В лаборатории картина выглядит строго и воспроизводимо: образцы размещены по регламенту, источник излучения включен, через заданный интервал испытание завершается, и в протоколе фиксируется, что материал выдержал воздействие солнечного излучения. Если не вдаваться в детали, такая картина выглядит нормальной и даже очевидной, потому что есть методика, есть цифры и есть результат, на который можно опереться.
Проблемы начинаются в тот момент, когда рядом оказываются несколько разных методик, применяемых к различным по своей природе материалам. Герметики, ленты, лакокрасочные покрытия и сами оконные блоки работают в одной и той же конструкции и испытывают одно и то же солнечное воздействие, но в испытаниях для них закладываются совершенно разные режимы облучения. В одних случаях речь идет о 24 часах за 1 условный год эксплуатации, в других – о 3-4 часах (за 0,83-2 условных года), и такая разница уже не выглядит как частная особенность методики, потому что она отличается в разы.
Как мы посчитали реальное воздействие
Чтобы уйти от общих рассуждений, мы посмотрели на вопрос через геометрию самого оконного узла и через положение солнца в течение суток и года. За основу был взят простой расчет интенсивности облучения поверхности с заданной ориентацией в пространстве в зависимости от положения Солнца на небосводе. Интенсивность солнечного излучения принималась постоянной, без учета ослабления у горизонта, облачности и влияния окружающего ландшафта, а интенсивность облучения считалась пропорциональной косинусу угла между солнечными лучами и нормалью к поверхности. Дальше определялась осредненная за год относительная интенсивность, а именно отношение энергии, полученной образцом за год, к энергии, которую он получил бы при непрерывном облучении под прямым углом.
Для сопоставления был выполнен расчет для трех конкретных случаев: отдельно расположенного открытого образца, герметика между оконной рамой и выступом стены и ПСУЛ, установленного в том же узле с учетом геометрии проема (см. рис.1). В этой схеме на открытый образец попадают лучи в широком диапазоне азимутов, на герметик – уже только часть этого диапазона, а для ПСУЛ часть лучей дополнительно перекрывается выступом стены, так что доступный диапазон становится еще уже. Расчет выполнялся для широты Москвы при всевозможных ориентациях окна по азимуту (сторонам света), его результаты (осредненная относительная интенсивность) нанесены на круговую диаграмму (см. рис. 2).
Сначала рассматривалась более простая часть задачи – разница между открытым герметиком и герметиком, который находится в четверти. Если поверхность вертикальная и ничем не затенена, то при ориентации на юг средняя относительная интенсивность составляет около 0,23, при ориентации на юго-восток и юго-запад – около 0,212, а при ориентации на восток и запад – около 0,152. Уже по этим значениям видно, что различия между ориентациями укладываются в десятки процентов. Если же учесть затенение от стены, которое как раз и появляется в оконном узле, то средняя относительная интенсивность может снизиться примерно вдвое: для характерного случая она уменьшается с 0,23 до 0,115. Именно отсюда и возникает приближенная оценка, что герметик в четверти окна получает примерно на 50% меньше солнечного воздействия, чем такой же герметик, расположенный открыто.
При сравнении герметика в четверти и ПСУЛ после осреднения по году и анализа разных ориентаций окна получается, что максимальная интенсивность для герметика достигается при ориентации окна на юго-восток и составляет около 0,118, тогда как для ПСУЛ максимум находится в диапазоне юго-восток – восток1 и равен примерно 0,0818 (см. рис.2). Иными словами, ПСУЛ получает примерно на 31% меньше солнечного воздействия, чем герметик в четверти. Именно этот порядок различий и важен для дальнейшего разговора.
Рисунок 1 – Расчетные схемы для трех рассматриваемых
случаев
Рисунок 2 – Расчетная осредненная интенсивность
облучения в зависимости от ориентации окна
по азимуту для трех рассматриваемых случаев
Где появляется разрыв
Когда эти оценки сопоставляешь с тем, что заложено в методиках испытаний, расхождение становится слишком заметным, чтобы считать его случайным. Если принять 24 часа облучения как ориентир для герметика, применяемого в том же оконном узле и в основном наносимого в четверть, то для лент ПСУЛ продолжительность воздействия должна уменьшаться пропорционально реальному снижению солнечной нагрузки. Даже при достаточно грубых допущениях расчет показывает, что для лент ПСУЛ воздействие должно составлять примерно 18 часов, но никак не 2–4.
В этот момент обычно возникает возражение, что лабораторные испытания проводят не для того, чтобы воспроизвести реальные условия эксплуатации, а чтобы сравнить аналогичные материалы между собой. В таком виде тезис звучит разумно, и с ним трудно спорить. Испытание действительно может быть моделью, а не копией жизни. Но тогда нужно последовательно придерживаться именно этой логики. Если методика предназначена для сравнения аналогичных материалов, то она должна использоваться как инструмент сопоставления внутри одной группы, а не как основание для косвенного сравнения герметиков и лент, у которых исходная солнечная нагрузка в узле различается, но точно не в те разы, которые зашиты в режимы облучения.
К этому добавляется еще и реальный монтаж, который сам по себе уводит конструкцию от лабораторной модели. В лаборатории все делается по инструкции: выдерживается толщина слоя, соблюдаются условия нанесения, правильно готовится основание. На объекте отклонения случаются постоянно. Для герметика это могут быть нарушения толщины и технологии нанесения, а для ленты – установка заподлицо со стеной вместо утопленного положения, при котором она начинает получать больше света, чем предполагалось по рекомендации производителя. В итоге материал сначала оценивают в упрощенной модели, а потом еще и применяют в условиях, которые от этой модели дополнительно отличаются.
Что из этого следует
Если собрать все вместе, картина получается следующая. Реальные различия в солнечном воздействии между открытым герметиком, герметиком в четверти и ПСУЛ действительно есть, и их можно посчитать. Для герметика в четверти речь идет примерно о двукратном ослаблении по сравнению с открытым положением, а для ПСУЛ – еще примерно о 31% снижения по сравнению с герметиком в четверти. И такие значения никак не объясняют режимы, в которых одна методика дает 24 часа, а другая – 6-8 часов . Здесь уже слишком большой разрыв между расчетной физикой процесса и тем, что закреплено в испытании.
Сами методики при этом продолжают выполнять свою роль, задавая минимальный уровень требований и позволяя сравнивать аналогичные материалы в одинаковых условиях. Вопрос в другом: пока различия такого масштаба считаются нормальными, обсуждение долговечности остается во многом формальным, потому что за цифрами испытаний не всегда стоит сопоставимая по масштабу реальная нагрузка. А следующий вопрос напрашивается сам собой: откуда вообще взялись значения 3–4 часа и почему они до сих пор считаются приемлемыми, если даже грубая расчетная оценка выводит совсем на другой порядок величин. При этом нельзя исключать и обратную ситуацию, когда ошибка может быть не в 3–4 часах, а как в 24 часах для герметика, применяемого для монтажа окна, но это уже отдельная тема, которая требует отдельного разбора.
1 Указанная ориентация соответствует расположению герметика с левой стороны проема; при расположении с правой стороны максимум смещается на юго-запад – запад.
2 В ГОСТ 53338-2009 на ленты ПСУЛ указано значение 3-4 ч УФ-воздействия, но 20 циклов воздействия принимается за 10 условных лет эксплуатации.
