Budujemy tani dom energooszczędny z dotacją część III

Właściwości i parametry cieplne stolarki otworowej wpływają na ogólny bilans energetyczny budynku. Są jednym z głównych elementów przegród zewnętrznych oddzielających ciepłe wnętrze od warunków panujących na zewnątrz. Podobnie jak w przypadku innych materiałów na dom energooszczędny, i tu powinniśmy wybierać rozwiązania gwarantujące największy komfort cieplny budynku. Producenci okien oferują szeroką gamę modeli w zróżnicowanych cenach, a to pozwala na wybór rozwiązania dopasowanego do naszych możliwości finansowych. Nie powinniśmy jednak od razu sięgać po produkty najtańsze, jeżeli przez długie lata chcemy cieszyć się z niskich rachunków za ogrzewanie.

Prawidłowe rozmieszczenie, określenie liczby i rozmiaru okien to oczywiście zadanie dla architekta, który powinien odpowiednio zaprojektować położenie budynku pod względem stron świata. Główną zasadą domu energooszczędnego lub pasywnego jest zaprojektowanie jak największej liczby okien od strony południowej, natomiast maksymalne ich ograniczenie od strony północnej. Wynika to z tego, że największe zyski cieplne generowane są od strony południowej, mniejsze od strony wschodniej i zachodniej, a znikome od strony północnej. Przyjmuje się również, że dodatni bilans energetyczny uzyskamy w budynku, jeżeli okna będą stanowić min. 20 proc. powierzchni podłogi od strony południowej, nie więcej niż 10 proc. od strony północnej i między 10 a 20 proc. po stronach zachodniej i wschodniej. Chcąc więc wybudować dom energooszczędny, należy pod tym względem przeanalizować projekt budynku.

Okna energooszczędne ©OKNOPLUS

Minimalne wymogi dla okien energooszczędnych

W ogólnej klasyfikacji produktów przyjmuje się, że okno pasywne to takie, które ma współczynnik przenikania ciepła U mniejszy niż 0,8 (W/m²·K). Współczynnik ten dotyczy całego okna, a precyzyjniej — całej jego powierzchni, czyli ramy i oszklenia. Trzeba bowiem zdawać sobie sprawę, że rama i szklenie odznaczają się zupełnie innymi wartościami współczynnika przenikania ciepła. Szklenie zazwyczaj ma niższy współczynnik U niż sama rama. Udział powierzchni szklenia do powierzchni ramy decyduje więc o ogólnym, całościowym współczynniku przenikania ciepła U dla całego okna.

W związku z tym, nasuwa się od razu pierwsza zasada doboru okien do domu energooszczędnego i pasywnego: okna winny mieć jak największą powierzchnię szyby i jak najmniejszą powierzchnię ramy. W związku z tym powinny posiadać również jak najmniejszą liczbę podziałów, szprosów i kwater. Za dobór odpowiednich rozwiązań i tutaj odpowiedzialny jest w dużej mierze projektant domu energooszczędnego, który powinien przewidzieć odpowiedni rodzaj okien i ich podział na kwatery. Jeżeli sam inwestor przy wyborze okien zmniejszy liczbę założonych w projekcie podziałów, może popsuć końcowy wygląd budynku.

Minimalne parametry dla szklenia

W domach energooszczędnych i pasywnych stosowane jest szklenie zespolone, dwu– lub trójszybowe. Na rynku dostępne są również szklenia czteroszybowe, ale jeszcze nie stały się one standardem, wręcz przeciwnie — postrzega się je jako drogie rozwiązanie, na które mogą pozwolić sobie prawdziwi fascynaci budownictwa pasywnego. Ponadto ich montaż wiąże się z wieloma przeszkodami natury konstrukcyjnej. Wymagają grubej i niezwykle wytrzymałej ramy okiennej, która będzie w stanie pomieścić zespolone szklenie czteroszybowe i wytrzyma duży ciężar całości. Przy niektórych oknach otwieranych jego zastosowanie może być wręcz niemożliwe. Dlatego szklenie to jest idealne do okien nieotwieranych o bardzo dużych powierzchniach.

Rozwiązaniem niepolecanym przez specjalistów jest natomiast szklenie dwuszybowe. Przy dzisiejszych technologiach okiennych i poziomie cen jego parametry cieplne są niewystarczające dla nowoczesnych okien na miarę XXI w. W przypadku standardowej wielkości okien, zdecydowanie najlepsze będzie szklenie trójszybowe, które stało się standardem w domach energooszczędnych.

Podobnie jak przy wyborze innych materiałów budowlanych na dom pasywny lub energooszczędny, najważniejszym parametrem szklenia będzie współczynnik przenikania ciepła, który w przypadku elementu trójszybowego musi mieć wartość mniejszą niż 0,7 (W/m²·K). Trzeba jednak zaznaczyć, że wielu producentów w ramach promocji oferuje w standardzie szklenie o współczynniku 0,5 czy nawet 0,3 (W/m²·K). Różnica w cenie jest niewielka, a korzyści płynące z polepszenia parametrów cieplnych okna niewspółmiernie duże.

Wybór szklenia o jak najniższym współczynniku przenikania ciepła jest szczególnie ważny, ponieważ powierzchnia szyby ma zdecydowanie większy udział w stosunku do powierzchni zajmowanej przez ramę okienną. W związku z tym, wybór cieplejszego szklenia w dużym stopniu poprawi parametry izolacyjne okna jako całości.

Minimalne parametry dla ram

W przypadku ram okiennych do domów energooszczędnych i pasywnych mamy do wyboru ramy z PCV, drewna lub aluminium, które jest materiałem najdroższym. Okien z ramami aluminiowymi nie stosuje się raczej w energooszczędnych budynkach jednorodzinnych, a w dużych budynkach usługowo-biurowych, gdzie konieczne są duże wytrzymałości konstrukcyjne.

W polskim budownictwie energooszczędnym najbardziej popularne są okna z profili PCV, co jest spowodowane przede wszystkim ich niskimi, w stosunku do innych rozwiązań, cenami. Dodatkowymi czynnikami przemawiającymi za ich wyborem są elastyczność, brak konieczności malowania i odświeżania oraz duża wytrzymałość mechaniczna. Do wzrostu ich popularności przyczynił się również rozwój i dostępność dobrych jakościowo oklein imitujących inne materiały, w tym przede wszystkim naturalne drewno. Gotowe, zamontowane okno PCV z okleiną drewnopodobną jest do złudzenia podobne do prawdziwego drewna.

Na rynku dostępnych jest wiele różnorodnych profili PCV na ramy okienne. Różnią się one przede wszystkim grubością, sposobem wzmocnienia i co najważniejsze w kontekście energooszczędności — liczbą komór, z których składa się przekrój profilu. W uproszczeniu najcieplejsze okna to te, które posiadają największa liczbę komór. Nie można zapominać o tym, że standardem w profilach energooszczędnych jest 5–9 odrębnych komór na poziomej linii przekroju. Liczba komór jest ponadto wprost proporcjonalna do grubości ramy, która wynosi 68–98 cm. Im większy przekrój poprzeczny danej komory, tym lepsze jej właściwości izolacyjne. Komory nie mogą być więc za wąskie, jednak zbyt duża ich liczba sprawi, że wzrosną koszty produkcji profilu, a co za tym idzie większa będzie cena całego okna.

Profil okna energooszczędnego ©SOŻAL

W celu zmniejszenia grubości ramy i kosztów wykonania profilu producenci ograniczają liczbę komór albo wybierają te gotowe z mniejszą liczbą profili. W zamian wpuszczają w komory piankę poliuretanową lub inny materiał posiadający lepsze właściwości izolacyjne niż samo powietrze. Ważnym elementem świadczącym o dobrej izolacyjności cieplnej profilu okiennego jest liczba uszczelek pomiędzy dolną częścią profilu (ramą okna) a jej górną częścią (stanowiącą ramę skrzydła okiennego). Standardowo spotykane są dwie lub trzy uszczelki zapewniające hermetyczność połączenia ramy i skrzydła okiennego po zamknięciu. Lepszymi parametrami będą odznaczać się profile z trzema uszczelkami, jednak mogą być one nieco droższe od tych z dwoma.

Główną zaletą okien PCV jest ich stosunkowo niska cena, na którą bez wątpienia ma wpływ również duża konkurencja na rynku. Wraz z rozwojem technologii produkcyjnych zwiększa się również jakość i ilość oferowanych rozwiązań energooszczędnych. Wprowadzanie przez producentów wysokich norm i standardów produkcyjnych skutkuje wysoką jakością produktów jednocześnie w przystępnej cenie. Nie powinniśmy jednak dokonywać wyboru producenta okien PCV przypadkowo. Przed zakupem należy sprawdzić przede wszystkim jego standardy oraz środki produkcyjne, którymi dysponuje. Będzie to gwarancją zakupu ciepłych i wytrzymałych okien do domu energooszczędnego.

Od lat bardzo popularne są również okna drewniane, które podobnie jak okna z ramami PCV, zdobywają rynek budownictwa pasywnego i energooszczędnego. Konstrukcja drewnianej ramy okiennej składa się z kilku warstw drewna klejonego. Nierzadko stanowią je różne gatunki drewna, najczęściej iglastego. Zapewnia to większą sztywność, wytrzymałość konstrukcyjną i stabilność wymiarów. Drewno, w przeciwieństwie do tworzyw sztucznych, nie rozszerza się pod wpływem nadmiernego nagrzania. Jest to szczególnie cenna cecha właśnie w przypadku ram okiennych, trzeba bowiem pamiętać, że powierzchnia okna i parapetu w wyniku działania promieni słonecznych może osiągnąć nawet 80°C. Prawidłowo wykonana drewniana rama okienna powinna być całkowicie niewrażliwa na wahania temperatury. Ewentualne deformacje okien z drewna wynikają ze złej jakości materiału użytego do ich produkcji. Jeżeli drewno nie było całkowicie wysuszone, odpowiednio spreparowane, dobrze sklejone i obrobione, w wyniku dalszego wysuszania może zmieniać swoje właściwości fizyczne. Dlatego też przy wyborze okien drewnianych należy dowiedzieć się jakie jest źródło pochodzenia surowca i jaki był sposób jego obróbki. Dobry proces przygotowawczy gwarantuje wysoką jakość finalnego produktu, który nie będzie narażony na żadne defekty powodujące pogorszenie parametrów cieplnych ramy okiennej i straty ciepła w budynku. Im więcej warstw klejonych na linii przekroju ramy, tym większa pewność stabilności, sztywności i wytrzymałości okien.

Samo drewno odznacza się bardzo dobrymi współczynnikami przenikania ciepła. Wśród materiałów konstrukcyjnych posiada najniższy współczynnik przewodzenia ciepła na poziomie 0,2 W/m²·K. Jednak, aby okna drewniane były konkurencyjne dla tych z ramami PCV, producenci wyszukują dodatkowych rozwiązań zwiększających izolacyjność ramy. Popularnym rozwiązaniem jest wprowadzenie do wydrążonego kanału materiału izolacyjnyjnego w postaci pianki poliuretanowej lub maty/wełny izolacyjnej, który zapewnia lepszą izolacyjność ramy.

Domy pasywne i energooszczędne już z założenia mają być ekologiczne, a trend stosowania materiałów pochodzących z natury jest tu coraz bardziej popularny. Okna drewniane z widocznym rysunkiem drewna mogą wspaniale podkreślać ekologiczny charakter budynku.

Trzecią alternatywą dla domów energooszczędnych są okna drewniano–aluminiowe. Rozwiązania te odznaczają się takimi samymi parametrami cieplnymi jak okna drewniane, z tą różnicą, że rama po jej zewnętrznej stronie posiada dodatkową warstwę lakierowanego aluminium. Warstwa ta ma za zadanie przede wszystkim zwiększyć wytrzymałość mechaniczną ramy, dlatego też okna te są szczególnie polecane w projektach, gdzie występują wielkie przeszklenia wymagające dużej nośności konstrukcyjnej, zwłaszcza przy szkleniu trójszybowym, którego ciężar przy otwieranym dużym skrzydle drzwiowym, może powodować opadanie, a w konsekwencji utrudniać lub całkowicie uniemożliwić zamknięcie. Dodatkowo zewnętrzna warstwa aluminium zabezpiecza powierzchnię ramy okiennej przed działaniem warunków atmosferycznych, dzięki czemu nie trzeba jej okresowo malować i odnawiać, tak jak w przypadku okien o ramie czysto drewnianej. Okna te też dobrze komponują się z domami o nowoczesnej architekturze.

Sposób montażu okien

W budownictwie energooszczędnym niezwykle istotny jest również sposób montażu okien. Przez wiele lat był on wykonywany w sposób tradycyjny, czyli w warstwie konstrukcyjnej ściany, niezależnie od tego ile warstw posiadała przegroda zewnętrzna. Warstwę tę zazwyczaj stanowi mur z cegły, pustaka lub betonu komórkowego i odznacza się niezbyt dobrym współczynnikiem przenikania ciepła. W związku z tym, niezależnie od tego jak ciepłe były okna, wokół nich, na styku z murem, powstawały mostki termiczne. Dlatego już od kilku lat promuje się montaż okien w warstwie ocieplenia na odpowiednich, wystających poza mur, kotwach stalowych. Jest to jedyny polecany sposób montowania stolarki okiennej w domach energooszczędnych i pasywnych. Zapewnia bowiem likwidację mostków cieplnych wokół ram okiennych. Co prawda jest on droższy od tradycyjnego montażu, ale wydatki poniesione na etapie montowania stolarki, wrócą się podczas eksploatacji domu w postaci niższych rachunków za ogrzewanie.

Montaż okien w warstwie izolacyjnej polega na wysunięciu okien przed właściwą warstwę konstrukcyjną ściany. Okno jest niejako zawieszone przed ścianą i następnie obłożone warstwami układanego na elewacji ocieplenia. Dzięki temu cała rama dookoła leży całkowicie w materiale izolacyjnym, co uniemożliwia przepływ zimna z zewnątrz do wewnątrz budynku.

artykuł pochodzi z kwartalnika
Kreator Projekty wydanie 03/2013
więcej o kwartalniku czytaj na
Kreator Projekty.pl

Warto wiedzieć, że ciepły montaż okien jest ułatwiony w technologiach alternatywnych budowy domów pasywnych i energooszczędnych — takich jak budownictwo prefabrykowane na bazie konstrukcji drewnianej lub bloczków konstrukcyjnych (keramzytowych lub betonowych) posiadających zintegrowane wewnątrz czerepu styropianowe warstwy izolacyjne. W przypadku drewnianych budynków prefabrykowanych okna montowane są w przygotowanej fabrycznie na szkielecie konstrukcji ramie drewnianej, która dobrze izoluje niepożądany przepływ zimna z zewnątrz. Z kolei w przypadku bloczków konstrukcyjno– styropianowych okna montuje się na środku bloczka, a przepływ zimna wokół ramy okiennej hamują przekładane warstwy styropianu znajdujące się na całej szerokości czerepu bloczka. Jeżeli komuś zależy na tanim montażu okien w domu energooszczędnym, powinien więc poważnie rozważyć wybór właśnie jednej z alternatywnych technologii ściennych. Zwłaszcza kiedy budynek posiada dużą liczbę pojedynczych okien, koszt ich montażu na kotwach może być niewspółmiernie większy w porównaniu z oszklonymi ścianami technologii alternatywnych.

Budując tani dom energooszczędny, dobrze zaprojektować i wybrać okna z jak najmniejszą liczbą kwater (z najmniejszą liczbą podziałów) i o jak największej powierzchni szyby. Wybierając stolarkę, dokładnie sprawdźmy standardy producenta i parametry współczynnika przenikania ciapła dla całego okna i jego poszczególnych elementów (ramy i szklenia), a przy montażu starajmy się wyeliminować wszelkie mostki cieplne powstające wokół ramy okiennej, zwłaszcza, jeżeli zdecydujemy się na tradycyjną, murowaną technologię budowy.

Dawid Tamás