Okna energooszczędne

To niezbędny element współczesnego domu. Przeszklenia zajmują coraz większą powierzchnię ścian i dachów, muszą więc mieć bardzo dobrą izolacyjność termiczną, aby nie wychładzały dobrze ocieplonych przegród zewnętrznych. Ale nie tylko współczynnik U_w się liczy!

Izolacyjność cieplna okna

Jest wypadkową wartości izolacyjności ram okiennych (U_f), pakietu szybowego (U_g) oraz różnych nieszczelności i mostków termicznych. Im większe okno, tym większy udział w jego powierzchni ma pakiet szybowy, a więc jego współczynnik ma największy wpływ na izolacyjność termiczną okna. To dlatego w oknach energooszczędnych pakiet szybowy ma przynajmniej trzy tafle szkła, a komory między nimi wypełnione są gazem szlachetnym (argonem lub kryptonem). Izolacyjność przeszklenia poprawiają również ciepłe ramki dystansowe oraz powłoki niskoemisyjne nanoszone przynajmniej na jedną taflę szkła. Współczynnik U_g szyby energooszczędnej osiąga wartość nie wyższą niż 0,6 W/(m²∙K).

Deklarowana przez producenta okien wartość współczynnika U_w dotyczy konkretnego okna – o określonych wymiarach i konstrukcji, pakiecie szybowym z konkretną ramką międzyszybową. Zmiana choćby jednego z tych elementów wpływa na zmianę wartości U_w. W celach porównawczych (na przykład w reklamach) producenci podają współczynnik przenikania ciepła U_w okna referencyjnego: jednoskrzydłowego o wymiarach 123 x 148 cm.

W przypadku okna mniejszego lub dwuskrzydłowego zbudowanego z takich samych elementów wartość współczynnika będzie większa (co oznacza słabszą izolacyjność).

Mniejsze straty ciepła

Im mniejsze okno, tym większe znaczenie ma wartość współczynnika U_f jego profili. W oknach energooszczędnych nie przekracza on 1 W/(m²∙K), najczęściej jest zbliżony do 0,8.

Takie parametry mają obecnie okna ze wszystkich materiałów. Aby to spełnić, zmieniła się ich budowa. Najpopularniejsze okna z PCW, których ramy mają stalowe wzmocnienia, są zbudowane z profili siedmiokomorowych i charakteryzują się U_f = 0,94-0,98 W/(m²∙K). Żeby sześciokomorowe profile z PCW osiągnęły podobną izolacyjność, ich komory wypełnia się spienionym polistyrenem. Zastosowanie jako termoizolacji pianki poliuretanowej i zastąpienie wzmocnień stalowych termoplastycznymi wkładkami wzmacniającymi pozwoliło obniżyć wartość U_f do 0,7 W/(m²∙K). Takie okno ma głębokość zabudowy 85 mm, a budowa ramy skrzydła pozwala na zamontowanie w nim trzykomorowego pakietu szybowego (U_g = 0,3) i uzyskanie okna, które z powodzeniem można zastosować w domu pasywnym.

Aby rama drewniana miała U_f mniejsze niż 1 W/(m²∙K), musi mieć większą grubość, czyli głębokość zabudowy 92 mm. Poprawie izolacyjności okien z drewna przy zachowaniu głębokości zabudowy 85 mm (porównywalnej z oknami z PCW) służy połączenie w konstrukcji drewna z pianką poliuretanową – U_f = 0,86 W/(m²∙K). Najcieplejsze mogą być okna aluminiowe – wielokomorowe profile wypełnione pianką EPS, o głębokości zabudowy 102 mm, mają U_f = 0,45-0,9.

W skutecznym redukowaniu strat ciepła pomaga również ciepła ramka ze stali nierdzewnej lub z tworzywa sztucznego zamykająca pakiet szybowy – poprawia współczynnik Uw nawet o 10%. Minimalizuje bowiem liniowy mostek termiczny na styku szyby z ramą. Podobny efekt da głębsze osadzenie szyby w profilu okiennym.

Utracie ciepła sprzyja wymiana powietrza przez okno. Dlatego w domach energooszczędnych montuje się najczęściej okna szczelne, a dopływ świeżego powietrza do pomieszczeń i usuwanie z nich zużytego powietrza zapewnia wentylacja mechaniczna.

Większe zyski energetyczne

Największych zysków ciepła od promieniowania słonecznego możemy się spodziewać przez okna zorientowane na południe. Ale bilans energetyczny poprawią również okna od południowego wschodu i od południowego zachodu. Okna te zimą mogą dać więcej zysków niż strat ciepła. Będzie to jednak zależne nie tylko od dobrego współczynnika U_f, ale także od współczynnika przepuszczalności promieniowania słonecznego g pakietów szybowych – w domach pasywnych zaleca się, aby miał wartość nie mniejszą niż 0,5. W takich domach ciepło pozyskane od promieniowania słonecznego docierającego do wnętrza przez okna może zrównoważyć blisko 50% strat ciepła.

Zastosowanie w oknie pakietów szybowych z niskoemisyjnymi powłokami pozwala zmniejszyć straty ciepła, bo odbijają one do wewnątrz promieniowanie cieplne (generowane przez urządzenia grzejne, oświetlenie, mieszkańców) i sprzyjają zyskom cieplnym z promieniowania słonecznego, ponieważ swobodnie przepuszczają promienie do wnętrza. Ale nie wszystkie powłoki na to pozwalają. Niektóre blokują promienie słoneczne, odbijając je na zewnątrz. Decyduje o tym ich liczba i rodzaj. Powłoki selektywne (łączą zalety powłoki ciepłochronnej i przeciwsłonecznej), które poprawiają izolacyjność termiczną pakietu szybowego, zmniejszają niestety dopływ widzialnego światła do pomieszczenia i w znacznym stopniu zmniejszają współczynnik g. Równie dużą barierę dla promieniowania stanowi powłoka refleksyjna. Zwiększeniu wartości g szyby sprzyja natomiast powłoka antyrefleksyjna (zmniejsza odbicie światła) oraz antykondensacyjna i samoczyszcząca.

Trzeba jednak pamiętać, że to, co pożądane zimą, może być uciążliwe latem. Aby pomieszczenia się nie przegrzewały w okresie letnim, okna wyposaża się w osłony przeciwsłoneczne. Latem wartość współczynnika g nie może przekroczyć 0,35 (wymagania ujęte w Warunkach technicznych).

Dobry montaż

W domach energooszczędnych i pasywnych standardem stał się montaż okien w warstwie ocieplenia. Bardzo ważne jest stabilne zamocowanie okien do murów, aby siły wywołane parciem i ssaniem wiatru czy naprężeniami termicznymi nie zniszczyły okna ani nie osłabiły połączeń. Ale równie istotne jest poprawne uszczelnienie styku okna z izolacją, aby nie powstały tam mostki termiczne. Zarówno montaż w warstwie ocieplenia, jak i uszczelnianie styków można zrobić na kilka sposobów, a wyboru powinno się dokonać w porozumieniu z montażystą okien. Uwzględnić trzeba nie tylko koszt montażu, ale także materiał konstrukcyjny ścian i wielkość okien.

Ważne jest, by styki były ciepłe i zabezpieczone przed zawilgoceniem – paroizolacją od strony wnętrza i wiatroizolacją od zewnątrz. Tego trzeba dopilnować, bo niestety nie jest to w wielu wypadkach standardem montażu okien. Dużo lepiej wygląda to w przypadku okien dachowych. Okna o bardzo dobrych parametrach termicznych są oferowane z kołnierzami termoizolacyjnymi. Aby wyeliminować mostki liniowe na styku okna z połacią oferuje się materiał izolacyjny (wełna owcza), którym wypełnia się przestrzeń wokół ramy okna, albo dodatkową ramę termoizolacyjną ze spienionego polietylenu (wstawione w połać dachu tworzą ościeże dla okna).

Są też okna fabrycznie obudowane izolacją – z ramą jest zespolony blok termiczny z polipropylenu. Standardowymi elementami wykorzystywanymi przy montażu każdego okna dachowego są kołnierze uszczelniające – paroizolacyjny, doklejany do ramy okna i łączony z folią paroizolacyjną osłaniającą od strony poddasza ocieplenie ułożone w połaci, oraz wiatroizolacyjny montowany pod pokryciem dachowym.

Mądra eksploatacja

Dobra izolacyjność termiczna okien pozwala na projektowanie dużych przeszkleń zarówno w ścianach, jak i w połaciach dachu. Ich główną rolą jest nadanie bryle lekkości i wpuszczenie do wnętrz światła naturalnego. W domach z nawiewno-wywiewną wentylacją mechaniczną okna nie muszą służyć przewietrzaniu wnętrz.

Ale dom energooszczędny to też taki, który ma bardzo dobrze izolowane przegrody, ciepłe okna i wentylację grawitacyjną. Aby w sezonie grzewczym nie tracić ciepła przez okna, a jednocześnie zapewnić przewietrzanie wnętrz, można je włączyć do systemu sterowania wyposażeniem domu. Najłatwiejsze jest to na poddaszach, bo okna dachowe przystosowane do obsługi elektrycznej to niemal standard. Można je podłączyć do zasilania energią elektryczną lub wyposażyć w zasilanie solarne. Obsługa okien odbywa się wówczas pilotem lub przełącznikiem ściennym. A dzięki programatorom i różnym czujnikom (wiatru, deszczu, nasłonecznienia, jakości powietrza wewnętrznego) można określić warunki, przy których automatycznie się otworzą i zamkną.

W podobny sposób można sterować roletami i markizami zewnętrznymi, które coraz częściej są uzupełnieniem okien dachowych i elewacyjnych skierowanych na południe i południowy zachód.