Zmniejszenie strat ciepła przez okna
Okna i drzwi są elementami budynku, charakteryzującymi się znacznymi jednostkowymi stratami ciepła przez przenikanie (wielokrotnie większymi niż przez przegrody), a w przypadku znacznej ich nieszczelności dodatkowo powodują nadmierną infiltrację zimnego powietrza z zewnątrz i dodatkowe straty ciepła konieczne na jego podgrzanie.
Sposób zwiększenia izolacyjności cieplnej i szczelności okien w budynku zależy przede wszystkim od ich stanu technicznego. Jeśli okna uległy już znacznej degradacji, to trzeba je wymienić na nowe. Jeśli stan techniczny okien umożliwia dalszą ich eksploatację i koszty ich remontu są znacznie niższe niż nowych, lub gdy nie stać nas na zakup nowych, można wykonać kilka stosunkowo prostych zabiegów poprawiających ich właściwości eksploatacyjne.
- W przypadku budynków jednorodzinnych, najważniejsze sposoby zmniejszenia nadmiernych strat ciepła przez okna to:
- uszczelnienie,
- zastosowanie dodatkowej szyby lub folii,
- stosowanie żaluzji i okiennic,
- prawidłowe stosowanie firan i zasłon,
- wymiana okien, zmniejszenie wielkości okien (przy okazji wymiany).
Uszczelnienie okien
Działania te polegają na zmniejszeniu nadmiernej infiltracji zimnego powietrza do pomieszczeń i obejmują zarówno uszczelnienie połączenia okna ze ścianą, jak również uszczelnienie samych okien. Nieszczelności powodują ogromne zwiększenie strat ciepła, szczególnie w czasie wietrznej pogody.
Podstawowym warunkiem szczelności okien jest wymiana szyb z wszelkimi pęknięciami i takich, które zostały złożone z kilku kawałków, jak również uzupełnienie wszystkich ubytków w okitowaniu szyb. Najlepszy do tego celu jest kit silikonowy trwale plastyczny, zapewniający długotrwałą szczelność wokół szyb. Doświadczenia wykazują, że efektem uszczelnienia okien może być zmniejszenie całkowitego zużycia ciepła na ogrzewanie nawet o 10%.
Zakładając uszczelki trzeba również pamiętać, że uszczelnienie okien nie ma na celu całkowitego wyeliminowania infiltracji a jedynie jej ograniczenie do ilości niezbędnej z uwagi na zachowanie dobrego mikroklimatu wewnętrznego. Powinniśmy więc pozostawić szczelinę umożliwiającą napływ takiego powietrza. Najczęściej jest to, w zależności od wielkości pomieszczenia i intensywności jego użytkowania, usunięcie około 0,5 mb uszczelki w górnej poziomej części okna.
Uszczelnienie połączenia okna ze ścianą najlepiej wykonać przez wtryskiwanie specjalnych pianek uszczelniających, najczęściej poliuretanowych dostępnych w opakowaniach ciśnieniowych, które tężejąc zwiększają swoją objętość i bardzo dokładnie wypełniają wszelkie szczeliny. Można również stosować do tego celu specjalne kity lub upychać kawałki wełny mineralnej. Jest to jednak bardziej uciążliwe w zastosowaniu i nie gwarantuje takiej szczelności jak zastosowanie pianki.
Do uszczelniania szczelin pomiędzy otwieralnymi skrzydłami i ościeżnicą najczęściej stosuje się popularne na rynku uszczelki ze spienionej gumy syntetycznej o zamkniętych komórkach, w formie samoprzylepnych taśm o różnorodnych przekrojach poprzecznych. Uszczelki te są łatwe w montażu i trwałość tych uszczelek jest bardzo duża - nawet kilkadziesiąt lat. Uszczelki te znacznie lepiej spełniają swoją rolę niż popularne jeszcze do niedawna uszczelki z taśm ze spienionych tworzyw sztucznych, których podstawową wadą jest szybkie starzenie i konieczność wymiany co 2-3 lata.
Zakładając uszczelki trzeba również pamiętać, że uszczelnienie okien nie ma na celu całkowitego wyeliminowania infiltracji a jedynie jej ograniczenie do ilości niezbędnej z uwagi na zachowanie dobrego mikroklimatu wewnętrznego. Powinniśmy więc pozostawić szczelinę umożliwiającą napływ takiego powietrza. Najczęściej jest to, w zależności od wielkości pomieszczenia i intensywności jego użytkowania, usunięcie około 0,5 mb uszczelki w górnej poziomej części okna.
Uszczelnienie połączenia okna ze ścianą najlepiej wykonać przez wtryskiwanie specjalnych pianek uszczelniających, najczęściej poliuretanowych dostępnych w opakowaniach ciśnieniowych, które tężejąc zwiększają swoją objętość i bardzo dokładnie wypełniają wszelkie szczeliny. Można również stosować do tego celu specjalne kity lub upychać kawałki wełny mineralnej. Jest to jednak bardziej uciążliwe w zastosowaniu i nie gwarantuje takiej szczelności jak zastosowanie pianki.
Do uszczelniania szczelin pomiędzy otwieralnymi skrzydłami i ościeżnicą najczęściej stosuje się popularne na rynku uszczelki ze spienionej gumy syntetycznej o zamkniętych komórkach, w formie samoprzylepnych taśm o różnorodnych przekrojach poprzecznych. Uszczelki te są łatwe w montażu i trwałość tych uszczelek jest bardzo duża - nawet kilkadziesiąt lat. Uszczelki te znacznie lepiej spełniają swoją rolę niż popularne jeszcze do niedawna uszczelki z taśm ze spienionych tworzyw sztucznych, których podstawową wadą jest szybkie starzenie i konieczność wymiany co 2-3 lata.
Uszczelnienie okien ma znaczenie nie tylko ze względów cieplnych. Szczelne okno lepiej chroni pomieszczenia w budynku od zewnętrznych hałasów i od przenikania pyłów do wnętrza.
Zasłony, żaluzje, okiennice
Najniższe temperatury na zewnątrz budynku występują na ogół w porze nocnej, gdy okna jako źródła oświetlenia nie pełnią już swojej roli. Możemy więc ograniczyć straty ciepła przez okna stosując dodatkową izolację w porze nocnej w postaci okiennic, żaluzji lub rolet.
Okiennice po zamknięciu powinny być na tyle szczelne przegrodę, aby nawet przy silnym wietrze nie przepuszczały zimnego powietrza. Dobrze izolowane okiennice wykonuje się z dwóch warstw deszczułek drewnianych, pomiędzy którymi umieszcza się warstwę styropianu lub wełny mineralnej grubości 5cm. Tak wykonane okiennice mogą zmniejszyć straty ciepła przez okna nawet o 60%.
Ze względu na trudności związane z zamykaniem i otwieraniem okiennic zewnętrznych stosuje się je głównie w oknach budynków parterowych. Łatwiejsze w obsłudze niż okiennice zewnętrzne są rolety zewnętrzne czyli zwijane żaluzje, które mogą być wykonane z listewek aluminiowych, plastikowych lub drewnianych połączonych przegubowo. Rolety są zwijane na rolkę umieszczoną w specjalnej skrzynce nad oknem, a ich brzegi przesuwają się w pionowych prowadnicach zamocowanych w ościeżnicy okna. Rolety takie zmniejszają straty ciepła przez okna do 40%, a ponadto chronią przed hałasem i włamaniem. Są też dobrą ochroną od słońca w czasie upału. Zamykanie i otwieranie rolet może być wykonywane ręcznie za pomocą pasa lub korby, albo też silnikiem elektrycznym. Stosowane są także urządzenia sterujące automatycznie całym zespołem rolet otwierając je i zamykając w zaprogramowanym czasie.
Dobrym ociepleniem są także okiennice wewnętrzne składane harmonijkowe i odkładane na dzień na ościeża po obu stronach okna tak, ażeby nie zasłaniały dopływu światła dziennego. Okiennice takie powinny być ocieplone (np. styropianem o grubości 2 cm) i po zamknięciu powinny szczelnie przylegać na całym obwodzie do ościeżnicy okna. Wykonanie okiennic wewnętrznych jest prostsze niż żaluzji, a ponadto stanowią one dobrą ochronę przed włamaniem.
Firanki i zasłony okienne również mogą przyczynić się do zmniejszenia strat ciepła. Najczęściej jednak używa się ich w sposób nieprawidłowy wieszając w mieszkaniach w taki sposób, że cały strumień ciepła z grzejników umieszczonych zwykle pod oknem kierowany jest na okno i tam w dużej części tracony. Jest to niestety nagminnie występujący błąd. Aby firanki i zasłony pełniły rolę dodatkowej warstwy izolacyjnej nie powinny zasłaniać grzejników. Powinno się je zatem układać na parapecie, lub skrócić do takiej długości by nie zasłaniały grzejników. Można w ten sposób zyskać kilku procentowe zmniejszenie zużycia ciepła potrzebnego do ogrzania pomieszczenia.
Wymiana okien na nowe
Obecnie na rynku dostępna jest stolarka niezliczonej wprost liczby producentów w trzech podstawowych z uwagi na materiał, z którego zostały wykonane, rodzajach:
W trakcie montażu ościeżnice z tworzyw sztucznych do ścian trzeba zwrócić szczególną uwagę na ich zamocowanie i uszczelnienie styków. Do zamocowania powinny być stosowane kotwy lub dyble, osadzone w odstępach około 60 cm, a więc gęściej niż w wypadku ościeżnic drewnianych. Szczeliny dylatacyjne należy zapełniać ściśliwym materiałem. Nie należy tego robić przez wtryskiwanie pianki poliuretanowej ponieważ jest ona zbyt sztywna i uniemożliwia wydłużenia ościeżnic. Jest to szczególnie istotne w przypadku dużych okien, albo zestawionych kilku okien w jednym ciągu. Szczelne zamocowanie może być przyczyną pękania szyb wskutek naprężeń powodowanych wydłużaniem i kurczeniem się profili oraz trudności w użytkowaniu (otwieraniu i zamykaniu).
Produkowane obecnie okna (zarówno tworzywowe jak i drewniane) są bardzo szczelne, wskutek tego napływ powietrza przez nieszczelności nie wystarcza do zapewnienia wymaganej wentylacji pomieszczeń. W związku z tym należy stosować okna z opcją tzw. rozszczelnienia lub wyposażyć w specjalne nawiewniki. Czasem nowe okna posiadają już fabrycznie zamontowane nawiewniki. Możliwe jest również przewietrzanie pomieszczenia przez otwarcie okien na około 10 minut w określonych odstępach czasu. Sposób ten wymaga jednak dużej dyscypliny od użytkowników i nie jest to rozwiązanie najlepsze. Szczególnie należy pamiętać o tym w przypadku pomieszczeń kuchni podczas gotowania posiłków na kuchniach innych niż elektryczne.
W ostatnich latach zaczęto produkować okna z zastosowaniem szyb niskoemisyjnych. Szyby te mają jedną powierzchnię pokrytą specjalną powłoką, która prawie nie zmienia przezroczystości szkła na promieniowanie słoneczne, natomiast zmniejsza przenikanie ciepła przez promieniowanie długofalowe z pomieszczeń na zewnątrz. Szkło z takimi powłokami służy do produkcji szyb zespolonych, nazywanych termoizolacyjnymi. Parametry zestawów szklanych podnosi się również poprzez wypełnienie komory między szybami gazem argonem po usunięciu powietrza. Szkło niskoemisyjne i argon zdecydowanie zmniejszają wartość współczynnika przenikania ciepła U0 takich okien. Warto zatem przeanalizować możliwość ich zastosowania.
Zmniejszenie wielkości okien
W wielu budynkach w Polsce, w tym również jednorodzinnych, projektowano nadmierną w stosunku do potrzeb powierzchnię okien. Dlatego przy modernizacji i termorenowacji budynków wskazane jest również przeanalizowanie możliwości zmniejszenia ich powierzchni. Według obowiązujących przepisów powierzchnia okien A0 w budynkach mieszkalnych nie może (nie powinna) być większa od pewnej wielkości granicznej obliczanej w sposób następujący:
A0max = 0,15 Az + 0,03 Aw
gdzie:
Az - jest sumą pól powierzchni rzutu poziomego wszystkich kondygnacji nadziemnych (w zewnętrznym obrysie budynku) w pasie o szerokości 5 m wzdłuż ścian zewnętrznych,
Aw - jest sumą pól powierzchni pozostałej części rzutu poziomego wszystkich kondygnacji po odjęciu Az.
Tak więc np. dla budynku o wymiarach mniejszych niż 10x10 m łączna powierzchnia okien nie powinna być większa niż 15% rzutu poziomego kondygnacji.
Podanym powyżej wzorem możemy się zatem posłużyć w przypadku wątpliwości przy analizie możliwości zmniejszenia nadmiernej powierzchni okien przez ich zamurowanie.
Okiennice po zamknięciu powinny być na tyle szczelne przegrodę, aby nawet przy silnym wietrze nie przepuszczały zimnego powietrza. Dobrze izolowane okiennice wykonuje się z dwóch warstw deszczułek drewnianych, pomiędzy którymi umieszcza się warstwę styropianu lub wełny mineralnej grubości 5cm. Tak wykonane okiennice mogą zmniejszyć straty ciepła przez okna nawet o 60%.
Ze względu na trudności związane z zamykaniem i otwieraniem okiennic zewnętrznych stosuje się je głównie w oknach budynków parterowych. Łatwiejsze w obsłudze niż okiennice zewnętrzne są rolety zewnętrzne czyli zwijane żaluzje, które mogą być wykonane z listewek aluminiowych, plastikowych lub drewnianych połączonych przegubowo. Rolety są zwijane na rolkę umieszczoną w specjalnej skrzynce nad oknem, a ich brzegi przesuwają się w pionowych prowadnicach zamocowanych w ościeżnicy okna. Rolety takie zmniejszają straty ciepła przez okna do 40%, a ponadto chronią przed hałasem i włamaniem. Są też dobrą ochroną od słońca w czasie upału. Zamykanie i otwieranie rolet może być wykonywane ręcznie za pomocą pasa lub korby, albo też silnikiem elektrycznym. Stosowane są także urządzenia sterujące automatycznie całym zespołem rolet otwierając je i zamykając w zaprogramowanym czasie.
Dobrym ociepleniem są także okiennice wewnętrzne składane harmonijkowe i odkładane na dzień na ościeża po obu stronach okna tak, ażeby nie zasłaniały dopływu światła dziennego. Okiennice takie powinny być ocieplone (np. styropianem o grubości 2 cm) i po zamknięciu powinny szczelnie przylegać na całym obwodzie do ościeżnicy okna. Wykonanie okiennic wewnętrznych jest prostsze niż żaluzji, a ponadto stanowią one dobrą ochronę przed włamaniem.
Firanki i zasłony okienne również mogą przyczynić się do zmniejszenia strat ciepła. Najczęściej jednak używa się ich w sposób nieprawidłowy wieszając w mieszkaniach w taki sposób, że cały strumień ciepła z grzejników umieszczonych zwykle pod oknem kierowany jest na okno i tam w dużej części tracony. Jest to niestety nagminnie występujący błąd. Aby firanki i zasłony pełniły rolę dodatkowej warstwy izolacyjnej nie powinny zasłaniać grzejników. Powinno się je zatem układać na parapecie, lub skrócić do takiej długości by nie zasłaniały grzejników. Można w ten sposób zyskać kilku procentowe zmniejszenie zużycia ciepła potrzebnego do ogrzania pomieszczenia.
Wymiana okien na nowe
Obecnie na rynku dostępna jest stolarka niezliczonej wprost liczby producentów w trzech podstawowych z uwagi na materiał, z którego zostały wykonane, rodzajach:
- z profili aluminiowych
- z tworzyw sztucznych (PCW),
- drewniana,
W trakcie montażu ościeżnice z tworzyw sztucznych do ścian trzeba zwrócić szczególną uwagę na ich zamocowanie i uszczelnienie styków. Do zamocowania powinny być stosowane kotwy lub dyble, osadzone w odstępach około 60 cm, a więc gęściej niż w wypadku ościeżnic drewnianych. Szczeliny dylatacyjne należy zapełniać ściśliwym materiałem. Nie należy tego robić przez wtryskiwanie pianki poliuretanowej ponieważ jest ona zbyt sztywna i uniemożliwia wydłużenia ościeżnic. Jest to szczególnie istotne w przypadku dużych okien, albo zestawionych kilku okien w jednym ciągu. Szczelne zamocowanie może być przyczyną pękania szyb wskutek naprężeń powodowanych wydłużaniem i kurczeniem się profili oraz trudności w użytkowaniu (otwieraniu i zamykaniu).
Produkowane obecnie okna (zarówno tworzywowe jak i drewniane) są bardzo szczelne, wskutek tego napływ powietrza przez nieszczelności nie wystarcza do zapewnienia wymaganej wentylacji pomieszczeń. W związku z tym należy stosować okna z opcją tzw. rozszczelnienia lub wyposażyć w specjalne nawiewniki. Czasem nowe okna posiadają już fabrycznie zamontowane nawiewniki. Możliwe jest również przewietrzanie pomieszczenia przez otwarcie okien na około 10 minut w określonych odstępach czasu. Sposób ten wymaga jednak dużej dyscypliny od użytkowników i nie jest to rozwiązanie najlepsze. Szczególnie należy pamiętać o tym w przypadku pomieszczeń kuchni podczas gotowania posiłków na kuchniach innych niż elektryczne.
W ostatnich latach zaczęto produkować okna z zastosowaniem szyb niskoemisyjnych. Szyby te mają jedną powierzchnię pokrytą specjalną powłoką, która prawie nie zmienia przezroczystości szkła na promieniowanie słoneczne, natomiast zmniejsza przenikanie ciepła przez promieniowanie długofalowe z pomieszczeń na zewnątrz. Szkło z takimi powłokami służy do produkcji szyb zespolonych, nazywanych termoizolacyjnymi. Parametry zestawów szklanych podnosi się również poprzez wypełnienie komory między szybami gazem argonem po usunięciu powietrza. Szkło niskoemisyjne i argon zdecydowanie zmniejszają wartość współczynnika przenikania ciepła U0 takich okien. Warto zatem przeanalizować możliwość ich zastosowania.
Zmniejszenie wielkości okien
W wielu budynkach w Polsce, w tym również jednorodzinnych, projektowano nadmierną w stosunku do potrzeb powierzchnię okien. Dlatego przy modernizacji i termorenowacji budynków wskazane jest również przeanalizowanie możliwości zmniejszenia ich powierzchni. Według obowiązujących przepisów powierzchnia okien A0 w budynkach mieszkalnych nie może (nie powinna) być większa od pewnej wielkości granicznej obliczanej w sposób następujący:
A0max = 0,15 Az + 0,03 Aw
gdzie:
Az - jest sumą pól powierzchni rzutu poziomego wszystkich kondygnacji nadziemnych (w zewnętrznym obrysie budynku) w pasie o szerokości 5 m wzdłuż ścian zewnętrznych,
Aw - jest sumą pól powierzchni pozostałej części rzutu poziomego wszystkich kondygnacji po odjęciu Az.
Tak więc np. dla budynku o wymiarach mniejszych niż 10x10 m łączna powierzchnia okien nie powinna być większa niż 15% rzutu poziomego kondygnacji.
Podanym powyżej wzorem możemy się zatem posłużyć w przypadku wątpliwości przy analizie możliwości zmniejszenia nadmiernej powierzchni okien przez ich zamurowanie.
