämmitteinen lasi ulkolasina Kun sähkölämmitteinen lasi on lasielementin ulkopinnassa, voidaan sillä sulattaa lasille satava lumi esimerkiksi valokatteilla. Tehokkaaseen lumensulatukseen tarvittava neliöteho on n. 350 W/m 2. Lumensulatusta ohjataan lumianturin avulla, joka kytkee sulatuksen päälle vain silloin kun lasille alkaa sataa lunta, vastaavasti sulatustoiminto kytkeytyy pois päältä heti, kun lumi on sulanut lasilta. Valokatteen koosta ja muodosta riippuen kerrallaan päällä oleva alue jaetaan sopiviin ryhmiin, jotta sulatus on tehokasta ja kerrallaan päällä oleva sähköteho säilyy halutulla tasolla. Kun lumi on sulatettu yhdeltä osalta, ohjausjärjestelmä kytkee sulatuksen seuraavaan katon osaan. Vaikka lumisade olisi runsasta ja jatkuisi pidempään, järjestelmä vuorottelee alueita siten, että lumi sulaa tasaisesti koko katon alueelta. Hyvän sulatustehonsa ja älykkään ohjausjärjestelmänsä ansioista lumen sulatukseen käytettävä sähkönkulutus on vain parin euron luokkaa/m 2 /talvi. Jos valokatteen U-arvo on energiatehokkaalla tasolla (U < 1 W/m 2 K) sen todellisessa asennuskulmassa, ei sille satava lumi sula lasirakenteen vuotolämmöstä vaan kerääntyy lasirakenteelle. Jos valokatteen päällä on muutama sentti lunta, näyttää kate umpikatteelta koska lumi ei läpäise hyvin valoa. Lasirakenteelle kerääntyvä lumi ja jää vaurioittavat myös usein lasituksen saumoja lyhentäen lasirakenteen käyttöikää huomattavasti. Lumen mekaaninen poistaminen valokatteelta on vaikeaa ja kallista. Lumen pudotus valokatteelta + poisvienti maksaa Suomessa ostopalveluna noin 8-10 EUR/m 2 /pudotuskerta. Sijainnista ja talven lumisuudesta riippuen lunta joudutaan yleensä poistamaan katoilta 2 4 kertaa talvessa.

4 Laskettaessa lumen sulatukseen keskimäärin kulutettavan sähkön hinta/talvi ja sähkölämmitteisten eristyslasien hintaero vastaaviin kylmiin eristyslaseihin nähden, saadaan sähkölämmitteisyyden aiheuttamalle lisähinnalle takaisinmaksuajaksi keskimäärin viisi vuotta kun vertailukohtana on kylmältä katteelta tehtävän lumen pudotuksen ja poiskuljetuksen hinta runsaslumisina talvina. Kun otetaan huomioon vielä sähkölämmitteisen valokatteen pidempi elinkaari kylmään rakenteeseen verrattuna, syntyy säästöä vielä merkittävästi enemmän. 4 Toteutetun kohteen case study: Verkatehdas, Hämeenlinna, valokate rakennettu 2007 Sähkölämmitteinen eristyslasikate, 550 m 2, lumensulatuksen neliöteho keskimäärin 310 W/m 2, koko katon teho yhteensä 171 kw. Verkatehtaan valokatto on jaettu viiteen sulatusalueeseen, yhden sulautusalueen teho on 34,2 kw. Sulatuksen kytkee päälle ohjausjärjestelmä, joka saa tiedon lumesta Ensto ECO 900 lumianturilta. Jotta lumi saadaan sulatettua tasaisesti koko valokaton alalta, lumensulatusjärjestelmässä on sulatusalueiden vuorotteluohjaus, Zelio järjestelmä. Lumensulatusjärjestelmän sähkönkulutusta on seurattu järjestelmän käyttöönotosta vuonna 2007 alkaen kuukausi- ja vuositasolla. Vuosittaiset vaihtelut lumen määrässä voivat olla suuria, joka vaikuttaa suoraan siihen, kuinka paljon sulatusjärjestelmä on päällä / talvi. Vuoden talvi oli eteläsuomessa runsasluminen ja Verkatehtaan lumensulatusjärjestelmä oli päällä yhteensä 203 tuntia. Kun tiedetään kerrallaan päällä olevan alueen teho 34,2 kw:a, saadaan laskettua talven aikana kulutetun sähköenergian määrä 203 h x 34,2 kw = 6942,6 kwh. Riippuen sähkön hinnasta/kwh saadaan laskettua lumensulatusjärjestelmän kuluttaman sähkön hinta. Suomessa vuonna 2013 sähkön kuluttajahinta vaihtelee 0,1 0,2 EUR / kwh välillä. Verkatehtaan valokatteen viitenä talvena lumensulatukseen kuluttaman sähkön keskihinta on noin 1,50 euroa / m 2.

5 EGLAS lasilaminaatti EGLAS laminaatti muodostuu sähkölämmitteisestä karkaistusta lasista ja siihen laminoidusta karkaistusta tai lämpölujitetusta suojalasista. Suojalasiksi soveltuu lähes kaikki karkaistavissa tai lämpölujitettavissa olevat tasolasit. 5 EGLAS lasilaminaatti lämpenee yhtä paljon kumpaankin suuntaan. EGLAS laminaatteja käytetään mm. lämmittämättömien tilojen valokatteissa sekä laivojen ja junien lasituksissa. Esimerkkikohde EGLAS laminaatilla toteutetusta valokatteesta. Saarisen pihan EGLAS lasilaminaattivalokate, City Center, Helsinki, rakennusvuosi 2012.

6 EGLAS - rakenne ja toimintaperiaate EGLAS tuotteet koostuvat aina vähintään kahdesta lasista: yhdestä karkaistusta lämmitettävästä matalaemissiviteetti pinnoitetusta (Low-E) lasista sekä suojalasista. Suojalasi voi olla lähes mikä tahansa tasolasi: kirkas float lasi, auringonsuojalasi, Low-E lasi tai lasilaminaatti. Sähköturvallisuuden vuoksi suojalasina tulee käyttää riittävän paksua karkaistua tai lämpölujitettua yksittäistä tai laminoitua lasia tai karkaisematonta lasilaminaattia joka on vähintään tyyppiä 44.1 tai karkaisematonta 8 mm paksua tasolasia. Laseista kootaan kaksi- tai kolmilasinen eristyslasielementti, lasilaminaatti tai niiden yhdistelmä. 6 electrode low-e coating tempered low-e glass tempered glass heat radiation electrode Kun lämmitettävän Low-E lasin reunoihin kiinnitettyihin elektrodeihin kytketään sähkövirta, alkaa lasin Low-E pinnoite johtaa sähköä ja lämpenee koska Low-E pinnoite toimii sähkövastuksena. Eristyslasin kaasutila täytetään yleisimmin kuivalla ilmalla tai argonkaasulla, joskus myös kryptonkaasulla. Sähkölämmitteisiä EGLAS eristyslaseja voidaan käyttää lähes kaikissa karmirakenteissa; puu-, muovi-, alumiini- tai teräsrakenteissa, avattavissa ja kiinteissä karmirakenteissa. EGLAS eristyslasien kyntekorkeus on sähköturvallisuussyistä vähintään 17 mm, eikä n. 12 mm kuten kylmissä eristyslaseissa. EGLAS tuotteiden mitat Minimi koko: 300 x 300 mm Maksimi koko: Eristyslasi ilman laminoituja osia: 2400 x 5500 mm EGLAS laminaatti: 2400 x 4800 mm

7 Turvallisuus EGLAS tuotteen rakenteesta riippuen EGLAS lasit saadaan vastaamaan kaikkia lasirakenteille tyypillisiä turva- ja suojalasiluokituksia, myös murron-, luodin-, tai räjähdyksensuojaluokituksia. Rakenteen suojaluokitukseen vaikuttaa lasien tyypin lisäksi lasien tuenta ja ruutukoko. 7 Sähköturvallisuus: Lämmittävän lasielementin sähköä johtava pinnoite on aina lasien välisen tilan puolella, joten siihen ei missään tilanteissa pääse koskemaan. Lasit ovat karkaistua lasia, jonka lujuus on huomattavasti suurempi kuin karkaisemattoman lasin. Mikäli karkaistu lasi rikkoutuu, se pirstoutuu pieniksi pyöreäreunaisiksi palasiksi jolloin sähköä johtava pinnoite hajoaa ja virtapiiri katkeaa varmasti. Sähkölasielementin elektrodit ovat elementin suojatussa kyntetilassa, joten niihin ei rikkoutumistilanteessa pääse koskemaan. EGLAS tuotteiden IP-luokitus on tavallisesti IP 34, myös IP 67 on mahdollinen. EGLAS tuotteet ovat CE-merkittyjä ja niillä on mm. seuraavat viranomaishyväksynnät: FI, S, N ja D. Viranomaiset tarkkailevat EGLAS tuotteiden laatua tehdastarkastusten avulla, niin eristyslasin, turvalasin kuin sähköturvallisuusominaisuuksien osalta.

8 8 EGLAS lasien sähköistys Sähkölämmitteisten EGLAS lasien virran syöttö tapahtuu lasin reunasta ulos tulevan kaksoiseristetyn 2 x 1,5 mm2 kaapelin kautta. Noin 7 mm paksun kaapelin ulostulopaikka sovitaan lasien tilaajan kanssa ennen lasien valmistusta. Lasien tyypillinen syöttöjännite on 230 VAC ja ryhmiä syötetään tavallisimmin 10 A sulakkeen kautta. Lasien elektrodien sijoituksella (esim. suorakaiteen muotoisissa laseissa pitkillä tai lyhyillä sivuilla) sekä ryhmille valittavalla syöttöjännitteellä ja kytkentätavalla määrätään lasien neliöteho. Pienten ja yksittäin syötettävien lasien sekä kolmion muotoisten tai pyöreiden lasien sähkösyöttö voidaan toteuttaa sähköä johtavan pinnoitteen raidoitustekniikalla jolla taataan lasien tasainen lämpeneminen ja laseja voidaan syöttää suoraan verkkovirralla. Pieniä ja yksittäisiä laseja voidaan syöttää myös muuntajan kautta. Sähkölämmitteisten lasien pintalämpötilaa ohjataan termostaatilla, jonka anturi liimataan yleensä yhden lasin pinnalle/ohjattava ryhmä. Suosittelemme A-tyypin 30 ma vikavirtasuojien käyttöä kaikissa EGLAS sähkönsyöttö järjestelmissä. Esimerkki EGLAS ryhmien kytkennästä ja termostaatti ohjauksesta. EGLAS tuotteet valmistaa: Saint-Gobain Glass Finland Oy/Finnglass Asematie 46, ALAVUS as. FINLAND Puhelin Sähköposti myynti.fg@saint-gobain.com