Newsletter

Login Form



Czytaj także -

Aktualne wydanie

2017 3 okładka

EDG Swiat Szkla Skyscraper 160x600 2aEDG 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

 

 

 

baner mochnik colorimo 750X100

 

 

lisec SS FastLAne

 

 

 

 

Zabytkowe okna a efektywność energetyczna budynków Część 2: Poprawa efektywności energetycznej budynków zabytkowych poprzez modernizację okien
Data dodania: 04.05.17

Przez okna traci się więcej ciepła niż przez pozostałą część obudowy ze względu na ich niższe parametry termoizolacyjne.

Dobór okien realizowany jest według wymagań kładących nacisk na dostarczenie odpowiedniej ilości światła dziennego oraz związanych z oszczędnością energii. Izolacyjność cieplna stolarki okiennej w zabytkowych budynkach w znacznym stopniu odbiega od obecnych wymagań w tym zakresie.

W dostosowaniu zabytkowych okien do obowiązujących wymagań tkwi znaczny potencjał związany z racjonalizacją zużycia energii jednak działania, które nierzadko należy podjąć są kosztowne i trudne w realizacji. 

 

Budynki zabytkowe w Polsce

 

Zgodnie z ustawą o ochronie zabytków i opiece nad zabytkami budynek jest zabytkiem nieruchomym, będącym działem architektury i budownictwa, stanowiącym świadectwo minionej epoki, którego zachowanie leży w interesie społecznym, ze względu na posiadaną wartość historyczną i artystyczną [1].

Zabytek nieruchomy wpisuje się do rejestru zabytków na podstawie decyzji wydanej przez Wojewódzkiego Konserwatora Zabytków z urzędu bądź na wniosek właściciela zabytku. Budynek niewpisany do rejestru zabytków może być objęty szczególną ochroną konserwatorską na podstawie miejscowego planu zagospodarowania przestrzennego.

Działania związane z racjonalizacją zużycia energii odnosiłyby się przede wszystkim do zabytkowych budynków mieszkalnych czy budynków publicznych tj. budowli użyteczności publicznej takich jak m.in. siedziby władz, szkoły i internaty, hotele czy pensjonaty, a także ewentualnie obiektów rezydencjonalnych, czyli pałaców i dworów. Zestawienie ilości tego typu budynków wpisanych do rejestru zabytków na dzień 31 stycznia 2016 r. przedstawiono w tabeli 1.

 

 

2017 4 26 1

Tabela 1. Zestawienie ilości obiektów zabytkowych wpisanych do rejestru zabytków [2]

 

 

W Polsce mamy około 6 mln budynków, w których realizowane są funkcje mieszkalne. Około 85% z pośród nich charakteryzuje się wysoką energochłonnością [3, 4]. Dlatego w budynkach tych tkwi największy potencjał oszczędności energii. Według ostatniego spisu budynków użytkowanych, jako mieszkalne, sporządzonego w 2011 roku, tych wybudowanych przed 1918 rokiem było ponad 404 tys.

Stanowiły one 7,3% ogółu budynków zamieszkanych. Znajdowało się w nich około 1,2 mln mieszkań, co dawało 9,0% ogółu mieszkań w Polsce [4]. Strukturę wiekową budynków mieszkalnych zlokalizowanych na terenie Polski wraz z ich wskaźnikiem energii końcowej przedstawiono w tabeli 2.

 

 

2017 4 26 2

Tabela 2. Struktura wiekowa budynków mieszkalnych wybudowanych w poszczególnych latach oraz ich wskaźnik EK [4]

 

 

Kondycja techniczna polskich zabytków nie jest, niestety, w pełni zadowalająca. Prawie 23% spośród nich wymaga przeprowadzenia kapitalnego remontu, gdyż zagrożona jest ich struktura techniczna. Szacuje się, że 19% zabytków wymaga remontu zabezpieczającego, ponieważ są w stanie daleko postępującej destrukcji i konieczne jest podjęcie natychmiastowych działań mających na celu umożliwienie ich przetrwania do czasu podjęcia remontu. Natomiast 13% obiektów zabytkowych nie kwalifikuje się już do żadnego remontu, ponieważ zostały całkowicie zrujnowane. Tylko 9% zabytków nie wymaga obecnie żadnych prac remontowych [5].

Często skomplikowana sytuacja własnościowa utrudnia prawidłową ochronę obiektów zabytkowych, bowiem różne potrzeby i możliwości finansowe właścicieli mogą mieć zasadniczy wpływ na ograniczenia w podejmowaniu właściwych w odniesieniu do ich stanu decyzji. Na rys. 1 przedstawiono strukturę własnościową obiektów zabytkowych.

 

 

2017 4 27 1

Rys. 1. Struktura własnościowa obiektów zabytkowych [5]

 

(...)

 

 

W najlepszym stanie technicznym znajdują się zabytki będące własnością kościołów i związków wyznaniowych. Spośród zabytków pozostających w rękach prywatnych, do których należą głównie kamienice i budynki gospodarcze, ale i przejmowane w ostatnich latach dwory i pałace, ponad 50% wymaga przeprowadzenia poważnych prac remontowych. Podobna sytuacja występuje również w przypadku obiektów pozostających w dyspozycji Skarbu Państwa oraz będących własnością komunalną, wśród których remontu wymagają głównie budynki mieszkalne i rezydencjonalne oczekujące na potencjalnych nabywców. Największy odsetek zabytków, gdzie należy wykonać remont kapitalny lub choćby zabezpieczający, jest wśród obiektów stanowiących współwłasność oraz pozostających w nieuregulowanej sytuacji własnościowej [5]. 

 

 

Izolacyjność cieplna okien w istniejących budynkach

 

Obecność stolarki okiennej w budynku niesie za sobą pewne niedogodności. Jej niższa izolacyjność cieplna w stosunku do pozostałej części obudowy sprzyja większym stratom ciepła przez przenikanie, a co za tym idzie zwiększeniu zużycia ciepła w trakcie eksploatacji budynku. Znaczna nieszczelność starych okien powoduje obniżenie temperatury w pomieszczeniach, a także potęguje straty ciepła na wentylację w sezonie grzewczym, nadmierna wielkość przeszklenia staje się natomiast przyczyną wzmożonego przegrzewania pomieszczeń w okresie letnim. Izolacyjność cieplna stolarki okiennej w budynkach zabytkowych w znacznym stopniu odbiega od obecnych wymagań. Wymagania w zakresie izolacyjności cieplnej okien zostały wprowadzone w Polsce dopiero od 1983 roku (tabela 3).

 

 

2017 4 27 2

Tabela 3. Wymagania w zakresie izolacyjności cieplnej okien na przestrzeni lat

 

 

W budynkach zabytkowych drewniane okna pojedynczo szklone mogą mieć współczynnik przenikania ciepła nawet na poziomie 5,0÷6,0 W/(m²·K). Procentowe straty ciepła przypadające ogólnie na stolarkę budowlaną w zabytkowych budynkach mieszkalnych zaprezentowano na rys. 2. Zdjęcie przedstawia dom Frankego w Częstochowie z początku XX w.

 

 

2017 4 27 3

Rys. 2. Straty ciepła przez poszczególne elementy obudowy w zabytkowych budynkach mieszkalnych

 

 

Wyznaczanie izolacyjności cieplnej okien i wymagania prawne odnoszące się do strat ciepła

 

Parametrem określającym izolacyjność cieplną okien jest ich współczynnik przenikania ciepła UW. Algorytmy służące do jego wyznaczania są zawarte w normie PN-EN ISO 10077 [7]. Do wyznaczenia współczynnika niezbędne jest oszacowanie współczynników przenikania ciepła dla oszklenia i ramy, pola powierzchni poszczególnych elementów oraz liniowych współczynników przenikania ciepła (rys. 3).

 

 

2017 4 28 1

Rys. 3. Oznaczenia związane z wyznaczaniem UW dla okien

 

 

Podstawowy wzór służący do wyznaczania współczynnika przenikania ciepła dla pojedynczego okna ma postać [7]:

 

 

2017 4 27 4

 

 

gdzie:

 

Ug – współczynnik przenikania ciepła oszklenia [W/ (m2K)];

 

Uf – współczynnik przenikania ciepła ramy [W/(m2K)];

 

Ag – pole powierzchni oszklenia [m2];

 

Af – pole powierzchni ramy [m2];

 

Ψg – liniowy współczynnik przenikania ciepła spowodowany łącznymi efektami cieplnymi oszklenia, ramki dystansowej i ramy [W/(mK)];

 

lg – długość ww. mostka liniowego [m].

 

Rozporządzenie w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie, precyzuje szereg wymagań w stosunku do okien odnośnie ich izolacyjności termicznej, oszczędności energii oraz oświetlenia i nasłonecznienia [6]. Wszystkie przegrody znajdujące się w budynku podlegającym przebudowie, w tym oczywiście okna, powinny odpowiadać przynajmniej wymaganiom izolacyjności termicznej. Wymagania odnoszą się do współczynnika przenikania ciepła UW, którego wartość nie może być większa niż maksymalna wartość określona rozporządzeniem U(max). Maksymalne wartości współczynnika przenikania ciepła dla okien, powierzchni przezroczystych nieotwieralnych, okien połaciowych oraz okien w ścianach wewnętrznych podano w tabeli 4.

 

 

2017 4 28 2

Tabela 4. Maksymalne wartości współczynnika przenikania ciepła dla stolarki okiennej [6]

 

 

Od 2019 r. dla budynków zajmowanych przez władze publiczne oraz będące ich własnością będą obowiązywały wymagania z 2021 r. Według warunków technicznych należy ograniczać ryzyko przegrzewania wnętrz w budynkach w okresie letnim, gdyż zwiększa to straty energii w przypadku konieczności ich chłodzenia. Wymaganie odnosi się tutaj do współczynnika przepuszczalności energii całkowitej okna, przegród szklanych i przezroczystych. Współczynnik ten należy wyznaczać ze wzoru [7]:

 

 

2017 4 28 3

 

 

gdzie:

 

Az – suma pól powierzchni rzutu poziomego wszystkich kondygnacji nadziemnych po obrysie zewnętrznym w pasie o szerokości 5 m wzdłuż ścian zewnętrznych, m2;

 

Aw – suma pól powierzchni pozostałej części rzutu poziomego wszystkich kondygnacji po odjęciu Az.

 

W jednokondygnacyjnych budynkach produkcyjnych, magazynowych i gospodarczych łączne pole powierzchni okien nie powinno przekraczać 15% powierzchni elewacji, a w wielokondygnacyjnych budynkach tego typu 30% powierzchni elewacji [6].

 

 

Potencjał racjonalizacji zużycia energii, związany z modernizacją okien

 

Jednym z elementów racjonalizacji zużycia energii w budownictwie są przedsięwzięcia związane z termomodernizacją budynków. W obliczu stałego światowego wzrostu zapotrzebowania na energię uważa się, że oszczędność i efektywne jej wykorzystania stanie się alternatywnym i istotnym źródłem energii (rys. 4).

 

 

2017 4 28 3

Rys. 4. Wzrost zapotrzebowania na energię i źródła jego pokrycia na przestrzeni lat [8]

 

 

Wprowadzanie innowacyjnych technologii i rozwiązań oraz stopniowe dostosowywanie istniejących zasobów do standardów budownictwa energooszczędnego łączy efekty energetyczne i ekonomiczne z ograniczaniem negatywnego wpływu budynków na środowisko. Szacuje się, że roczne oszczędności energii, osiągnięte dzięki termomodernizacji, mogą w 2030 roku sięgnąć około 26% zużycia z roku 2013 [9]. Szacowany potencjał możliwości w zakresie oszczędności energii wynikających z termomodernizacji budynków w ramach poszczególnych działań przedstawiono w tabeli 5.

 

 

2017 4 28 4

Tabela 5. Potencjał możliwych oszczędności energii wynikających z poszczególnych działań termomodernizacyjnych

 

 

Możliwe do uzyskania procentowe oszczędności energii w wyniku renowacji lub wymiany okien, a także po modernizacji innych elementów budynku zaprezentowano na rys. 5. Zdjęcie przedstawia dom Frankego w Częstochowie w chwili obecnej.

 

 

2017 4 29 1

Rys. 5. Możliwe oszczędności energii w wyniku renowacji lub wymiany stolarki [10]

 

 

Maksymalne oszczędności można oczywiście uzyskać przy wymianie okien pojedynczo szklonych. Przy współczynniku przenikania ciepła wynoszącym około 6 W/(m2K) możliwe jest uzyskanie 25÷30% oszczędności w skali całego budynku [10].

 

Ważnym problemem wpływającym na intensyfikację strat ciepła przez okna jest sposób ich zamontowanie w murze. Tworzy się tu mostek cieplny o znacznym linowym współczynniku przenikania ciepła, wydatnie zwiększającym wartość całkowitego współczynnika przenikania ciepła dla ścian w stosunku do wartości współczynnika bez liniowych mostków cieplnych. Możliwości obniżenia zużycia energii poprzez obniżenie wartości liniowych współczynników przenikania ciepła przy różnych rodzajach umieszczenia okna w murze dwu i trójwarstwowym przedstawiono na rys. 6.

 

 

2017 4 29 2

Rys. 6. Spadek wartości liniowego współczynnika przenikania ciepła przy różnych sposobach montażu okna w murze [11]

 

 

Podsumowanie

 

Stolarka okienna jest z jednej strony słabym miejscem w okrywie budynków pod względem izolacyjności cieplnej, z drugiej zaś niezbędnym jej komponentem zapewniającym oświetlenie i nasłonecznienie wnętrz, wymianę powietrza w budynkach z wentylacją grawitacyjną, a także kontakt wzrokowy z otaczającym środowiskiem. Stwarza ona wrażenie powiększenia przestrzeni wewnętrznej i poczucie łączności z otaczającym światem. Okna będące w sezonie grzewczym nie tylko źródłem strat, ale i zysków ciepła spełniają niezwykle ważną funkcję nie tylko użytkową, ale i estetyczną nadając odpowiedni charakter elewacji budynku. Podniesienie izolacyjności termicznej stolarki w budynkach zabytkowych, choć niesie ze sobą szereg ograniczeń prawnych i wymaga sporych nakładów finansowych może być jednym z ważnych elementów podniesienia ich efektywności energetycznej, a co za tym idzie redukcji kosztów eksploatacji.

 

 

dr inż. Anna Lis
Politechnika Częstochowska

 

 

Literatura

1. Ustawa z dnia 23 lipca 2003 r. o ochronie zabytków i opiece nad zabytkami (DzU z 2003 r., nr 162, poz. 1568 ze zmianami, tekst jednolity DzU z 2014 r., poz. 1446).

2. Wykaz zabytków nieruchomych wpisanych do rejestru zabytków - stan na 31 grudnia 2016 r., Narodowy Instytut Dziedzictwa, Warszawa 2016

3. Gospodarka mieszkaniowa w 2015 r., Informacje i opracowania statystyczne, GUS, Warszawa 2016

4. Zamieszkane budynki. Narodowy Spis Powszechny Ludności i Mieszkań, GUS, Warszawa 2013

5. Raport o stanie zabytków. Departament Ochrony Zabytków. Warszawa 2013

6. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (tekst jednolity Dz.U. z 2015 r., poz. 1422).

7. PN-EN ISO 10077-1:2007 Cieplne właściwości użytkowe okien, drzwi i żaluzji. Obliczanie współczynnika przenikania ciepła. Część 1: Postanowienia ogólne.

8. Materiały reklamowe firmy Schüco, www.schueco.com

9. Guła A. i in.: Strategia modernizacji budynków. Mapa drogowa 2050. Instytut Ekonomii Środowiska, Kraków 2014

10. Geryło R., Żurawski J.: Techniczne możliwości poprawy efektywności energetycznej budynków historycznych. Wprowadzenie. W: Materiały Konferencji Naukowo-Technicznej 11. Dni Oszczędzania Energii, Poprawa efektywności energetycznej budynków objętych ochroną konserwatorską. Dolnośląska Agencja Energii i Środowiska, Wrocław 2014.

11. PN-EN ISO 14683:2008 Mostki cieplne w budynkach. Liniowy współczynnik przenikania ciepła. Metody uproszczone i wartości orientacyjne.

 

 

Całość artykułu w wydaniu drukowanym i elektronicznym 
Inne artykuły o podobnej tematyce patrz Serwisy Tematyczne 
Więcej informacji: Świat Szkła 04/2017

 

 

 

 

01 chik