Czytaj także -

Aktualne wydanie

SS-06-2019-I okladka 01

 6/2019

wydanie dwujezyczne (pol-ang)

20190444Swiat-Szkla-V4B-BANNER-160x600-PLEDG Swiat Szkla Skyscraper 160x600 BAU OK

EDG Swiat Szkla Skyscraper 160x600 BAU OK 

 

facebook12

czytaj newsy Świata Szkła

- więcej szklanej architektury

 

Baztech

Miesięcznik Świat Szkła

indeksowany jest w bazie

czasopism technicznych

 

 

Wydanie Specjalne

 

Fasady przeszklone termika akustyka odpornosc ogniowa 2016

 

okna pasywne 2015a

 

Fotowoltaika w architekturze okladka

 

20140808Przegrody przeciwpozarowe

 

konstrukcje szklane

 

20140533 Konstrukcje przeszklone 2

 

katalog 2018 a

 

banner konferencja 04 2019

 RODO

 LiSEC SS Konfig 480x120

PlotComplex baner

 

 GLASS 480X120

 

Ocena jakości szyb zespolonych na podstawie analizy termowizyjnej
Data dodania: 17.05.19

Bardzo ważnym elementem mającym wpływ na bilans energetyczny budynku są okna. O ile udział strat ciepła przez okna w tradycyjnym budynku wynosi ok. 12–15% to w budynkach niskoenergetycznych i pasywnych udział ten może stanowić nawet 35–45% całości strat, mimo że ich łączna powierzchnia zwykle nie przekracza 11–12% całkowitej powierzchni przegród zewnętrznych.

 

Dlatego tak ważny staje się dobry projekt przeszkleń i zastosowanie okien o jak najlepszych parametrach, bez czego spełnienie współczesnych wymagań energetycznych nie jest możliwe.

 

Różni producenci w swoich materiałach promocyjnych i specyfikacjach wskazują na coraz lepsze parametry oferowanych przez siebie okien.

 

W tych danych coraz częściej pojawiają się całkowite współczynniki przenikania ciepła dla okien na poziomie 0,80-0,85 W/m2K, przy czym współczynnik ten dla samej szyby może wynosić 0,6-0,7 W/m2K, a dla ramy 0,7-0,8 W/m2K.

 

Oczywiście, dotyczy to okien z potrójnym szkleniem i wypełnieniem komór międzyszybowych gazem szlachetnym, np. argonem.

 

Szyby takie są dodatkowo pokryte powłokami niskoemisyjnymi w celu ograniczenia strat ciepła drogą promieniowania od szyby do otoczenia i jednoczesnego pozyskania zysków od słońca podczas sezonu grzewczego.

 

Ramki dystansowe tych okien są wykonywane z materiału o niskiej przewodności cieplnej (zwykle z tworzywa lub bardzo cienkiej blachy ze stali nierdzewnej) i osadzone głębiej w ramie okiennej.

 

Profile okienne mają najczęściej pięć, a bywa, że nawet sześć komór ocieplonych dodatkowo pianką lub innym materiałem izolacyjnym.

 

Tego typu szyby okazują się bardziej wydajne energetycznie niż ściany, ponieważ ich bilans energetyczny, uwzględniający nie tylko straty ciepła ale również zyski od słońca, wypada zdecydowanie korzystniej.

 

Niskoemisyjne powłoki są bowiem przezroczyste dla promieniowania słonecznego (więcej zysków ciepła), a jednocześnie zatrzymują „uciekające” ciepło z wnętrza pomieszczenia (mniej strat).

 

Okna takie, rzecz jasna, do tanich nie należą, a mimo to zdarza się, że uzyskane oszczędności energii potrafią rozczarować osoby, które zdecydowały się na to dość kosztowne rozwiązanie.

 

Praktyka bywa bowiem zupełnie inna. Po pierwsze, dość często parametry okien pochodzących bezpośrednio z produkcji różnią się od parametrów okien wzorcowych, występują w nich też różne wady powstałe na etapie produkcji lub montażu.

 

Zdarza się, że uszkodzenie powstanie podczas transportu na plac budowy.

 

Przede wszystkim jednak ogromny wpływ na uzyskany efekt ma końcowy montaż okien w przegrodach i prace wykończeniowe.

 

W czasach, gdy coraz trudniej o prawdziwych fachowców, a deweloperzy w dążeniu do obniżenia kosztów korzystają ze słabo wykwalifikowanych pracowników, jakość tych prac spada.

 

Nie bez powodu coraz częściej osobom decydującym się na wymianę okien oferuje się więc albo montaż zwany „normalnym” albo za dużo większe pieniądze tzw. montaż „ciepły”, który polega po prostu na bardziej starannym montażu i lepszym uszczelnieniu oraz dociepleniu połączeń okna z murem.

 

Jak jednak sprawdzić, czy rzeczywiście mamy dobre i oszczędne okna?

 

Tu właśnie z pomocą może nam przyjść termowizja. Pozornie, patrząc na kolorowy obraz zwany termogramem może się wydawać, że kwestia oceny jakości okna i jego montażu jest sprawą prostą.

 

Tak jednak nie jest, bowiem termogram taki powinien zostać wykonany w odpowiednich warunkach i przy spełnieniu określonych wymagań a do jego prawidłowej interpretacji konieczna jest spora wiedza z zakresu fizyki oraz budownictwa.

 

 

Tabela. 1. Fragment tabeli współczynników dla aluminium

 2019 05 22 1

 

Współczynnik emisyjności ε
Jednym z najistotniejszych parametrów, od którego zależy prawidłowa interpretacja zarejestrowanych kamerą termogramów, jest współczynnik emisyjności materiałów, z których okno zostało wykonane.

 

Współczynnik ten, którego ustalenie należy do operatora, określa właściwości „odbiciowe” danego materiału a więc to, jaka część promieniowania cieplnego z otoczenia odbija się od badanej powierzchni.

 

Badając okna mamy do czynienia przede wszystkim ze szkłem a także tworzywami sztucznymi, lakierowanym drewnem lub anodowanym, ew. lakierowanym aluminium. 

 

To właśnie takie gładkie powierzchnie, jak szyby, błyszczące tworzywa sztuczne, stal nierdzewna, aluminium, blacha ocynkowana, polerowany kamień itp. intensywnie odbijają padające nań promieniowanie, zarówno widzialne, jak i cieplne.

 

W końcu oba promieniowania zachowują się podobnie, gdyż różnią się od siebie jedynie długością fali.

 

Na dodatek współczynnik ten zależy nie tylko od rodzaju materiału, ale także od stopnia zmatowienia lub skorodowania jego powierzchni, a nawet od ilości pokrywającego go kurzu lub pyłu, czy wręcz ogólnego zabrudzenia.

 

Istnieją bardzo obszerne tabele, w których podawane są współczynniki emisyjności, uwzględniające rodzaj i stan powierzchni danego materiału.

 

Należy do nich jednak podchodzić ze znaczną ostrożnością, czego dobrym przykładem jest fragment jednej z tabel publikowanych przez wiodącego producenta kamer termowizyjnych, firmę FLIR, dotyczący tylko powierzchni aluminiowych (tab. 1).

 

Z tabeli wynika, że współczynnik emisyjności dla aluminium może leżeć w bardzo szerokim zakresie od 0,04 (co oznacza, że 96% promieniowania stanowi promieniowanie odbite) do 0,97 (to prawie całkowity brak odbić, które charakteryzuje wyłącznie tzw. ciało idealnie czarne, którego współczynnik wynosi ε = 1).

 

Aby prawidłowo wyznaczyć współczynnik emisyjności szyb konieczne jest przeprowadzenie badania stosownych próbek szkła w warunkach laboratoryjnych. 

 

Badanie takie wykonuje się przy podwyższonej temperaturze testowanej próbki, na którą nakleja się kawałek cienkiego materiału o znanej emisyjności.

 

Podczas obróbki komputerowej emisyjność badanego szkła koryguje się w taki sposób, aby temperatury wskazywane dla szkła i dla naklejonego materiału były możliwie jednakowe.

 

Wyznaczanie współczynnika emisyjności dla szyby zespolonej ze szkła SunGuard RAL 9003#44 jest pokazane na termogramie (fot. 1).

 

 2019 05 22 2

Fot. 1. Wyznaczenie współczynnika emisyjności szyby zespolonej SunGuard RAL 900#44

 

 2019 05 22 3

Fot. 2. Rozkład temperatur na 1-komorowej szybie zespolonej wypełnionej argonem

 

(...)

 

(...)

 

Szyby zespolone jednokomorowe
Wszystkie wartości temperatur podane na załączonych termogramach pochodzą z badań prowadzonych przy zbliżonej różnicy ciśnienia wewnętrznego (wewnątrz pomieszczenia) i zewnętrznego, nie przekraczającej 5-10 Pa (lekki wiatr o sile 3-4 m/s) i odnoszą się do różnicy temperatury wewnętrznej i zewnętrznej ok. 20 [±2] K. Temperatury zewnętrzne podczas badań prowadzonych przy pełnym zachmurzeniu wynosiły zwykle od ok. -6°C do ok. +2°C.

 

Obecnie najbardziej rozpowszechnionym typem okien są okna z wielokomorowymi profilami z tworzywa sztucznego lub drewna i szybami jednokomorowymi
wypełnionymi argonem. Wpływa na to zapewne korzystny stosunek jakości tych okien do ich ceny.

 

Z przedstawionego termogramu (fot. 2) wynika, że ten rodzaj szyb zespolonych wypełnionych argonem charakteryzuje się dość dobrą i dość równomierną termoizolacyjnością na całej powierzchni.

 

O dobrej termoizolacyjności tych szyb świadczy to, że przy różnicy temperatury wewnętrznej i zewnętrznej wynoszącej ok. 20 K, średnia temperatura wewnętrznej powierzchni przedstawionej szyby jest niższa od temperatury panującej w pomieszczeniu (w pobliżu okna) tylko o ok. 3-4 K.

 

Wprawdzie pionowy rozkład temperatury na powierzchni szyby wykazuje nieznaczny wzrost temperatury wraz z wysokością, trzeba jednak wziąć pod uwagę, że wynika to z naturalnego gradientu pionowego temperatury powietrza w pomieszczeniu.

 

Może to być także spowodowane przez ruch ciepłego powietrza z grzejników, montowanych najczęściej pod oknami. Nawet jeśli kilka godzin przed badaniem termowizyjnym grzejniki zostaną wyłączone, to mimo wszystko pozostają one nadal nieco cieplejsze od otoczenia, powodując niewielki ruch ogrzanego powietrza ku górze.

 

Jednocześnie jednak wokół szyby, na połączeniu z ramą okienną, występują zazwyczaj dość intensywne mostki termiczne. Temperatura w rejonie występowania tych mostków jest niższa od temperatury szyby o dalsze 4-5 K, a więc przy temperaturze pomieszczenia wynoszącej np. +21°C, temperatury w rejonie mostków wynoszą zaledwie 12-14°C.

 

Jeszcze intensywniejszy mostek termiczny występuje przy dolnej krawędzi szyby, co jest spowodowane gromadzeniem się tu opadającego w dół zimniejszego gazu, przy czym, z powodu dużej lepkości argonu, cyrkulacja w przestrzeni międzyszybowej praktycznie nie występuje.

 

Dlatego też temperatura przy dolnej krawędzi szyby może w tych warunkach spaść nawet do poziomu 9-10°C. Nie powinno zatem dziwić, że przy nieco wyższej wilgotności względnej powietrza w pomieszczeniu, wynoszącej np. 60-65%, przy dolnej krawędzi szyby często pojawia się rosa, będąca skutkiem kondensacji pary wodnej.

 

Dzieje się tak wtedy, gdy temperatura szyby w tym rejonie jest równa lub niższa od temperatury tzw. „punktu rosy”. W przypadku silnych mrozów, jeśli temperatura przy dolnej krawędzi szyby spadnie poniżej zera, może nawet utworzyć się cienka warstwa lodu. Jak już wcześniej wspomniano, sytuację może tu poprawić zastosowanie ramek dystansowych z materiału o niskiej przewodności cieplnej, a przede wszystkim osadzenie ich głębiej w ramie okiennej.

 

Warto zwrócić uwagę na znaczący wpływ obecności argonu w przestrzeni międzyszybowej. Dla porównania, szyby jednokomorowe wypełnione powietrzem charakteryzuje znacznie wyższa przenikalność cieplna, co powoduje, że w tych samych warunkach temperatura szyby może być niższa od temperatury w pomieszczeniu aż o 6-7 K (fot. 3).

 

Różnica jest więc niemal dwukrotnie większa niż dla szyb z argonem! Podobne zjawisko może wystąpić w przypadku ulotnienia się argonu z przestrzeni międzyszybowej, np. na skutek rozszczelnienia pakietu. Badania termowizyjne wskazują natomiast, że mostki termiczne w rejonie ramek dystansowych w szybach wypełnionych powietrzem są zwykle nieco mniej widoczne niż w szybach wypełnionych argonem (fot. 2).

 

 2019 05 22 4

Fot. 3. Rozkład temperatur na szybie zespolonej wypełnionej powietrzem ze szprosami wewnętrznymi

 

2019 05 22 5
Fot. 4. Rozkład temperatur na powierzchni 2-komorowej szyby zespolonej wypełnionej argonem

 

2019 05 22 6
Fot. 5. Stolarka okienna z profili niskiej jakości i szybami 2-komorowymi

 

 

Szyby zespolone dwukomorowe
Mimo nadal dość wysokiej ceny, coraz częściej, zwłaszcza w nowych budynkach, montowane są okna z dwukomorowymi szybami zespolonymi. Oprócz znacznie lepszego tłumienia dźwięków, co zdecydowanie poprawia komfort w mieszkaniach położonych przy ruchliwych ulicach, szyby te charakteryzują się znacznie lepszymi parametrami cieplnymi (fot. 4).

 

Jak wynika z załączonego wykresu (fot. 4) spadki temperatury na powierzchni wewnętrznej szyb tego typu wynoszą zaledwie 1-2 K, co oznacza że straty ciepła przez szyby są zwykle niewiele większe od strat przez ściany.

 

Czasem, zwłaszcza w starym budownictwie, straty te mogą być nawet mniejsze! W dalszym ciągu jednak intensywność mostków termicznych wokół krawędzi tych szyb zależy od materiału ramek dystansowych i sposobu osadzenia szyb w ramie okiennej.

 

Aby jednak w pełni wykorzystać doskonałą termoizolacyjność takich szyb, konieczne jest zastosowanie odpowiednich profili okiennych. Zazwyczaj są to profile pięcio- lub sześciokomorowe wypełnione pianką lub innym materiałem izolacyjnym.

 

Tym samym są one znacznie grubsze (120-140 mm) i oczywiście cięższe, co wymaga innego i bardziej starannego montażu takich okien w przegrodach. Niestety, niektórzy producenci okien, starając się prawdopodobnie utrzymać atrakcyjną cenę takich okien, wykorzystują do tego profile węższe (80-90 mm) a więc tańsze, odpowiadające parametrami profilom stosowanym w oknach z szybami jednokomorowymi.

 

Nie wszyscy zdają sobie przy tym sprawę, że rama okna stanowi zazwyczaj ok. 30% całej powierzchni okna a tym samym straty ciepła mogą być w tym wypadku znacznie większe (fot. 5) niż należałoby oczekiwać dla okien 3-szybowych o dobrych parametrach.

 

Badania termowizyjne pokazują, że zastosowanie stolarki okiennej z profili aluminiowych może być uzasadnione jedynie z punktu widzenia ich wytrzymałości mechanicznej, a więc stanowiących elementy nośne konstrukcji, np. witryn lub fasad.

 

Parametry cieplne takich okien, nawet w przypadku profili tzw. „ciepłych”, zdecydowanie odbiegają od parametrów okien z tworzywa sztucznego a nawet drewna, a tym samym są źródłem znacznych strat ciepła. Niejednokrotnie dochodzi nawet do ich przemarzania. 

 

(...)

 

Wojciech Derwiński

TERMOCERT Badania termowizyjne
Adres poczty elektronicznej jest chroniony przed robotami spamującymi. W przeglądarce musi być włączona obsługa JavaScript, żeby go zobaczyć.

 

Całość artykułu w wydaniu drukowanym i elektronicznym 

Inne artykuły o podobnej tematyce patrz Serwisy Tematyczne 
Więcej informacji:  Świat Szkła 5/2019
  

 

Czytaj także --

 

 

01 chik
01 chik