Okna superciepłe


W domach energooszczędnych dąży się do jak najmniejszych strat energii przez przegrody zewnętrzne. Ściany domu wystarczy grubo otulić izolacją, ale ucieczkę ciepła przez okna można ograniczyć, jedynie wybierając te najcieplejsze. O ich dobrych parametrach decydują przede wszystkim szyby, profile, ramki dystansowe i uszczelki.

Dawniej ciepły dom kojarzył się z grubymi ścianami i maleńkimi okienkami, w których szpary uszczelniało się w zimie watą. Wartości współczynników przenikania ciepła dla przegród budowlanych określone w ówczesnej normie nawet pięciokrotnie przewyższały obecne. Dzisiaj zwraca się dużą uwagę na zagadnienia energooszczędności. Szuka się coraz lepszych rozwiązań konstrukcyjnych umożliwiających ograniczenie zużycia energii grzewczej. Najwięcej ciepła nadal ucieka przez okna, dlatego to ich izolacyjność stale próbuje się poprawić. Standardem są już okna, których współczynnik przenikania ciepła nie przekracza 1,5 W/(m²·K), czyli ma wartość mniejszą niż normowe 2-2,6 W/(m²·K). Jest to lepszy wynik, niż dawniej osiągały grube ściany domu i z pewnością zadowalający przeciętnego inwestora. Jednak na potrzeby budownictwa energooszczędnego taki współczynnik okazuje się jeszcze niewystarczający. Straty energii nadal są zbyt duże i dom ma za wysoki sezonowy wskaźnik zapotrzebowania na ciepło – wartość E0 nie mieści się w zakresie 15-70 kWh/(m²·rok). Okna superciepłe muszą więc mieć podwyższoną izolacyjność. Na razie producentom udało się poprawić ich współczynnik przenikania ciepła do 0,8-1 W/(m²·K). Za idealny uważa się U = 0,8 W/(m²·K), taki jest bowiem wymagany w domach o najmniejszym zużyciu energii, czyli pasywnych. Osiąganie coraz lepszych parametrów­ jest możliwe tylko dzięki zaawansowanej technice produkcji i ogromnej precyzji. Przed producentami elementów okiennych stanęło więc nie lada wyzwanie – muszą wyprodukować wyroby doskonałej jakości, a następnie odpowiednio je połączyć. Wiadomo przecież, że zaniedbanie jednego detalu na etapie produkcji niweczy końcowy efekt w całym oknie.

Co mamy w pakiecieDecydujący wpływ na parametry całego okna ma przeszklenie. Jego udział procentowy w powierzchni­ okna jest przecież największy. W oknach energo­oszczędnych nie stosuje się standardowych pakietów dwuszybowych, które nie są wystarczająco dobrymi izolatorami (współczynnik przenikania ciepła mierzony w środku szyby, a więc w najkorzystniejszym miejscu, wynosi 1,1-0,9 W/(m²·K)). Zastąpiono je pakietami­ trzyszybowymi, w których przestrzenie międzyszybowe są przynajmniej w 90% wypełnione kryptonem lub argonem. Pakiet ma grubość 32-44 mm, a jego współczynnik przenikania ciepła wynosi od 0,9 (dla przestrzeni międzyszybowych szerokości 10 mm) do 0,5 W/(m²·K) (dla przestrzeni międzyszy­bowych szerokości­ 16 mm). Im odstępy między taflami szyb większe, tym zestaw ma lepsze parametry – pozwala oszczędzić nawet 50% energii cieplnej uciekającej przez szybę. Aby jeszcze bardziej ograniczyć te straty, pakiet szybowy osadza się w profilu głębiej, umieszczając go w specjalnym wyżłobieniu. Dzięki temu temperatura na krawędzi szyby wewnętrznej jest nawet o 20% wyższa. Tafla zewnętrzna i wewnętrzna za­zwyczaj są pokryte powłoką niskoemisyjną, która częściowo odbija promieniowanie cieplne, toteż wspomaga termoizolacyjność pakietu, zmniejszając straty ciepła przez okna zimą. Zdarza się, że warstwa nisko­emisyjna znajduje się tylko na jednej z szyb. Teoretycznie nie ma znaczenia, na której, bo jej usytuowanie nie wpływa na wartość współczynnika U dla okna. Lepiej jednak, aby była na tafli wewnętrznej, bo wtedy ma ona wyższą temperaturę, dzięki czemu zmniejsza się ryzyko wystąpienia kondensacji pary wodnej i redukuje wrażenie zimnych powiewów od okna. Oczywiście czasami powłoka musi się znajdować na tafli zewnętrznej, na przykład kiedy wewnętrzna ma być ozdobna.­ Ważne, by zawsze była od strony środka­ pakietu szybowego, bo chroni ją to przed zabrudzeniem i zniszczeniem podczas mycia okna. Warstwa niskoemisyjna nie jest widoczna gołym okiem, jej obecność można stwierdzić tylko za pomocą detektora. Energooszczędne pakiety szybowe mają jedną wadę – mniejszą przezroczystość niż standardowe. Poprawa izolacyjności często niekorzystnie odbija się na stopniu przepuszczania energii słonecznej, który wynosi 50-60%. Niewielką poprawę uzyskuje się, zastępując środkową taflę szklaną membraną polimerową Heat Mirror. Membrana również ma niskoemisyjne pokrycie, ale jej przepuszczalność świetlna sięga 88%. Pakiet z membraną jest cieńszy (24-32 mm) i o 30% lżejszy niż trzyszybowy – ma to znaczenie zwłaszcza w dużych oknach oraz w przeszklonych fasadach. Jego współczynnik przenikania ciepła wynosi 0,5 W/(m2·K). Membrana jest bardzo trwała, więc nie trzeba się obawiać o jej uszkodzenie. Ponieważ jej grubość jest pomijalna, zespolenie szybowe można traktować jak jednokomorowe, dzięki czemu zmniejsza się liniowy mostek termiczny na krawędzi szyby. Heat Mirror mogą mieć różny stopień niskoemisyjności oraz przepuszczalności energii słonecznej. Można łączyć je w pakiecie z dowolnym rodzajem tafli szklanych. Dodatkową ich zaletą jest duże ograniczenie przenikania promieniowania UV do wnętrza pomieszczenia, co zapobiega płowieniu powierzchni­ mebli, podłóg czy wyposażenia. Zastosowanie w przestrzeni­ międzyszybowej dwóch membran­ rozdzielonych specjalną termiczną ramką dystansową pozwala na osiągnięcie rekordowo niskiego współczynnika przenikania ciepła U = 0,33 W/(m²·K), ale jest to rozwiązanie bardzo kosztowne, produkowane wyłącznie na zamówienie i stosowane­ raczej w przeszklonych obiektach biurowych, a nie w domach.
Okno z profiluNiezależnie od tego, czy okno jest drewniane, czy plastikowe, energooszczędne profile okienne nie po-winny być węższe niż 70 mm. I tak w oknach plastikowych profil ma szerokość 80-90 mm, a w drewnianych 88-101 mm. Dzieje się tak nie tylko­ dlatego, że szersze profile lepiej zabezpieczają przed ucieczką ciepła, ale też dlatego, że tylko wtedy można w nich osadzić grubszy (cieplejszy) pakiet szybowy. Dodatkową korzyścią wynikającą z poszerzenia­ profilu jest poprawa stabilności okna, co umożliwia wykonywanie skrzydeł o większych rozmiarach. Jednak samo zwiększenie grubości ramy nie wystarczy. Nadal pozostają w niej przekroje słabsze, narażone na ucie­czkę ciepła, na przykład miejsce osadzenia pakietu szybowego lub w profilach plastikowych komory ze stalowymi wzmocnieniami. Dopiero po dopracowaniu detali można mówić o oknie superciepłym. W profilach plastikowych podstawową modyfikacją jest zwiększenie liczby komór – do sześciu, siedmiu, a nawet ośmiu. Popularne profile trzykomorowe mają szerokość około 60 mm i współczynnik przenikania ciepła na poziomie 1,9 W/(m²·K). Dodanie dodatkowych komór sprawia, że najzimniejsza komora wzmocnienia jest lepiej osłonięta i ucieka przez nią mniej ciepła – profil pięcio­komorowy ma już współczynnik przenikania ciepła na poziomie 1,6-1,5 W/(m²·K). W profilach sześcio i siedmiokomorowych pogrubia się ścianki, aby zwiększyć wytrzymałość przekroju i zminimalizować liczbę wzmocnień. Same wzmocnienia też zamienia się ze stalowych na poliestrowo-szklane o lepszych parametrach cieplnych, a dodatkowo umieszcza się w nich wypełnienie z pianki poliuretanowej. Dzięki temu uzyskuje się izolacyjność poniżej 1,2 W/(m²·K). Profile ośmiokomorowe mają największą szerokość – 82 mm. Nie potrzebują więc wzmacniających kształtowników, toteż nie ma w nich zimniejszej komory. Funkcję wzmocnień pełnią cienkie pionowe ścianki w skrajnych częściach ramy skrzydła i ościeżnicy. Taki profil osiąga podobne parametry cieplne jak rama z termoizolacyjnym wypełnieniem. W profilach drewnianych trudniej poprawić izolacyjność niż w plastikowych, ale warto zwrócić uwagę na kilka kwestii. Przede wszystkim na rodzaj drewna – profile z miękkiego drewna, na przykład sosnowe, są cieplejsze niż te z twardego dębu. Ponieważ ramy są wykonane z drewna klejonego, w ich środkowej części – podobnie jak w profilach plastikowych – można umieścić wypełnienie z materiału termoizolacyjnego. Ponadto w miejscach łączeń ramy robi się czasami tak zwane kontrprofile poprawiające szczelność konstrukcji. Docięte profile nie stykają się czołowo, tworząc wklęsłą szczelinę, tylko zachodzą na siebie. Nie można też zapomnieć o termookapniku. Jest to aluminiowy okapnik niezbędny do odprowadzania wody, który izoluje się materiałem ociepleniowym, aby ograniczyć jego przewodność cieplną.

Prawidłowy dystansCiepłe szyby i ciepłe profile wcale nie oznaczają, że ciepłe będzie całe okno. Po osadzeniu pakietu szybowego w ramie pojawia się bowiem spory mostek termiczny. Najwięcej ciepła przenika przez znajdującą się tam obwodową ramkę dystansową. Stabilizuje ona przestrzenie międzyszybowe i osłania znajdujący się na ich obwodzie absorbent wilgoci.­
Standardowe ramki dystansowe są z aluminium, ale w oknach o podwyższonej izolacyjności używa się ciepłych ramek dystansowych z nierdzewnej stali szlachetnej, polipropylenu, tworzyw sztucznych wzmacnianych włóknami szklanymi,­ mas uszczelniających lub z elastycznej taśmy silikonowej. Ramka jest oddylatowana od tafli szyb butylem, który chroni przed przenikaniem wilgoci, a jednocześnie ogranicza wędrówkę ciepła między poszczególnymi szybami. Od spodu pakiet szybowy uszczelnia się poliuretanem. Ramki dystansowe powinny być gięte. Kiedy są przycinane i łączone w narożach plastikowymi elementami, na stykach mogą się pojawić
nieszczelności, które powodują szybsze wyparowanie gazu z przestrzeni międzyszybowych i w rezultacie pogorszenie parametrów szklenia.



Systemowe uszczelnienieWe wszystkich oknach energooszczę­dnych stosuje się potrójny­ system uszczelnienia. Oprócz uszczelek krawędziowych, zamocowanych jedna w ramie ościeżnicy, a druga w ramie skrzydła, w środkowej części umieszcza się dodatkową, trzecią uszczelkę. Osłania ona styk skrzydła z ościeżnicą i zabezpiecza komorę, w której znajdują się okucia, przed podmuchami wiatru i gromadzeniem się wilgoci. Stanowi też dodatkowe zabezpieczenie na wypadek zniszczenia uszczelki zewnętrznej. Wszystkie uszczelki powinny być osadzone w profilach w specjalnych rowkach – przedłuża to ich trwałość i zapewnia większą szczelność. Nawet najlepsze właściwości termo­izolacyjne okna nie zrekompensują złego zamontowania. Jeśli otoczenie okna będzie nieszczelne, wilgoć wniknie w materiał izolacyjny znajdujący się na ościeżach i powstanie tam duży mostek termiczny. Dlatego podczas montażu warto stosować kompletne systemy uszczelniające, czyli współpracujące taśmy i pianki, które ułożone w odpowiedniej kolejności chronią przed zimnym powietrzem napływającym z zewnątrz i jednocześnie umożliwiają odprowadzenie na zewnątrz gromadzącej się wokół okna wilgoci. Dobre uszczelnienia zabezpieczają przed kondensacją, wyziębianiem i zagrzybieniem ścian, a przy okazji zapewniają skuteczną ochronę akustyczną.
WykończenieOkna energooszczędne można zamówić w dowolnym kolorze lub okleinie i z takimi akcesoriami, jakie są w ofercie okien standardowych. Mają taką samą klasę antywłamaniową, te same zabezpieczenia i funkcje otwierania. Trzeba tylko pamiętać, że niektóre elementy mogą niekorzystnie wpłynąć na dobre parametry okna. Na przykład szprosy międzyszybowe lub konstrukcyjne, które przerywają ciągłość przestrzeni międzyszybowej, wyziębiają okno. Podobnie nieodpowiednio dobrane­ rolety zewnętrzne – choć teoretycznie pomagają zatrzymać ciepło w domu, nieprawidłowo zamontowane wychładzają otoczenie okna. Ponieważ w domu energooszczędnym zawsze instaluje się mechaniczną wentylację, bo tylko taka nie wychładza pomieszczeń, okna mogą być bardzo szczelne, więc nie montuje się w nich nawiewników.

Ekskluzywne dachoweOknom połaciowym do niedawna stawiano wymagania wyłącznie w zakresie szczelności i wytrzymałości (ze względu na trudne warunki panujące na dachu). Budownictwo energooszczędne wymusiło jednak­ pewne zmiany – okna nie są już tylko mocne i szczelne, ale też cieplejsze. Na razie współczynnik przenikania ciepła okien połaciowych nie jest tak korzystny jak fasadowych, ale już udaje się osiągnąć satysfakcjonującą wartość od 1,2 do nawet 0,94 W/(m²·K). Podobnie jak w oknach fasadowych o dobrych parametrach całego okna decyduje pakiet szybowy. Szklenie składa się z trzech hartowanych szyb, przy czym skrajne tafle mają właściwości niskoemisyjne. Dzięki temu część energii cieplnej promieniującej z wnętrza pomieszczenia odbija się i wraca do środka, a latem pomieszczenia na poddaszu nadmiernie się nie nagrzewają. Wewnętrzna tafla najczęściej jest z bezpiecznego szkła wielowarstwowego. Przestrzenie międzyszybowe mogą być rozwiązane na dwa sposoby. Pierwszy to wypełnienie ich gazem szlachetnym i zastosowanie giętych ramek dystansowych z polipropylenu pokrytego cienką powłoką metalową. Dzięki temu pakiet szybowy jest szczelny i odporny na odkształcenia wywołane zmiennymi warunkami atmosferycznymi. Jego grubość to 32 mm, a współczynnik przenikania ciepła U = 0,5 W/(m²·K). Drugi sposób to zastąpienie jednej z przestrzeni międzyszybowych próżnią. Jest to możliwe dzięki specjalnym przekładkom dystansowym umieszczonym między wewnętrzną i środkową taflą szklaną. Pakiet próżniowy jest cieńszy niż dwukomorowy – jego grubość to 24 mm – a współczynnik przenikania ciepła U wynosi 0,6 W/(m²·K). Aby zmieścić grubszy pakiet szybowy, ramy skrzydeł połaciowych są odpowiednio poszerzane (o blisko 30%). Projektuje się w nich też specjalne wyżłobienie umożliwiające głębsze osadzenie przeszklenia, co ogranicza straty ciepła przez jego krawędź. Dzięki grubszym profilom okno jest nie tylko cieplejsze, ale też bardziej wytrzymałe niż standardowe. Dodatkowe ograniczenie strat ciepła zapewnia poczwórny system uszczelnienia – elastyczne i sprężyste uszczelki lepiej przylegają do szyby. Aby uniknąć nieplanowanej ucieczki ciepła przez otoczenie okna, do jego montażu pownno się wykorzystywać gotowe kołnierze uszczelniające, paroprzepuszczalne i paroizolacyjne. Są one gwarancją szczelnego i prawidłowego osadzenia skrzydła w dachu.


KosztyOkna energooszczędne są droższe od standardowych. Wynika to głównie z trudnego procesu ich produkcji. Staranna obróbka wszystkich detali jest kosztowna, ale przecież konieczna do uzyskania produktu najwyższej jakości. Tymczasem inwestorzy często wolą zapłacić mniej i kupić okna o nieco gorszych, ale wystarczających na ich potrzeby parametrach. Czy słusznie? Już w 2009 roku, kiedy zaczną wchodzić w życie dyrektywy unijne, każdy budynek będzie podlegał certyfikacji i dostanie świadectwo energetyczne, w którym w skali od A do G określi się jego klasę energetyczną (ocenia się właściwości cieplne obiektu, jego położenie i warunki nasłonecznienia, właściwości energetyczne instalacji wentylacyjnej, klimatyzacyjnej, grzewczej, oświetleniowej i wodociągowej wody ciepłej). Taki paszport energetyczny będzie aktualizowany co dziesięć lat. Aby uzyskać jak najlepszą klasę (co wpłynie na przykład na cenę domu podczas sprzedaży), na pewno zacznie się stosować ulepszone rozwiązania, coraz częściej będzie się montować okna energooszczędne i w krótkim czasie staną się one standardem. Może więc zamiast za parę lat wymieniać okna, lepiej od razu wstawić ciepłe i dzięki temu zaoszczędzić na ogrzewaniu?

Co się kryje w U?Okno nie jest jednolitym produktem, lecz skomplikowaną konstrukcją. Na końcową wartość współczynnika przenikania ciepła­ U wpływa zarówno przewodność cieplna poszczególnych elementów, jak i ich wzajemne oddziaływanie. Na przykład izolacyjność pakietu szybowego jest najlepsza w środkowej części, a bliżej krawędzi pogarsza się, przy czym szerokość zimniejszej strefy zależy od rodzaju okna, głębokości osadzenia pakietu w profilu i sposobu wykończenia krawędzi przeszklenia. Aby obliczyć ostateczną wartość współczynnika przenikania ciepła dla całego okna, trzeba znać wymiary ram i przeszklenia, ich parametry oraz sposób połączenia, czyli długość i rodzaj ramki dystansowej oraz jej współczynnik liniowej przenikalności cieplnej (współczynniki dla ramek wykonanych z różnych materiałów opracowano w specjalnych tabelach, osobno dla okien drewnianych i plastikowych,­ uwzględniając różny poziom zagłębienia pakietu szybowego w profilu – im głębiej, tym lepiej). Wszystkie wartości podstawia się do wspólnego wzoru:

gdzie:
Uw – współczynnik przenikania ciepła dla całego okna [W/(m²·K)];
Uf – współczynnik przenikania ciepła dla ramy [W/(m²·K)];
Ug – współczynnik przenikania ciepła dla przeszklenia [W/(m²·K)];
Af – powierzchnia ramy [m²];
Ag – powierzchnia przeszklenia [m²];
Lg – obwód krawędzi przeszklenia [m];
yg – linearna przenikalność cieplna ramki dystansowej [W/(m·K)].

Poznaj swoją przyszłość

Jedna z najlepszych wróżek w Polsce Wróżka Mira Elżbieta Sobczyk odpowiada na pytania na swoim Facebooku  lub przez e-mail. Problemy ze zdrowiem lub w sprawach "miłosnych" ? A może interesują Cię kwestie finansowe?  Sprawdź swoją przyszłość. Jej odpowiedzi pomogły już tysiącom ludzi w Polsce. Można się z nią skontaktować Jej profil na Facebooku lub http://twojawrozka24.pl
Podobne posty