| Forside | | Indhold | | Forrige | | Næste |

Substitution af SF₆ i lydisolerende vinduer

1 Baggrund

1.1 SF₆ som gasfyldning i lydisolerende termoruder

SF₆ (svovlhexafluorid) er en tung gas, der bl.a. – alene eller i kombination med andre gasarter – anvendes som gasfyldning i lydisolerende termoruder. Fyldning med en gas, der er tungere end luft, bevirker, at visse termorudetyper får en ikke uvæsentlig forøgelse af lydisolationen i mellemfrekvensområdet. Forøgelsen af lydisolationen kan tilskrives, at lydhastigheden i den tunge gas er væsentligt lavere end i atmosfærisk luft. SF₆ benyttes udelukkende med det formål at forøge lydisolationen.

En uddybende beskrivelse af 2-lags termoruders lydisolation, herunder indflydelse af gasfyldning i termoruders hulrum, findes i Lydteknisk Instituts rapport om optimering af lydisolation for 2-lags termoruder [1], der også henviser til en række yderligere referencer om emnet.

SF₆ er en kraftig drivhusgas, der indtil for nylig ikke har været at finde i naturen. SF₆ er således et kunstigt fremstillet stof, der antager gasform ved normale temperaturer og atmosfæretryk.

SF₆ er medtaget på de Forenede Nationers klimakonventions Kyoto protokols liste over drivhusgasser, som landene er forpligtet til at reducere brugen af, samt på Miljøstyrelsens liste over 100 stoffer, som er uønskede på sigt.

Det fremgår af den af Teknologisk Institut Energi for Miljøstyrelsen udarbejdede slutrapport om erstatning af kraftige drivhusgasser [2] tillige, at glasindustrien – med et 1997-forbrug ifølge Miljøstyrelsens oplysninger på 7,2 tons SF₆ – var langt det største forbrugsområde i Danmark. Rapporten anbefalede på denne baggrund igangsætning af det nu afsluttede projekt om substitution af SF₆ i lydisolerende vinduer.

I forbindelse med ønsket om at substituere denne drivhusgas med andre løsninger blev udvikling og information om alternative rudetyper til lydisolerende vinduer anset for nødvendigt. De alternative rudetyper skulle honorere de samme krav til lydisolation, som opfyldes med SF₆-gasfyldning.

Udvikling og test skulle tage udgangspunkt i den aktuelle anvendelse af SF₆ i termoruder, dvs. i hvilke rudetyper, i hvilke vindueskonstruktioner og for hvilke typer af udendørs støj der anvendes SF₆-fyldning. Typen af trafikstøjkilde ansås for vigtig, idet DELTA vurderede, at der i en del tilfælde med almindelig vejtrafikstøj ikke blev opnået den store effekt ved at benytte SF₆-fyldning i termoruder, mens der i andre tilfælde, som f.eks. ved lydisolering mod tog- og flystøj, kunne fås en ikke ubetydelig reduktion af støjen.

Vurderingen byggede bl.a. på de i Lydteknisk Instituts rapport om optimering af vinduers lydisolation [3] anførte måleresultater for ruder med og uden SF₆-fyldning monteret i forskellige vindueskonstruktioner.

Substitutionen af SF₆ vurderedes at kunne ske enten i form af alternative gasfyldninger eller – hvilket umiddelbart ansås for mere sandsynligt – ved at der blev ændret på andre parametre ved termoruders opbygning.

1.2 Projektets formål og afgrænsning

SF₆ er en kraftig drivhusgas, som på sigt er uønsket. Langt det største forbrug i Danmark er til lydisolerende vinduer.

Projektets formål er at udvikle – samt formidle viden om – alternative rudekonstruktioner, hvor der uden brug af SF₆ kan opnås samme lydisolerende effekt.

Den foreliggende rapport omhandler lydisolerende vinduer med termoruder. Der er taget udgangspunkt i 2-lags termoruder, og hovedvægten i løsningerne er ligeledes lagt på 2-lags termoruder. Projektet omfatter ikke koblede vinduer, vinduer med forsatsrammer mv.

1.3 Vinduers opbygning og lydisolerende egenskaber

Som en del af projektets baggrund gives i det følgende – kombineret med forklaringer af rapportens terminologi – en kort introduktion til den baggrundsviden om f.eks. opbygning af ruder og vinduer samt måling og vurdering af lydisolation, som der ikke er redegjort nærmere for i rapporten. Supplerende oplysninger kan f.eks. findes i [1] og [3].

1.3.1 Ruder og vinduer

Et vindue eller en vindueskonstruktion omfatter flere delkomponenter, herunder ruden (glaskonstruktionen), karmen og rammen, tætningslister samt beslag.

Ved et lydisolerende vindue forstås en vindueskonstruktion, hvor det ved valg af delkomponenterne, herunder specielt ruden, er tilstræbt at opnå en væsentligt højere lydisolation for det samlede vindue end det, der fås for et vindue, hvor der ikke stilles krav til lydisolationen.

Med "SF₆ i lydisolerende vinduer" menes, at der i den i vinduet anvendte termorudes hulrum er påfyldt gasarten SF₆.

En 2-lags termorude består af to lag glas adskilt af et forseglet hulrum, se også Lydteknisk Institut Rapport nr. 113 [1]. Normalt samles og forsegles de to glaslag med en dobbelt forsegling af butylmasse mellem afstandsprofil af metal (oftest aluminium eller galvaniseret stål) og glasset og polysulfid eller polyurethan som slutforsegling.

Hulrummet mellem glassene kan påfyldes forskellige gasarter som f.eks. SF₆ eller Argon.

Ét eller begge rudens glaslag kan være udført som et laminat, dvs. af to lag glas, der er lamineret sammen med et lamineringsmateriale. Der skelnes her mellem støbelaminater og folielaminater. Folielaminater anvendes primært til laminering af sikkerhedshensyn, her benævnt almindelig sikkerhedsfolie, men omfatter også folier med specielt gode lydmæssige egenskaber. Disse benævnes i det følgende lydfolier. Det laminerede glas anbringes normalt ved rudens indvendige side af hensyn til at sikre optimale lydisolerende egenskaber også ved lave udendørs temperaturer.

Ved angivelse af en termorudes opbygning (rudetype) benyttes følgende terminologi (mål i mm):

glastykkelse-hulrum-glastykkelse

f.eks. 4-12-4 for en termorude med to 4 mm glas adskilt af et 12 mm hulrum.

Ved beskrivelse af støbelaminater angives tykkelserne af de to lag glas og lamineringsmaterialet:

glas/lamineringsmateriale/glas

f.eks. 4/1.5/4 for et ca. 9 mm støbelaminat af to 4 mm glas omkring ca. 1,5 mm lamineringssmateriale.

For folielaminater angives derimod tykkelserne af de to lag glas efterfulgt af et punktum og antallet af folielag. Hvert folielag er normalt ca. 0,38 mm tykt. I projektets rudetyper kan der dels være tale om et almindeligt sikkerhedslaminat af PVB, dels om specielle lydlaminater. Hvis det sidstnævnte er tilfældet, er dette anført i forbindelse med rudebeskrivelsen: (sg) betyder her lydlaminat fra glasfabrikanten SCANGLAS (Saint-Gobain), mens (pi) betyder lydlaminat fra glasfabrikanten Pilkington:

glasglas.antal folielag

f.eks. 44.1 om to 4 mm glas med et enkelt lag almindeligt sikkerhedsfolie imellem eller 44.2 (pi) om to 4 mm glas med to lag lydfolie fra Pilkington imellem.

Der er i projektet anvendt hulrumsfyldninger af atmosfærisk luft eller "rene" gasarter som Argon eller SF₆, men ikke kombinationer/blandinger. Ved SF₆-fyldning forstås således, at der tilnærmelsesvist er 100% SF₆ i rudens hulrum.

Argon er p.t. af hensyn til varmeisolering den foretrukne hulrumsfyldning, og det er derfor valgt, at ruder med Argon i projektet optræder uden yderligere angivelse af gasart. For øvrige gasarter, incl. atmosfærisk luft, angives hulrumsfyldningen i tekst efter rudebetegnelsen. De til projektet leverede eller påfyldte ruders gasfyldninger har ikke konsekvent kunnet kontrolleres inden for projektets rammer.

Ved en almindelig termolydrude forstås her en termorude, hvor lydisolationen er opnået ved enkle foranstaltninger som asymmetri med hensyn til glastykkelserne samt evt. påfyldning af SF₆. Som eksempel på en almindelig termolydrude kan nævnes 6-16-4 SF₆.

1.3.2 Lydisolation – måling og vurdering

Vinduers eller ruders lydisolation måles som reduktionstal pr. 1/3 oktav. Målingerne udføres normalt som laboratoriemålinger, jf. standarden DS/EN ISO 140-3 [4], men det er også muligt at eftervise et vindues eller en facades lydisolation ved en kontrolmåling i byggeriet.

De målte reduktionstal pr. 1/3 oktav præsenteres ofte grafisk som funktion af frekvensen. Herudover findes der en række enkelttalsværdier, der beskriver lydisolationen ved et enkelt tal. Den mest anvendte enkelttalsværdi for laboratoriemålinger er R_w-værdien (for feltmålinger benyttes R’_w), der beregnes ved sammenligning af kurven med en referencekurve, jf. standarden DS/EN ISO 717-1 [5]. Til R_W-værdien er der knyttet de spektrale korrektionsled C og C_tr. Summen af R_w og C_tr benævnes ofte R_A,tr (trafikstøjreduktionstallet). Med R_A,tr kan man på en simpel måde beregne forskellen mellem det A-vægtede støjniveau ude og inde for et såkaldt generaliseret vejtrafikstøjspektrum (bytrafik mv.). Det forudsættes, at lydtransmission sker gennem vinduet. R_A,tr tager i meget højere grad end R_w-værdien højde for lydisolationen i den lave del af frekvensområdet.

Efter samme principper er også enkelttalsværdien, R_A,tr,s,A5 defineret. Denne størrelse beregnes for et støjspektrum svarende til normal jernbanetrafik ved høje hastigheder, som er beskrevet i Nordtest Metode NT_ACOU 061 [6].R_A,tr,s,A5-værdien er – i modsætning til R_A,tr-værdien for vejtrafikstøj – primært bestemt af størrelsen af reduktionstallene i mellemfrekvensområdet.

Det skal bemærkes, at hverken reduktionstallet pr. 1/3 oktav eller de beskrevne enkelttalsværdier er direkte mål for forskellen mellem støjniveauet ude og inde. Ud over de benyttede mål for lydisolationen bestemmes niveaudifferensen af vinduernes areal samt andre parametre.

Alle enkelttalsværdier i rapporten er beregnet for frekvensområdet 100 Hz til 3150 Hz. Værdierne er kun defineret som hele tal i dB, men angives i denne rapport supplerende med én decimal (f.eks. R_A,tr 35 / 34,8 dB) af hensyn til sammenligning af måleresultaterne, der ofte kun udviser meget små forskelle i enkelttalsværdierne. Ved sammenligning af værdier i hele tal og i decimaltal fremgår det, at R_w-værdien altid afrundes nedad, mens de øvrige værdier afrundes normalt.

Vedrørende termoruders og vinduers reduktionstalskurvers forløb henvises til [1] og [3]. Her skal blot nævnes nogle få forhold af betydning for vurderingen af projektets måleresultater.

Reduktionstalskurver for termoruder eller vinduer med termoruder vil stort set altid have to tydelige dyk. Det ene forekommer i den lave del af frekvensområdet og kan tilskrives grundresonansfrekvensen for rudeopbygningen, mens det andet forekommer i den høje del af frekvensområdet og skyldes koincidenseffekter for rudens glaslag (sammenfald af udbredelseshastighed i luft og glaslag). Effekten af at fylde rudens hulrum med SF₆ vil ofte være en forøgelse af reduktionstallet i området mellem disse to dyk. Herudover kan der i visse tilfælde være en tendens til, at resonansdykket forværres af SF₆-fyldningen.