Wybrane aspekty doboru okien w budynkach
www.sxc.hu
Wśród działań ograniczających zużycie energii cieplnej do ogrzewania budynku najczęstsze jest zwiększanie termoizolacyjności przegród zewnętrznych, tj. ścian, stropodachów i okien. W przypadku ścian, stropów, stropodachów, podłóg na gruncie mechanizm powstawania strat ciepła związany jest z jego przenikaniem, dlatego działania termomodernizacyjne sprowadzają się najczęściej do zastosowania materiałów o niskim współczynniku przewodzenia ciepła λ < 0,05 W/(m·K).
Zobacz także
BREVIS S.C. Czy nawiewniki w oknach są obowiązkowe – najważniejsze Informacje
Potrzeba zapewnienia właściwej wentylacji domu czy mieszkania nie stanowi raczej zaskoczenia dla nikogo. Choć może nie zawsze mamy na uwadze utrzymanie odpowiedniej wilgotności powietrza i dzięki temu...
Potrzeba zapewnienia właściwej wentylacji domu czy mieszkania nie stanowi raczej zaskoczenia dla nikogo. Choć może nie zawsze mamy na uwadze utrzymanie odpowiedniej wilgotności powietrza i dzięki temu uniknięcia negatywnych skutków zbyt dużej wilgotności, to już dyskomfort siedzenia w dusznym i nieprzewietrzonym pomieszczeniu zna każdy. Oprócz wentylacji grawitacyjnej do niedawna odpowiednią cyrkulację powietrza zapewniały nieszczelności w oknach. Jednak rozwój technologiczny i zwiększenie szczelności...
DAKO Jak wybrać drzwi do nowoczesnego domu?
Wybór drzwi wejściowych nie jest łatwym zadaniem. Muszą one wpasowywać się w stylistykę budynku, a przy tym spełniać wszystkie wymagania dotyczące bezpieczeństwa i komfortu użytkowania. Zobacz, na jakie...
Wybór drzwi wejściowych nie jest łatwym zadaniem. Muszą one wpasowywać się w stylistykę budynku, a przy tym spełniać wszystkie wymagania dotyczące bezpieczeństwa i komfortu użytkowania. Zobacz, na jakie aspekty trzeba zwrócić szczególną uwagę, wybierając drzwi zewnętrzne!
Czytaj całość »
RoletyAlu Sp. z o.o. Jak łatwo kupić rolety zewnętrzne przez internet?
Zamawiając rolety zewnętrzne przez internet, można skorzystać z bogatej oferty asortymentu, a dodatkowo zyskać pewność, że zostaną wykonane zgodnie z wymiarami podanymi przez klienta. Dodatkowo możliwość...
Zamawiając rolety zewnętrzne przez internet, można skorzystać z bogatej oferty asortymentu, a dodatkowo zyskać pewność, że zostaną wykonane zgodnie z wymiarami podanymi przez klienta. Dodatkowo możliwość złożenia zamówienia bezpośrednio u producenta rolet zewnętrznych pozwala wyeliminować pośredników, co skraca czas potrzeby na realizację zamówień i przekłada się na dużo niższe ceny.
Czytaj całość »Ponieważ przeszklenie okien jest w dużym stopniu przezroczyste dla promieniowania słonecznego, to okno może stanowić źródło ciepła. Rozważając zatem dobór okien w budynku, należy zwracać uwagę nie tylko na izolacyjność termiczną ich przeszklenia i profili elementów składowych ram okiennych, lecz także na zdolność do przepuszczania promieniowania słonecznego.
Niejednokrotnie generowane przez przegrodę przezroczystą zyski ciepła przewyższają straty ciepła. Chwilowe (tzn. sekundowe, godzinowe czy dzienne) przewagi zysków nad stratami nie są czymś nadzwyczajnym, a przez użytkowników budynków traktowane są nawet jako coś naturalnego. Uzyskanie przewagi zysków nad stratami w długich przedziałach czasowych (doba, tydzień, miesiąc, sezon grzewczy) wymaga jednak określonej wiedzy oraz umiejętności projektowych.
Miarą izolacyjności termicznej okna jest jego współczynnik przenikania ciepła Uw. Wyraża on ilość energii cieplnej, która w jednostkowym czasie, w warunkach ustalonego przepływu, przenika przez 1 m2 powierzchni okna, przy różnicy temperatur 1 K. Przenikanie jest efektem występowania składowych okna, które mogą je ograniczyć. Dotyczy to zwłaszcza konwekcji i radiacji. Tę pierwszą ogranicza się, wprowadzając do przestrzeni międzyszybowej gaz szlachetny, np. argon, ksenon czy krypton. Skutkuje to obniżeniem współczynnika Ug dla szyby zespolonej jednokomorowej od 0,2 do prawie 0,5 W/(m2·K).
Radiację zmniejsza się przez stosowanie napylanych na szkło powłok niskoemisyjnych (powłok odbijających promieniowanie cieplne) od strony napływu ciepła. Zastosowanie tych zabiegów pozwala zredukować współczynnik przenikania ciepła przeszklenia Ug, składającego się z dwóch szyb, z 3,0 do blisko 1,0 W/(m2·K).
Na izolacyjność termiczną okna jako komponentu ma także wpływ izolacyjność jego ramy Uf. Ramy okienne wykonywane są najczęściej z profili drewnianych, aluminiowych i PVC. Na polskim rynku budowlanym dostępne są:
- profile drewniane: jednorodne, jednorodne (obracane) na połączenie palczaste i warstwowo klejone (trzy- lub czterowarstwowe);
- profile z tworzyw sztucznych: z włókna poliestrowo-szklanego (małogabarytowe) stosowane do produkcji stolarki okiennej o skrzydłach przesuwnych; z PVC: dwukomorowe, trzykomorowe, pięciokomorowe, sześciokomorowe, siedmiokomorowe (razem ponad 70 profili) stosowane do produkcji stolarki okiennej, witryn sklepowych, szklanych przybudówek (ogrodów zimowych);
- profile z aluminium: z mostkiem termicznym (tzw. zimne), z przekładką termiczną mocowaną śrubami, z przekładką termiczną ze sztywnego tworzywa (razem ponad 30 profili) – stosowane do produkcji [1] stolarki okiennej, witryn sklepowych, szklanych przybudówek (ogrodów zimowych) oraz ścian kurtynowych (fasad szklanych);
- profile mieszane (tzw. kompaktowe), drewno + tworzywo sztuczne + aluminium lub drewno + aluminium: stosowane do produkcji stolarki okiennej.
O izolacyjności najpopularniejszych profili PVC decyduje przede wszystkim ich geometria, liczba i ewentualne wypełnienie komór materiałem termoizolacyjnym. Obecny standard – profil pięciokomorowy – ma już swoich następców – profile sześcio- i siedmiokomorowe. Wartość współczynnika przenikania ciepła (Uw) przegrody przezroczystej (okna) kształtuje się zwykle między wartościami współczynników przenikania ciepła ramy i oszklenia, ale zawsze bliżej wartości większej. Wpływ zmiany współczynnika przenikania ciepła szyb Ug oraz ram Uf na współczynnik przenikania ciepła dla okna Uw przedstawiono w tabeli 1.
Obliczenie współczynnika Uw wykonano według normy PN-EN ISO 10077-1:2002 [1]:
gdzie:
Ug – współczynnik przenikania ciepła szyby,
Uf – współczynnik przenikania ciepła ramy,
Af – pole powierzchni ramy okiennej,
Aw – pole powierzchni okna,
Ag – pole powierzchni szyby w oknie,
lg – całkowity widoczny obwód oszklenia,
Ψg – liniowy współczynnik przenikania ciepła wynikający z połączonych efektów cieplnych szyby, rozpórki i ramy.
Przykładowe współczynniki Ψg dla dostępnych na rynku okien w zależności od przyjętej ramy zestawiono w tabeli 2. Na bilans ciepła przegrody przezroczystej Qh składają się straty i zyski ciepła, które w sezonie grzewczym oblicza się z przedstawionych wzorów według normy PN-B -02025:2001 [2]:
gdzie:
Qzo – straty ciepła przez okno w sezonie grzewczym:
Qs – zyski ciepła od słońca przez okno w sezonie grzewczym:
(m) – numer kolejnego miesiąca w sezonie grzewczym,
Uw – współczynnik przenikania ciepła okna,
Ti – temperatura powietrza w pomieszczeniu;
Ti = 20°C,
Te(m) – temperatura powietrza zewnętrznego w m-tym miesiącu [°C],
Ld(m) – liczba dni grzewczych w m-tym miesiącu [doby],
Lk(m) – liczba dni kalendarzowych w m-tym miesiącu [doby],
S(m) – suma miesięczna całkowitego promieniowania słonecznego na jednostkę powierzchni w m-tym miesiącu [Wh/m2], TR – współczynnik przepuszczania promieniowania słonecznego szyb,
zg – współczynnik zaszklenia okna,
Z – współczynnik zacienienia elewacji.
O ile o wielkości strat ciepła przez okno decyduje przede wszystkim jego współczynnik przenikania ciepła, o tyle do określenia zysków cieplnych od promieniowania słonecznego wymagana jest znajomość kilku parametrów: współczynnika przepuszczania promieniowania słonecznego szyb TR, współczynnika zaszklenia okna zg oraz współczynnika zacienienia elewacji Z .
Współczynnik TR określa, jaka część miesięcznej sumy całkowitego promieniowania słonecznego przenika przez powierzchnię okna do wnętrza pomieszczenia. Dla szyby zespolonej jednokomorowej przyjmuje się przeważnie wartości TR od 0,77 przy Ug = 2,6 W/(m2·K) do 0,62 dla Ug = 1,1 W/(m2·K).
W przypadku braku szczegółowych danych dotyczących TR wartości obliczeniowe można znaleźć w normie PN-B-02025:2001 [2]. Podano w niej również zasady ustalania wartości współczynnika zacienienia elewacji Z. Niestety, nie uwzględniono możliwości zacienienia okna wskutek jego głębokiego osadzenia w ościeżach, które może doprowadzić do przeszacowania zysków od promieniowania słonecznego. Przeprowadzone symulacje dla okna 150×150 cm (szerokość ramy i słupka przyjęto równe 12 cm, zg = 0,6405) potwierdziły możliwość zacienienia okna w następujących miesiącach: wrześniu, październiku, marcu i kwietniu ( tabela 3 ).
Średnie wartości współczynnika zacienienia Z w godz. 10–14 (na ten przedział czasowy przypada ok. 90% promieniowania słonecznego) dla elewacji południowej i środkowego dnia miesiąca przedstawiono w tabeli 3. Zacienienie od ościeży może ograniczyć powierzchnię „grzejną” okna nawet do 26% (kwiecień – głębokość 0,3 m). Pogrubioną czcionką zaznaczono wartości zacienienia, gdy pozostawało ono w obrębie ramy okiennej.
Literatura
- PN-EN ISO 10077-1:2002 „Właściwości cieplne okien, drzwi i żaluzji. Obliczanie współczynnika przenikania ciepła. Część 1: Metoda uproszczona”.
- PN-B-02025:2001 „Obliczanie sezonowego zapotrzebowana na ciepło do ogrzewania budynków mieszkalnych i zamieszkania zbiorowego”.
![Tabela 2. Liniowy współczynnik przenikania ciepła Ψ według normy PN-EN ISO 10077-1:2002 [1]](/media/data/202010/tabela-2.JPG)
