Posted on Leave a comment

معالجة الزجاج لجعله آمناً

تتم معالجة الزجاج للوصول به إلى أحد الأنواع التالية

الزجاج المُقوّى

هو زجاج تم تبريده ببطء لمنع ظهور أي إجهادات متبقية في جسم الزجاج، وهو قابل لكي تنفذ عليه أعمال القطع أو الثقب أو تشذيب الحواف أو الصقل

الزجاج المقوى قابل للتوصيف في المباني السكنية، ونادراً ما يتم توصيفه في المباني التجارية أو المباني العامة لانخفاض مقاومته للكسر

الزجاج المُقوّى بالحرارة

هو زجاج مقوى تم تعريضه للتسخين ثم التبريد بطرق صناعية خاصة مما يجعله قويًا بدرجة تصل إلى ضعف قوة الزجاج المقوى الذي له نفس السُمك والتكوين

وعلى الرغم من قدرة الزجاج المقوى بالحرارة على مقاومته العالية للإجهاد الناشئ عن الحرارة والرياح، إلا إنه إذا كُسر تكون الشظايا المكسورة كبيرة وحادة وقد تبقى عالقة في الفتحات المركبة فيها الأمر الذي قد يتسبب في إصابة مستخدمي المكان

ولهذا فالزجاج المقوى بالحرارة لا يصلح كزجاج عالي الأمان كما تتطلبه معايير المباني السكنية، ويغلب توصيفه في المباني التجارية والعامة

نقطة أخرى هامة تجب مراعاتها في هذا النوع من الزجاج، وهي أنه لا يمكن قصه أو ثقبه بعد تقويته بالحرارة، وإنما تتم هذه العمليات بيل عملية التقوية بالحرارة

الزجاج المُقسّى

الزجاج المقسى هو زجاج أقوى أربع مرات تقريبًا من الزجاج المقوى الذي له نفس السُمك والتكوين، ولهذا يسمى “زجاج الأمان” لأنه يفي بمتطلبات العديد من الأكواد

في حالة تعرض الزجاج المقسى للكسر، سينقسم الزجاج إلى أجزاء صغيرة غير حادة الحواف، مما يقلل من احتمالية التسبب في إصابة خطيرة في معظم الاستعمالات

غالبًا ما يتم توصيف الزجاج المقسى في الأبواب الزجاجية المنزلقة، وأبواب مداخل المباني المقاومة للعواصف، والجدران الداخلية، والنوافذ القريبة من الأرضيات

ومثل سائر أنواع الزجاج المعالج حرارياً، لا يمكن قطع الزجاج المقسى أو ثقبه بعد التقسية

العيوب البصرية لكل من الزجاج المقوى بالحرارة والمقسى

فيما يعد الزجاج المقوى بالحرارة والزجاج المقسى أقوى بكثير من الزجاج المقوى، إلا إن هناك بعض التحديات الجمالية التي تنشأ كنتيجة لطريقة الإنتاج، حيث تخلق عملية المعالجة الحرارية تشويهًا ضوئيًا أو تقليلاُ في الجودة البصرية أوتعرجاً للسطح، وهي عيوب يمكن تقليلها باستخدام أحدث التقنيات، ولكن لا يتم التخلص منها نهائياً

وتنحصر هذه  العيوب في هذه الأشكال الرئيسية لفقدان الجودة البصرية والتسطيح تشمل

التموجات الناشئة عن دوران الاسطوانات الناقلة

أثناء عملية تسخين الزجاج في الفرن، يتحرك ببطء على بكرات من السيراميك تنقله من مرحلة إلى مرحلة تالية، وصولاً للتبريد السريع (عملية الإخماد) التي تجمد الزجاج، لخلق الإجهادات اللازمة في بنيته كي تجعل منه زجاجاً مقوى بالحرارة أو زجاجاً مقسى

ومع الأسف، يمكن أن تؤدي هذه العمليات إلى ظهور تشوهات بصرية طفيفة تبدو بشكل تموجات أسطوانية أو تموجات حلقية، وتبدو أكثر وضوحاً في الزجاج العاكس، ويقلل من ظهورها الاتباع الصارم لمواصفات وممارسات التصنيع عالي الجودة لتقليل ذلك التشويه

تموجات أسطوانية
تموجات حلقية

Posted on Leave a comment

معالجة الزجاج للضوء والحرارة

Image courtesy of Guardian Glass

إن انتقال الحرارة هو معيار يتعين على المهندس المعماري أخذه في الحسبان، واعتمادًا على المناخ المحلي الذي يؤثر على المبنى، فقد يكون المطلوب في المناخات الحارة هو منع الحرارة الخارجية من دخول المبنى لتقليل الحمل على أنظمة تكييف الهواء وما تتطلبه من طاقة كهربائية، وبالعكس في المناخات الباردة، قد يكون توفير الطاقة بإدخال آشعة الشمس لداخل المبنى هدفاً رئيساً لجعل المساحات الداخلية دافئة

ويعمل الزجاج حينذاك- ضمن عوامل أخرى- على زيادة كفاءة استخدام الطاقة، وتقليل تكلفة تشغيل وصيانة المنشأ طوال دورة حياته

في الماضي، لجعل المبنى أكثر كفاءة في استخدام الطاقة، لجأ المهندسون المعماريون إلى عمل نوافذ أصغر للمنشآت. كانت الفكرة أنه كلما كانت النافذة أصغر، كانت الفرصة أقل لاكتساب حمل حراري ناتج عن ضوء الشمس

ولكن بفضل التحسينات الهائلة في تقنيات تصنيع ومعالجة الزجاج، أصبح ممكناً جعل المباني ذات كفاءة عالية في استخدام الطاقة مع وجود مساحات واسعة من الزجاج على الواجهات، الأمر الذي يسمح بالاستمتاع بمشاهدة المناظر الطبيعية الخارجية، كما يتيح في الوقت نفسه المزيد من الإضاءة الطبيعية لمستخدمي المبنى، والتي ثبت أنها تعزز من إنتاجيتهم وحالتهم النفسية

كيفية تعيين قيمة الحمل الحراري لمعالجة الزجاج بشكل صحيح

بداية، لنوضح أن مفهوم “اكتساب الحرارة” يعني أن الحرارة تنتقل من منطقة أكثر حرارة إلى منطقة أكثر برودة عند مرور الضوء من خلال الزجاج

ويقوم العديد من صانعي الزجاج حول العالم بتطوير تطبيقات تساعد المهندس المعماري على توصيف الزجاج على النحو المطلوب للتصميم، وهذا مثال على التطبيق الذي تطوره جارديان جلاس، وهو بالطبع لا يغني عن الاطلاع على الفكرة النظرية لعملية التوصيف تلك المبينة في هذه المدونة

“ويعبر المهندسون عن كمية الحرارة التي سيكتسبها المبنى عبر غلاف واجهاته الخارجي باستخدام “معامل اكتساب الحرارة الشمسية

وهذا يؤدي إلى فهم أن جماليات التصميم وتوجيه المبنى ونسبة الفتحات إلى الجدار كلها عوامل تؤثر على إمكانية فقدان أو اكتساب الحرارة من خارج المنشأ إلى داخله عبر غلاف واجهاته

وعليه، فكلما كان تصميم غلاف الواجهة يوظف مواداً ذات معامل كبير لاكتساب الحرارة الشمسية كلما زادت قدرة غلاف الواجهة على نقل الحرارة لداخل المبنى، وبالتالي فإن تصميم غلاف الواجهات يتم في البلدان الحارة عن طريق استخدام مواد ذات معامل منخفض لاكتساب الحرارة الشمسية، والعكس صحيح في البلدان الباردة

وعندما يضرب ضوء الشمس سطحاً زجاجياً، فإن مصطلح “تصميم الزجاج” يتضمن تحديد القدر الذي سيعكسه من ضوء الشمس، والقدر الذي سيمتصه الزجاج من ذلك الضوء، والقدر الذي سينقله الزجاج من الطاقة الحرارية المصاحبة للضوء، إلى داخل المبنى.

تقودنا تلكم المفاهيم للتعرف على المعادلة المبينة أدناه، والتي بموجبها نتعرف على ما يجب عمله لتحويل الزجاج المصقول إلى زجاج عالي الأداء قادر على التعامل مع الضوء والطاقة الشمسية لتلبية أهداف التصميم المعماري، وهذه المعادلة هي

R% + A% + T%=100%

حيث

R: Reflection

وهي قدرة الزجاج على عمل انعكاس لضوء الشمس

A: Absorption

وهي قدرة الزجاج على امتصاص ضوء الشمس

T: Transmission

وهي قدرة الزجاج على نقل حرارة ضوء الشمس

عمليات معالجة الزجاج

يشير مصطلح معالجة الزجاج إلى مجموع العمليات التي تتم على سطح الزجاج المصقول، بهدف إكسابه خصائص محددة، كي يتوافق مع متطلبات التصميم المعماري

وعندما يضرب ضوء الشمس مسطحاً زجاجياً، ستحدد تلك العمليات التي تم تطبيقها على الزجاج المصقول ما الذي سيحدث لهذا الضوء، حيث يكون الزجاج مع مجمل تلكم المعالجات منتجًا له اللون المحدد بواسطة المهندس المعماري وله قدرة محددة على انعكاس الضوء وامتصاصه ونقل الحرارة الناشئة عنه

تتم معالجة الزجاج بعدة طرق لتنفيذها، والطريقة الأكثر شيوعًا هي طريقة ترسيب الرذاذ في بيئة مفرغة من الهواء تحت تأثير حقل مغناطيسي خارجي

وتسمح هذه الطريقة بوضع طبقات طلاء رقيقة متعددة من المعادن والأكاسيد على سطح الزجاج بطريقة متجانسة للغاية، يبلغ سمكها مجتمعة نحو 0.001 مم.

كما تتضمن هذه الطريقة إمرار غازات بعينها في مراحل الترسيب المختلفة، مثل الأرجون والنتروجين والأكسجين، الأمر الذي به يتم إنتاج مجموعة واسعة من الطلاءات كي تلبي مختلف متطلبات التصميم والأداء

الزجاج منخفض الانبعاثات

يعد الزجاج منخفض الانبعاثات والمعالج بطريقة ترسيب رذاذ الطلاء، المنتج الأكثر شيوعاً وفعالية من بين كل أنواع المعالجات المعروفة، وهو كما يدل عليه اسمه: الزجاج المعالج سطحه كي تنبعث منه مستويات منخفضة من الحرارة، كما هو الحال مع الحرارة المستمدة من ضوء الشمس، وهذا يتم عن طريق قيام مكونات مواد المعالجة المترسبة على سطح الزجاج بمنع نفاذ الآشعة فوق البنفسجية الناقلة للحرارة دون تقليل باقي مكونات ضوء الشمس التي تدخل المبنى، ولما كانت الآشعة فوق البنفسجية غير مرئية لعيون البشر، فبالتالي يتم منع دخول الحرارة داخل المبنى دون شعور بأن ضوء الشمس قد قل

الخطأ في تركيب الزجاج لا يجعله منخفض الانبعاثات

يجب ملاحظة أن الزجاج منخفض الانبعاثات يمكن أن يعالج أحد سطحيه دون الآخر، وهو يعمل هكذا على منع إنفاذ الحرارة الآتية من الناحية المعالجة من لوح الزجاج، فإذا تم تركيب الزجاج بحيث لا يواجه سطحه المعالج مصدر الحرارة، فإنه لا يقوم بمنع الحرارة من المرور كما كان يفترض به أن يفعل

معامل تجسيد اللون

تؤدي عمليات معالجة الزجاج إلى وقوع اختلاف بين المنظر المشاهد من خلال الزجاج، وبين المنظر المشاهد من دون الزجاج، ويستخدم معامل تجسيد اللون لتحديد كم ستبدو المناظر طبيعية عند مشاهدتها من خلال الزجاج، بحيث كلما زادت قيمة هذا المعامل، كلما بدت المناظر المشاهدة من خلال الزجاج مطابقة لما تبدو عليه من دون الزجاج، وكلما انخفضت قيمته، كلما كان هناك اختلاف بينهما

الجدول التالي يبين أنواعاً مختلفة من عمليات المعالجة وقيمة معامل تجسيد اللون المناظرة لها

المنتج معامل تجسيد اللون
الزجاج المعالج بإضافة القليل من الحديد 98
الزجاج المصقول 97
الزجاج المعالج بإضافة البرونز 95
الزجاج غير الملون منخفض الانبعاثات 95
الزجاج الملون باللون الرمادي الفاتح 93
الزجاج الملون باللون الأخضر 88
الزجاج الملون باللون الأخضر الغامق 85
الزجاج الملون باللون الأزرق 85
Image courtesy of Guardian Glass

مقارنة تبين الفرق الناشئ من اختلاف معامل تجسيد اللون في زجاج مصقول غير ملون، وزجاج معالج باللون الأزرق

المقالة الرئيسية

Posted on Leave a comment

قاموس مصطلحات الزجاج

Rouge Iron Oxide أكسيد الحديد الأحمر
Iron الحديد
Selenium السيلينيوم
Low Emissivity Coatings
Low-e Coatings
الطلاءات منخفضة الانبعاثات
Sulphur الكبريت
Cobalt الكوبالت
Copper النحاس
Absorption امتصاص
Emittance انبعاث
Reflection انعكاس
Floating Molten Glass on a Bed of Molten Tin تعويم الزجاج المنصهر فوق طبقة من القصدير المنصهر
Dolomite دولوميت
Soda Ash رماد الصودا
Silica Sand رمل السليكا
Anhydrous Sodium Sulphate, Na2SO4 كبريتات الصوديوم اللامائية
Calcium Magnesium Carbonate, CaMg(CO3)2 كربونات الكالسيوم مجنيزيوم
Solar Heat Gain Coefficient معامل اكتساب الحرارة الشمسية
Transmission نقل

المقالة الرئيسية

Posted on Leave a comment

الزجاج في صناعة البناء

مكونات الزجاج المستعمل في المباني

يعتبر الزجاج منتجًا فريدًا، ويصنع بشكل أساسي من رمل السليكا بنسبة 75%، ويضاف إليه رماد الصودا وكبريتات الصوديوم اللامائية وكربونات الكالسيوم مجنيزيوم (دولوميت) وأكسيد الحديد الأحمر

كما تضاف أكاسيد معادن أخرى إلى تلك التركيبة حسب الطلب للحصول على مجموعة متنوعة من الألوان، مثل إضافة أكسيد الحديد الذي يكسب الزجاج اللون الأخضر، أو خليط من أكاسيد الحديد والكبريت (أو السيلينيوم)  وهو يكسب الزجاج اللون البرونزي، أو خليط من أكاسيد النحاس والكوبالت وهو يكسب الزجاج اللون الأزرق، أو خليط من أكاسيد السيلينيوم والكوبالت والحديد وهو يكسب الزجاج اللون الرمادي

ويصنع الزجاج بإذابة مكوناته الأساسية معاً ومن ثم يتم تبريدها بعناية، والنتيجة هي جزيئات صلبة تكون ما نعرفه بالزجاج المصقول، الذي يمنح مستخدمي المباني القدرة على مشاهدة العالم الخارجي من داخل مبانيهم، بالإضافة إلى دوره الجمالي في تعزيز واجهة المنشأ

عادة ما يتم تصنيع الزجاج للمباني التجارية أو السكنية على شكل ألواح، باستخدام ما بات يعرف بعملية “تعويم الزجاج المنصهر فوق طبقة من القصدير المنصهر”، وهذا يسمح لألواح الزجاج بأن تكون مستوية السطح وموحدة السمك، حيث يتراوح سمك اللوح من 1.7 ملم إلى 12 ملم، أما أبعاد اللوح فتصل إلى 3.3م×5.18 م

وبعد الانتهاء من عملية تعويم الزجاج، تنفذ عمليات متتالية أخرى حسب الطلب، مثل عمليات طلاء الزجاج أو تقسيته أو عمل معالجات خاصة أخرى حسب تصميم الزجاج

وبفضل التقدم التقني في طرق المعالجات والطلاءات الزجاجية، أصبح لدينا بمرور الزمن زجاج أحسن أداءً من الناحية الكيميائية والميكانيكية، وعلى حسب احتياجات المبنى ومستخدميه، يتم توصيف المعالجات والطلاءات المطلوبة

وعلى سبيل المثال لا الحصر، توفر الطلاءات منخفضة الانبعاثات انعكاساً للضوء وشفافية وكفاءة في استخدام الطاقة في آن واحد

الزجاج المصقول والزجاج عالي الأداء

في هذه المدونة، سيشير مصطلح الزجاج المصقول إلى الزجاج الشفاف الخام، فيما يشير مصطلح الزجاج عالي الأداء إلى الزجاج الذي تم تطبيق مختلف أنواع المعالجات المطلوبة عليه، بهدف تحقيق متطلبات بعينها

اختيار الزجاج المعالج المثالي للمنشأ

كما هو معروف للمهندسين المعماريين، يشير مصطلح توجيه المبنى إلى الاتجاه الذي يواجهه المبنى في علاقته بحركة الشمس والرياح، والذي من خلال تعيينه يمكن للمهندس المعماري التعامل مع وهج ضوء الشمس، ومراعاة تقلبات نفاذية ذلك الضوء وما يصاحبه من طاقة إلى داخل المبنى من الصيف إلى الشتاء

فضلاً عن إن توجيه المبنى، ونسبة النافذة إلى الجدار، وأماكن وأشكال وزوايا وأبعاد عناصر تظليل الواجهة يمكن أن تؤثر جميعها على المواصفات المطلوبة للزجاج لجعله ملائماً لاستعمالات المبنى، بما في ذلك القدر المطلوب إنفاذه من الضوء والطاقة

وتشمل عبارة “انتهاء المهندس المعماري من تصميم واجهة المبنى”، أن يكون قد حدد جميع متطلباته من مادة الزجاج: أين ستكون المسطحات الزجاجية في ذلك المبنى، وما هي الفراغات المختلفة المرتبطة بتلكم المسطحات، وماهي متطلبات تلكم الفراغات من الضوء ودرجة الحرارة ومعايير الأمان، وبالتالي يمكن للمهندس المعماري حينئذ تعيين مواصفات الزجاج التي ستلبي احتياجات مستخدمي أو شاغلي تلكم الفراغات، سواءً كان زجاجاً مصقولاً أو معالجاً بكافة أنواع المعالجات المطلوبة

كما يمكن للمهندس المعماري حينئذ أيضاً أن ينسق أعماله مع أعمال مهندسي تكييف الهواء والطاقة الكهربائية والإنارة

معالجات أخرى للزجاج

لا يساهم الزجاج في تشكيل واجهة المبنى والسماح بدخول ضوء النهار وتحسين أداء الطاقة للمباني الحديثة فحسب، بل يساهم أيضاً في تقليل دخول الأصوات المزعجة أو العالية أو غير المرغوبة إلى داخل المباني، وذلك كما في مباني المطارات أو المستشفيات، أو المباني القريبة من المطارات أو المطلة على الطرق السريعة

كما توفر أنواع أخرى من الزجاج درجة عالية من الأمان، لكونها مضادة لطلقات الرصاص، أو لكونها مقاومة للأحمال الناشئة عن الأعاصير أو الزلازل

معالجة الزجاج للضوء والحرارة

قاموس مصطلحات الزجاج