Energooszczędność jako ważna cecha nowoczesnej stolarki otworowej

Rosnące koszty ogrzewania i problemy z jakością powietrza sprawiają, że inwestorzy większą wagę przykładają do energooszczędności montowanej stolarki otworowej. Okna i drzwi, które dobrze zabezpieczają przed utratą ciepła, stają się ważnym elementem całego budynku, a ich wpływ na komfort użytkowania oraz koszty utrzymania domu trudno przecenić. Wybór okien i drzwi będzie więc jedną z najważniejszych decyzji podczas budowy lub remontu.

Problemy związane z utratą ciepła z budynku

Wśród różnych kosztów związanych z utrzymaniem budynku jednym z najwyższych wydatków będzie na ogół kwota przeznaczana na jego ogrzewanie. Dzieje się tak ze względu na wciąż rosnące ceny nośników energii w przypadku stosowania kotła spalającego paliwa stałe – węgiel kamienny lub drewno w różnej postaci – ale także urządzenia zasilanego gazem. W przypadku korzystania z odnawialnych źródeł energii, choć sama ich eksploatacja jest tania, to trzeba uwzględnić ich rozłożoną na lata użytkowania amortyzację, co wynika z wysokich sum, jakie są potrzebne do zakupu i instalacji potrzebnego systemu. Ponieważ ciężko poczynić realne oszczędności, jeżeli chodzi o ogrzewanie, jedyną metodą będzie zadbanie o to, by budynek zużywał możliwie mało energii, gwarantując jednocześnie jego użytkownikom odpowiedni poziom komfortu termicznego. Zarówno w czasie budowy nowego domu, jak i podczas modernizacji starego kluczem do zmniejszenia kosztów jest montaż energooszczędnych okien – wyjaśnia przedstawiciel firmy Profix-Budownictwo, która specjalizuje się w sprzedaży i montażu stolarki otworowej.

Każdy budynek, a właściwie jego elementy zewnętrzne – ściany, fundamenty i posadzka najniższej kondygnacji, dach, a także wszystkie elementy stolarki okiennej – stanowią barierę między obszarami, w których występują zupełnie różne temperatury. Wewnątrz domu powinna panować optymalna dla człowieka temperatura, która według zaleceń zawiera się w przedziale od 18 do 20°C, od jesieni do wiosny na zewnątrz jest jednak znacznie chłodniej. Ta rozbieżność sprawia, że zgodnie z prawami fizyki ciepło przenika z obszarów cieplejszych do chłodniejszych, co pociąga za sobą poważne straty, gdyż duża część energii zużywanej na podgrzanie wnętrza jest po prostu marnowana. Ciepło wydostaje się na zewnątrz przez rozmaite nieszczelności – szpary w konstrukcji, niezabezpieczone otwory czy uszkodzone fragmenty ścian lub dachu. Znaczna jego część przenika jednak bezpośrednio przez użyte materiały – w przypadku okien może to być nawet do 30% traconej energii.

W celu ograniczenia marnotrawstwa ciepła budynki są odpowiednio izolowane termicznie, tak by osiągnąć istotną poprawę uzyskiwanych efektów. W przypadku nowo budowanych domów poprzeczka jest zawieszona bardzo wysoko, ponieważ wymagana przez przepisy ilość energii, która powinna zapewnić właściwe funkcjonowanie budynków to jedynie 70 kWh/m² rocznie. O wiele bardziej restrykcyjne normy obowiązują dla budynków pasywnych, gdzie wartość ta wynosi zaledwie 15 kWh/m². Osiągnięcie takich rezultatów byłoby niemożliwe bez wykorzystania materiałów, które w bardzo małym zakresie przewodzą ciepło. Wszystkie przegrody zewnętrzne muszą więc być zabezpieczone warstwą izolacji termicznej. Równie ważny jest prawidłowy dobór stolarki okiennej.

Stolarka otworowa a energooszczędność budynku

Konstrukcja produkowanych dziś okien i drzwi jest opracowywana tak, by maksymalnie zredukować wpływ czynników zewnętrznych na komfort korzystania z pomieszczeń oraz ograniczyć ucieczkę ciepła. Nowoczesna stolarka otworowa gwarantuje ochronę przed docierającym z zewnątrz hałasem oraz bardzo dobrą izolację termiczną. Pomagają w tym wszystkie kluczowe elementy okna, największy wpływ na ostateczny rezultat ma jednak rama i ościeżnica oraz zastosowany pakiet szybowy. Jeśli chodzi o materiał, z jakiego wytwarza się ramy i ościeżnice, to w przypadku mniejszych przeszkleń znakomicie sprawdza się tworzywo sztuczne w postaci polichlorku winylu, lepiej znanego jako PVC, który wyróżnia się niską przewodnością cieplną, a przy tym jest wytrzymały na działanie wilgoci oraz promieni słonecznych, nie zmieniając swoich wymiarów ani nie odbarwiając się. Większe okna są jednak często wykonywane z aluminium, które jest sztywniejsze i lepiej radzi sobie z dużymi obciążeniami nie ulegając deformacjom.

Sposobem na zmniejszenie przewodności cieplnej ram i ościeżnic jest stosowanie materiału w formie zamkniętych profili, ukształtowanych tak, że w ich wnętrzu znajdują się komory powietrzne. Obecność powietrza sprawia, że działa ono jako dodatkowy izolator, zmniejszając możliwość szybkiego przenikania ciepła przez całą grubość profilu. Liczba komór może być różna – na ogół stosuje się od 4 do 6, choć zdarzają się też konstrukcje, gdzie będzie ich więcej. Oddzielenie od siebie przestrzeni wewnątrz profilu ma tę zaletę, że ciepło musi kolejno przenikać z ciała stałego do gazu i odwrotnie, co znacznie spowalnia cały proces. Stosowanie wielu komór wiąże się także z możliwością poprawy parametrów akustycznych okna.

Równie ważnym elementem okna jest zastosowany pakiet szybowy. Składa się on z dwóch lub trzech tafli szkła, które są od siebie oddzielone oraz uszczelnione specjalną ramką dystansową. Przestrzeń między szybami wypełnia gaz, który charakteryzuje się niską przewodnością cieplną, jego obecność, tak jak w przypadku powietrza znajdującego się w komorach ościeżnicy i ramy spowalnia proces przenikania ciepła. Najczęściej wykorzystuje się w tym celu argon, choć stosowany jest również krypton. Odpowiedni dobór składu używanego szkła, ale także grubości poszczególnych tafli pozwala na znaczną poprawę izolacyjności cieplnej.

Poza pakietem szybowym osadzanym w ramie i ościeżnicą duże znaczenie dla parametrów termoizolacyjnych okna mają zastosowane uszczelnienia. Muszą one zapewniać odpowiednią elastyczność, by dobrze dolegać do ramy i ościeżnicy, a także wyróżniać się odpornością na działanie promieniowania UV, temperaturę oraz zużycie mechaniczne. Do najczęściej używanych materiałów, z jakich wykonuje się uszczelki, należy uplastycznione PVC, syntetyczny kauczuk (EPDM) oraz TPE-E (termoplastyczny elastomer poliestrowy).

Najważniejsze parametry stolarki otworowej

Najważniejszym parametrem, jeśli chodzi o energooszczędność okien, jest określany dla nich współczynnik przenikania ciepła U. W myśl obowiązujących przepisów dla okien elewacyjnych musi on wynosić co najwyżej 0,9 W/m²∙K, a dla okien połaciowych montowanych w poszyciu dachowym 1,1 W/m²∙K. Na współczynnik podawany dla całego okna składają się wielkości podawane dla pakietu szybowego U_g oraz ramy U_w. Na ogół współczynnik przenikania ciepła dla pakietu szybowego będzie nieco niższy niż dla ramy, jest to dopuszczalne, ponieważ jej udział w ewentualnej utracie ciepła jest znacznie mniejszy z uwagi na niewielką powierzchnię. Na wielkość U_g znaczący wpływ ma rodzaj użytego gazu – tańszy argon zapewni tu gorsze rezultaty niż droższy krypton. Dla obniżenia poziomu przenikania ciepła stosuje się także specjalne rodzaje szkła.

W dążeniu do podniesienia wielkości współczynnika izolacyjności cieplnej dla pakietu szybowego U_g powinno się uwzględniać fakt, że w wielu nowoczesnych budynkach, w tym zwłaszcza w domach pasywnych, przeszklenia są wykorzystywane również jako sposób na pozyskiwanie energii, zmniejszającej potrzeby budynku w tym zakresie. W tym celu stosowane są dość duże okna umieszczane od południa, co pozwala na wykorzystywanie promieniowania słonecznego przechodzącego przez szybę. Pakiet szybowy, który ma zabezpieczać przed ucieczką ciepła, nie powinien więc ograniczać możliwości dogrzewania wnętrza słońcem. Kluczowe znaczenie ma tu współczynnik L_t, pokazujący, jaka część promieniowania słonecznego będzie mogła przeniknąć przez szybę. Współczynnik L_t na poziomie 70–75% jest uznawany za satysfakcjonujący. Znaczenie będzie jednak miał również współczynnik g, oznaczający ilość energii słonecznej, która będzie mogła przedostać się przez pakiet szybowy do wnętrza pomieszczenia. Za dobry poziom współczynnika g jest uznawane przynajmniej 55%.

Nie można zapominać, że same parametry termoizolacyjne stolarki otworowej to tylko jeden z elementów, które składają się na zmniejszenie strat ciepła. Równie ważny będzie właściwy montaż stolarki otworowej, ponieważ wszelkie nieszczelności mogą znacznie zredukować potencjalne korzyści płynące z użycia okna czy drzwi o dobrych parametrach termoizolacyjnych. Stolarka budowlana powinna być instalowana wraz z systemem uszczelniającym składającym się z trzech warstw. Zewnętrznej, która będzie odpowiadała za ochronę połączenia ościeżnicy z powłoką hydroizolacyjną zabezpieczającą docieplenie muru. Najczęściej w tym celu wykorzystywane są taśmy wykonane z membrany np. EPDM, która chroni przed wilgocią i wodą, a jednocześnie jest paroprzepuszczalna i zapobiega kondensacji pary wodnej. Warstwę środkową stanowi materiał, który musi mieć dobrą izolacyjność cieplną, a także odznaczać się właściwymi parametrami akustycznymi. Najczęściej w tym celu stosuje się taśmy rozprężne albo pianki poliuretanowe. Warstwa wewnętrzna instalowana od środka pomieszczenia to z kolei membrana paroszczelna, która zapobiegnie przedostawaniu się do struktury muru pary wodnej.