Ciepłe okno, czyli…

Izolacyjność termiczna okien to temat często podnoszony na naszych łamach. Nic dziwnego. Ten parametr ma bowiem przełożenie na koszty ogrzewania, ale też po- średnio wpływa na stan środowiska.

 Oferta stolarki spełniającej zaostrzone wymagania odnośnie do izolacyjności termicznej jest bardzo duża. Przypomnijmy, że po nowym roku – zgodnie zaleceniami zawartymi w zaktualizowanych Warunkach technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki… U okna będzie musiało wynosić maksimum 0,9 W/m2K. Oznacza to konieczność spełnienia przez producentów oraz systemodawców określonych wymagań. Przyjrzyjmy się więc jak powinny wyglądać tak ciepłe okna.

Suma części

Na okno – jak wiemy – składają się rama skrzydła, ościeżnica, szyba i okucia. Przy tym o ile dla szczelności stolarki mają istotne znaczenie okucia, o tyle dla jej izolacyjności – każdy z wymienionych elementów. W oknie jako całości bardzo dużą powierzchnię zajmuje zespolenie szybowe. Obecnie dostępne pakiety różnią się oczywiście między sobą, niemniej pozostałe podstawowe cechy są wspólne. Otóż te najcieplejsze zbudowane są z trzech komór, wypełnionych wewnątrz gazem szlachetnym. Stosuje się argon lub krypton, oferujący lepszą izolacyjność. Należy się przy tym liczyć z tym, że powszechne do niedawna szyby jednokomorowe będą musiały odejść do przeszłości. Wystarczy bowiem powtórzyć za ekspertami, że zespolenie dwukomorowe jest od wspomnianego „cieplejsze” prawie o 50 procent.

Zdaniem Marcina Szewczuka z Aluplastu:

Niewątpliwie największy wpływ na parametry cieplne okna ma szyba i należy w mojej ocenie oczekiwać dalszego wzrostu popularności i sprzedaży pakietów trzyszybowych. Najczęściej bowiem uzyskanie tak wyśrubowanych parametrów będzie możliwe tylko przy zastosowaniu ciepłych pakietów szybowych, najczęściej również z tzw. ciepłymi ramkami dystansowymi.

Ramka dystansowa, opasująca zespolenie dookoła, jest komponentem nierozerwalnie związanym z szybą. Obecnie mało kto rozważa inną możliwość niż wersja tzw. ciepła. Przy tym najlepszą izolacyjność mają wyroby z tworzywa sztucznego, przy tym oczywiście jest ich duży wybór. Są więc – jeśli nie chcemy używać nazw firmowych – ciepłe i super ciepłe. Wprawdzie różnica między nimi nie jest duża, ale jak mówi przysłowie: ziarnko do ziarnka…

Ramka bowiem, choć w oknie jest mało widoczna, to jednak odgrywa duże znaczenie, choćby dlatego, że bardzo długa jest linia styku przeszklenia z ramą. W przypadku tzw. okna referencyjnego o wymiarach 1230 x 1480 mm jest to niemal 5,5 metra. Udział procentowy ramki w wartości liniowego współczynnika przenikania ciepła Ѱ (psi) wynosi zaś 15 – 25 proc. Ponadto jest jeszcze jedna korzyść, wynikająca ze stosowania ciepłej ramki dystansowej. Otóż nie tylko polepsza ona izolacyjność termiczną na brzegach zespolenia, ale też zmniejsza ryzyko występowania w tym miejscu czasowej kondensacji pary wodnej.

W wielu oknach są dzisiaj montowane szyby zespolone o tak dobranych komponentach, że współczynnik przenikania ciepła Ug wynosi 0,5 W/m K. Niemniej nie jest to wartość „obowiązkowa”. Również nieco wyższa, np. 0,7 W/m2K pozwala na zachowanie współczynnika Uw okna nawet poniżej 0,9. Pod warunkiem oczywiście wykorzystania pozostałych komponentów o określonych właściwościach. Producenci stolarki korzystają też z szyb cieplejszych, których Ug wynosi np. tylko 0,3.

Odpowiednie profile

Ramy ciepłych okien oraz ich ościeżnice wykonuje się np. z wielokomorowych profili tworzywowych. Ogólnie przyjmuje się, że im więcej jest komór, tym lepsza izolacyjność produktu. Niemniej obecnie bardzo duża jest grupa systemów bazujących na profilach pięciokomorowych oraz takich, w których np. do budowy skrzydeł przeznaczone są kształtowniki z sześcioma komorami, a ościeżnice wykonuje się z pięciokomorowych. Korzysta się również z systemów siedmiokomorowych.

W przypadku PCW ogromne znaczenie ma zapewnienie odpowiedniej sztywności profili. Dlatego też umieszcza się w nich wzmocnienia. Te zaś były i nadal mogą być ze stali. Niemniej jeśli planowane jest osiągnięcie szczególnie korzystnej izolacyjności termicznej, wówczas systemodawcy korzystają ze wzmocnień kompozytowych i izolatorów umieszczanych w komorach profili. Wśród rozwiązań zobaczymy m.in. przekładki z poliamidu wzmocnionego włóknami szklanymi, jak też wkłady z pianki oraz kształtki styropianowe.

Całkowite wyeliminowanie wzmocnień stalowych jest trudne ze względu na konieczność zachowania wymaganej sztywności profili. W niektórych systemach pozostawiono je np. w ościeżnicy, ale skrzydła są ich pozbawione. Natomiast całkowite pozbycie się tego materiału ułatwia zastosowanie technologii wklejanej szyby we wrąb skrzydła okiennego. Dzięki temu bowiem cała konstrukcja jest znacznie bardziej sztywna od szklonej w sposób tradycyjny. Dodajmy, że zastąpienie stali i wprowadzenie technologii wklejania szyb umożliwia poprawę właściwości cieplnych o 40 proc. (do Uf = 1, 0 W/m²K), co możliwe jest już przy standardowej głębokości zabudowy profili, wynoszącej 70 mm.

W skrócie można powiedzieć, że im głębsza zabudowa, tym cieplejsze jest okno. Obecnie bardzo dużo propozycji systemodawców zawiera się w granicach od powyżej 70 do 85 mm, ale są także dostępne kształtowniki o głębokości ok. 90 mm. Eksperci wskazują, że poprzez zwiększenie głębokości zabudowy profili z 70 do 85 mm i zwiększenie liczby komór z pięciu do sześciu uzyskuje się poprawę właściwości cieplnych profilu o 40 proc. (z 1,4 na 1,0 W/m²K).

Jak zauważa Marcin Szewczuk:

Przy tak niskiej wymaganej w WT wartości współczynnika przenikania ciepła okien również profile okienne, stanowiące ok. 30 proc. powierzchni, odgrywają istotną rolę. W zakresie doboru profili okiennych z pewnością należy kierować uwagę na systemy o głębokości ok. 80 mm i współczynniku przenikania ciepła Uf w okolicach 1,0 – 1,1 W/m K. Myślę jednak, że w części przypadków (stosunkowo duże okna, bez podziałów) również w odniesieniu do systemów o głębokości 70 mm, które mają warianty skrzydeł umożliwiające zastosowanie pakietów szybowych o Ug = 0,5 w/m K, możliwe będzie uzyskanie współczynnika przenikania ciepła całe- go okna poniżej 0,9.

Określenie dokładnych właściwości, jakie powinien mieć profil okienny, aby wykonana z niego stolarka spełniała obowiązujący wkrótce para- metr izolacyjności termicznej, wymaga wiedzy i odpowiednich obliczeń. Ogólnie jednak można dostrzec pewne zależności. Przykładowo, aby uzyskać Uw nieprzekraczające 0,8 W/m K, przy założeniu, że U zespolenia wynosi 0,7 W/m2K, należy zastosować profile, umożliwiające otrzymanie U wynoszącego ok. 0,8 W/m2K.

Nawet z naszej z konieczności pobieżnej analizy komponentów okna wynika, że na osiągnięcie zakładanej wartości współczynnika U składa się wiele czynników. Nie jest to przy tym suma izolacyjności poszczególnych elementów. To byłoby zbyt proste. Miarodajne informacje zawierają deklaracje właściwości użytkowych, dołączane do każdego okna. Obowiązek ich przygotowania leży po stronie producenta stolarki. Ten zaś może zlecić przeprowadzenie odpowiednich badań w notyfikowanym laboratorium, jednak nie jest to obowiązkiem. Można skorzystać również (i tak dzieje się najczęściej) z metody obliczeniowej, która jest opisana w odpowiedniej normie.

Systemy profili z PCW o Uw poniżej 0,9 W/m2K

Uszeregowane od najniższego Uw do najwyższego.

Podane parametry odnoszą się do okna referencyjnego o wymiarach 1230 x 1480 mm. Należy zwrócić uwagę na współczynnik ψ.

W kontekście izolacyjności termicznej należy przywołać dwa dokumenty: PN-EN ISO 10077-1:2017-10 Cieplne właściwości użytkowe okien, drzwi i żaluzji. Obliczanie współczynnika przenikania ciepła. Część 1: Postanowienia ogólne oraz PN-EN ISO 10077-2:2017-10 Cieplne właściwości użytkowe okien, drzwi i żaluzji. Obliczanie współczynnika przenikania ciepła. Część 2: Metoda komputerowa dla ram. W tej normie określono metodę i podano wejściowe dane referencyjne do obliczania współczynnika przenikania ciepła profili ram i liniowego współczynnika przenikania ciepła ich połączeń z oszkleniem lub nieprzezroczystymi panelami.