لتعزيز أداء العزل الحراري للزجاج العازل، يمكن حقن غاز خامل في تجويفه الهوائي. هذا التعديل البسيط هو طريقة مثبتة لتعزيز كفاءة الطاقة.

يجب أن تتمتع الغازات المستخدمة لهذا الغرض بكثافة أعلى من الهواء. لماذا؟ لأن الكثافة الأعلى تبطئ الحمل الحراري للغاز، مما يقلل بدوره من انتقال الحرارة عبر الزجاج.

حاليًا، يعتبر الأرجون (Argon) أكثر الغازات استخدامًا لتعبئة الزجاج العازل – وهذا لسبب وجيه.

الأرجون هو غاز خامل عديم اللون والرائحة وغير سام. عند درجة حرارة 0 درجة مئوية، تبلغ كثافته 1.7836 كجم/متر مكعب – وهي أعلى بكثير من كثافة الهواء (1.2928 كجم/متر مكعب) تحت نفس الظروف. كما أنه مقاوم للأشعة فوق البنفسجية (لذلك لن يؤثر على نفاذية الضوء المرئي) ويشكل 1٪ من الهواء الذي نتنفسه، مما يجعله الخيار الأكثر اقتصادًا من الغازات الخاملة.

يمكن أيضًا استخدام غازات خاملة أخرى للزجاج العازل، بما في ذلك الزينون (Xenon) والكريبتون (Krypton). ومع ذلك، فإن هذه الغازات أغلى بكثير. عند 0 درجة مئوية، تبلغ كثافتها 4.56 كجم/متر مكعب (للزينون) و 2.86 كجم/متر مكعب (للكريبتون)، على التوالي. مثل الأرجون، فهي توفر استقرارًا ممتازًا وتفاعلية منخفضة.

تعتمد كمية الغاز المطلوبة على الحجم الداخلي لتجويف الزجاج العازل. كقاعدة عامة، كمية الغاز المطلوبة لكل وحدة من الزجاج العازل تساوي 1.5 ضعف حجم تجويفها.

نظرًا لأن الغاز المعبأ أكثر كثافة من الهواء، فإن طريقة التعبئة الصحيحة تعتبر أمرًا بالغ الأهمية. قم بتركيب مدخل الغاز في الأسفل ومخرج الهواء في الأعلى – وهذا الإعداد يضمن جودة التعبئة المثلى (التركيز) ويقصر وقت التعبئة الإجمالي.

تعبئة الغاز الخامل للزجاج العازل

هناك طريقتان أساسيتان لتعبئة الغاز الخامل في الزجاج العازل: التعبئة اليدوية والتعبئة الأوتوماتيكية بالكامل بستارة الهواء عبر الإنترنت (fully automatic online air curtain filling). لكل منهما مزاياها واعتباراتها الخاصة.

تتطلب التعبئة اليدوية تحكمًا دقيقًا في سرعات المدخل والمخرج. إذا كانت سرعة المدخل أبطأ من سرعة المخرج، يستغرق التعبئة وقتًا طويلاً ويقلل من كفاءة الإنتاج. على العكس من ذلك، إذا كانت سرعة المدخل أسرع، يتشكل اضطراب غازي في الطبقة الهوائية – مما يؤخر أيضًا الوقت اللازم للوصول إلى التركيز المطلوب. والأسوأ من ذلك، أن سرعة المدخل المرتفعة بشكل مفرط يمكن أن تدفع الضغط الداخلي إلى أعلى من مستويات الضغط الجوي العادي، مما يتسبب في كسر الزجاج.

تتجنب طريقة التعبئة الأوتوماتيكية بالكامل بستارة الهواء عبر الإنترنت هذه المشكلات. أثناء التعبئة، يتم فصل لوحي الزجاج، ويتم حقن الغاز من الأسفل إلى الأعلى. يضمن هذا التصميم سرعات تعبئة سريعة وتركيز غاز ثابت.

عندما يتعلق الأمر بفحص جودة تعبئة الغاز، ليس لدى الصين حاليًا معايير وطنية. على المستوى الدولي، هناك نظامان رئيسيان لفحص الزجاج العازل: المعيار الأوروبي (EN 1279) والمعيار الأمريكي (ASTM 2188/89/90). والجدير بالذكر أن المعيار الأوروبي EN 1279 فقط هو الذي يتضمن متطلبات محددة لاختبار جودة تعبئة الغاز الخامل.

يحدد الجزء 3 من المعيار الأوروبي EN 1279 طرق الاختبار طويلة الأجل ومتطلبات معدلات تسرب الأرجون وتفاوتات التركيز. هدفه هو ضمان بقاء الغاز الخامل في التجويف كافيًا للحفاظ على أداء العزل الحراري أو الصوتي للزجاج طوال عمره الافتراضي. أما الجزء 6، فيركز على مراقبة الجودة في مرحلة الإنتاج، حيث يحدد التفاوتات ومتطلبات تركيز تعبئة الغاز الأولي.

التركيز الأولي المطلوب هو 85٪، مع نطاق تفاوت يتراوح من -5٪ إلى +10٪. هذا يعني أن التركيز المقبول للزجاج العازل الجديد يقع بين 80٪ و 95٪.

يحدد كل من الجزأين 3 و 6 من المعيار الأوروبي EN 1279 كروماتوغرافيا الغاز (Gas Chromatography) كطريقة قياسية للكشف عن تركيز الغاز الخامل. تتضمن هذه العملية استخراج عينة غاز من تجويف الزجاج العازل وتحليلها بمعدات متخصصة.

تعبئة الغاز الخامل للزجاج العازل

فيما يلي تفصيل مبسط لعملية الكشف: أولاً، يجب تركيب سدادة أخذ عينات (sampling plug) مسبقًا أثناء عملية تصنيع الزجاج العازل. أثناء الاختبار، يتم إدخال حقنة محكمة الإغلاق (airtight syringe) في هذه السدادة لاستخراج الغاز من التجويف. ثم يتم حقن الغاز مرة أخرى في التجويف، وتتكرر دورة “السحب والحقن” هذه مرتين. أخيرًا، يتم سحب عينة غاز نظيفة إلى المحقنة، وحقنها في عمود الامتصاص لكروماتوغرافيا الغاز، ويتم تسجيل الكروماتوجرام الناتج لتحليله.

تقدم هذه الطريقة ميزتين رئيسيتين: دقة عالية ونطاق كشف واسع. يمكنها قياس أي تركيز غاز خامل بين 5٪ و 100٪ بشكل موثوق.

ومع ذلك، فإن لها أيضًا عيوبًا كبيرة:

1. إنه اختبار تدميري (Destructive Test) – بمجرد إجرائه، يتلف أداء إحكام الغلق للزجاج العازل بشكل دائم.
2. يستغرق الاختبار وقتًا طويلاً: فحص مجموعة مكونة من 20 لوح زجاجي معبأ يتطلب 8 أيام على الأقل، ويصل إلى 14 يومًا للامتثال الكامل للمعيار الأوروبي EN 1279.
3. تكاليف المعدات عالية، ويتطلب الاختبار متخصصين مدربين.
4. يقتصر على الإعدادات المختبرية – ومن المستحيل استخدامه في موقع مشاريع البناء أو للمباني القائمة.