Newsletter

Login Form



Czytaj także -

Aktualne wydanie

Okładka SS-11-2017

20170725-edgetech-banner-160x600-polonaisEDG 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

 

 

baner konferencja 12 2017

Wydanie Specjalne

 

Fasady przeszklone termika akustyka odpornosc ogniowa 2016

 

okna pasywne 2015a

 

Fotowoltaika w architekturze okladka

 

20140808Przegrody przeciwpozarowe

 

konstrukcje szklane

 

20140533 Konstrukcje przeszklone 2

 

 

  

FF18 750x150px PL NEUGIERIG

 

 budma750x200

 

 

 

lisec SS FastLAne

 

baner-2-krzywe

 

 

 

Współczesne oblicze okien podwójnych Elementy konstrukcji poprawiające izolację termiczną i zapobiegające kondensacji
Data dodania: 04.05.17

Dyrektywa EBPD 2010/31/UE dotycząca charakterystyki energetycznej budynków wymaga aby do końca 2018 nowe budynki publiczne charakteryzowały się możliwie najniższym zużyciem energii (prawie zero-energetyczne budynki czyli budynki o niemal zerowym zużyciu energii), co będzie implementowane do przepisów krajowych i będzie wprowadzało bardziej rygorystyczne wymagania niż zawarte w EnEV 2016 (regulacje dotyczące oszczędzania energii w Niemczech). Okna podwójne są optymalnym rozwiązaniem dla spełnienia bardziej rygorystycznych wymagań w zarówno w zakresie ochrony przed przegrzewaniem latem jak i izolacji cieplnej w zimie. 

 

Podwójne okna (skrzynkowe) składają się z dwóch ram skrzydeł z przestrzenią powietrzną pomiędzy nimi, w której mogą być umieszczone przeciwsłoneczne akcesoria okienne (rolety, żaluzje). Takie zintegrowanie elementów zacieniających z oknem sprawia, że są one zabezpieczone przed wpływem czynników atmosferycznych. Zaletą w porównaniu do żaluzji umieszczonych wewnątrz szyby zespolonej (w przestrzeni między taflami szkła) jest to, że można łatwo otworzyć skrzydła okienne w celu czyszczenia, konserwacji lub wymiany elementu pełniącego funkcję zacieniającą lub chroniącą przed oślepianiem zbyt intensywnym słońcem. Ponadto, z oknem podwójnym można również zintegrować systemy odnawialnych źródeł energii, na przykład elementy fotowoltaiczne.

 

Podwójne okna są też odpowiednie do zachowania historycznego wzornictwa urbanistycznego, ponieważ wewnętrzne skrzydła zapewniają spełnienie wymagań dotyczące izolacyjności akustycznej i cieplnej, a skrzydła zewnętrzne mogą być wykonane w stylistyce zgodnej z wymaganiami projektowymi, zapewniając zachowanie historycznego wyglądu budynku. To dlatego większość dostawców systemów okiennych oferuje profile do produkcji okien skrzynkowych a możliwość szybkiej produkcji takich okien jest dobrą okazją dla producentów okien do zaoferowania okna o wysokiej efektywności, zintegrowanego z systemami chroniącymi przed zbyt intensywnym słońcem, które są odpowiednie do montażu w wysokiej jakości budynkach użyteczności publicznej lub obiektach komercyjnych.

 

Jednak w przestrzeni pomiędzy dwoma skrzydłami może występować kondensacja pary wodnej, co jest postrzegane przez właścicieli budynków za wadę i często prowadzi do skarg i konfrontacji prawnych. Poniższy artykuł pokazuje korelacje w budynku zarówno w zakresie fizyki budowli, jak i te dotyczące rozwiązań konstrukcyjnych okien i budynku.

 

 

Kondensacja pary wodnej to „naturalne” zjawisko w fizyce budowli

 

Powstawanie kondensatu pary wodnej jest naturalnym zjawiskiem fizycznym, które pojawia się pod wpływem warunków pogodowych, zacienienia, szybkości przepływu wilgotnego powietrza, stopnia zawilgocenia powietrza, czystości powierzchni szklanych, ustawień klimatyzacji pomieszczeń, orientacji względem stron świata, wysokości budynku. Oczywiście duży wpływ ma również konstrukcja okna. Każdy miał do czynienia z podobnym zjawiskiem – jak zaparowane szyby samochodowe lub też pojawienie się szronu na roślinach.

 

Jest to spowodowane ochłodzeniem powierzchni poniżej temperatury punktu rosy, które może wystąpić w wyniku tzw. wychłodzenia nocnego, w przypadku bezchmurnych i chłodnych nocy, kiedy następuje wypromieniowanie ciepła z powierzchni Ziemi w kierunku nieboskłonu. W ten sposób powierzchnie szklane również mogą zostać schłodzone poniżej temperatury powietrza w otoczeniu. Jeśli temperatura punktu rosy zostaje przekroczona, to w procesie roszenia para wodna wytrąca się na powierzchni szyby.

 

Pochylone tafle szyb samochodowych „widzą” duży obszar nieba i schładzane są dość znacznie – to samo dotyczy okien dachowych. Szyby pionowe mniej są narażone na to wychłodzenie, niemniej jednak może ono wystąpić, szczególnie w przypadku „cieplejszych” szyb zespolonych, odznaczających się wyższą izolacyjnością termiczną. Może więc na nich wystąpić skroplenie pary wodnej, a w skrajnych przypadkach nawet pojawienie się cienkiej warstwy lodu na zewnętrznej powierzchni (od strony otoczenia) tafli szklanej. Kondensat w przestrzeni okien skrzynkowych może pojawić się wtedy, gdy wymiana powietrza z otoczeniem zewnętrznym odbywa się stopniowo, a zwłaszcza, gdy od strony pomieszczenia mamy do czynienie z „ciepłą” szybą jedno- lub dwukomorową (przestrzeń wewnątrz okna podwójnego nie jest wówczas „dogrzewana” przez ciepło uciekające z pomieszczenia).

 

 

2017 4 32 2

Rys. 1. Nowoczesne okna z automatycznie otwieranymi skrzydłami do kontrolowanej wentylacji i ze zintegrowanymi elementami do ochrony przeciwsłonecznej, zamontowane w odnowionym budynku biurowym IFT Rosenheim

 

 

W kontekście przepisów i norm, krótkotrwałe występowanie skroplonej pary wodnej jako takie nie jest wadą, ponieważ norma DIN 4108-2 [3] opisuje to następująco w rozdziale 6.1: „Powstawanie kondensatu dopuszczalne jest czasowo i w małych ilościach w oknach, a także konstrukcjach zintegrowanych z oknem, jeśli powierzchnie ich nie wchłaniają wilgoci i jeśli zostaną podjęte odpowiednie środki ostrożności, aby nie dopuścić do kontaktu skroplonej wody z sąsiednimi elementami wykonanymi z materiałów wrażliwych.

 

(...)

 

Tymczasowe i krótkotrwałe pojawienie się kondensatu pary wodnej na szybie (jak też cienkiego lodu w chłodny poranek), a nawet dłuższe jego występowanie w wyniku niekorzystnego klimatu zewnętrznego (np nieruchome powietrze, wysoka wilgotność powietrza, brak promieniowania słonecznego) należy zaakceptować, pod warunkiem, że objęte nim powierzchnie i materiały są odporne na wilgoć, na przykład wykonane z profili aluminiowych. Jednakże nie zawsze jest to do zaakceptowania w odniesieniu do sąsiednich struktur ściennych, w których występują materiały izolacyjne lub elementy drewniane.

 

 

Cechy budowy okna zmniejszające ryzyko kondensacji

 

Krytycznym sezonem dla okien jest okres przejściowy (jesienno-zimowy i zimowo-wiosenny), kiedy wilgotność i temperatura powietrza atmosferycznego podlegają stosunkowo szybkim zmianom. W tym przypadku często nie da się uniknąć występowania skroplonej pary wodnej wewnątrz okna podwójnego. Jednakże, może to być minimalizowane za pomocą elementów konstrukcyjnych, które umożliwią niezbędne wyrównanie ciśnienia pary wodnej wewnątrz okna podwójnego z tym z przestrzeni zewnętrznej.

 

Najprostszym rozwiązaniem jest wykonanie otworów lub szczelin na wszystkich czterech stronach okna, w przyldze pomiędzy skrzydłami zewnętrznymi a ramą okienną. Zalecenia dla wentylacji przestrzeni wewnątrz okna podwójnego (pomiędzy skrzydłami wewnętrznymi i zewnętrznymi) wyszczególniono w tabeli 1. Według normy EN 6946 szczelina powinna mieć ≥1,5 mm na wszystkich czterech bokach okna.

 

W obliczeniach normy EN ISO 10077-1, szczelina na wszystkich czterech bokach okna jest ograniczona do ≤3 mm, w celu uniknięcia niepotrzebnej i zbyt dużej wymiany powietrza ze środka okna podwójnego z zewnętrznym powietrzem atmosferycznym (co może pogarszać izolacyjność termiczną okna).

 

 

2017 4 31 1

Tabela 1. Zalecenia dotyczące wymiarów szczeliny wentylacyjnej dla wentylowania przestrzeni pomiędzy dwoma skrzydłami okna podwójnego

 

 

W przypadku zintegrowanych elementów przeciwsłonecznych, umieszczonych w przestrzeni pomiędzy dwoma skrzydłami okna podwójnego, przestrzeń ta zostaje podgrzana przez absorpcję promieniowania słonecznego.

 

Ciepło powinno być odprowadzane na zewnątrz tak, aby całkowita energia słoneczna przenikająca do pomieszczenia (wartość g) nie spowodowała przegrzewania pomieszczenia, a zbyt wysokie temperatury nie spowodowały nadmiernego nagrzewania się powierzchni profili aluminiowych, co może spowodować ich deformację i doprowadzić do uszkodzenia okien.

 

 

2017 4 30 1

Rys. 2. Zmiany w różnicy temperatur pomiędzy temperaturą powietrza w zewnętrznym otoczeniu a temperaturą powietrza w przestrzeni okna podwójnego, w przypadku zwiększanej izolacji cieplnej szyby zespolonej w skrzydle od strony pomieszczenia

 

 

Funkcjonalność i użyteczność systemu wentylacji w oknie łatwo można sprawdzić przez pomiary kolorymetryczne, w których rejestrowane są wszystkie przepływy energii i ciepła, a temperatura na powierzchni profili okiennych może być mierzona w każdym punkcie.

 

Szczelina na wszystkich czterech bokach jest trudna do zaakceptowania, jeżeli w danym elemencie budowlanym są założone dodatkowe wymagania, takie jak zwiększona izolacyjność akustyczna. Szczeliny można zastąpić wywierconymi otworami i kanalikami o przebiegu labiryntowym, które połączą przestrzeń wewnątrz okna z powietrzem zewnętrznym. Jednakże powoduje to, że nie mogą być stosowane zasady konstrukcyjne, czyli szczeliny konstrukcyjne na przylgach na czterech bokach skrzydła okiennego, umożliwiające otwieranie skrzydeł okna podwójnego.

 

Funkcjonalność układu wyrównywania ciśnienia pary wodnej może być sprawdzana tylko przez badanie wartości punktu rosy przez pomiar temperatury i określanie ciśnienia cząstkowego pary wodnej.

 

Należy natomiast koniecznie uniknąć połączenia przestrzeni wewnątrz skrzyni okna z powietrzem w pomieszczeniu. W celu zapewnienia szczelności funkcjonalnej od strony pomieszczenia, stosowane są dobrze dopasowane, ukryte okucia, które nie przerywają systemu uszczelniającego. Nawet niewielkie nieszczelności mogą prowadzić do uszkodzenia konstrukcji; W związku z tym, funkcjonalność systemu uszczelnienia powinna być sprawdzana w czasie produkcji i montażu. Sprzęt do badań w celu określenia przepuszczalności powietrza jest określony w normie EN 1026:2016-04 Okna i drzwi. Przepuszczalność powietrza.

 

 

2017 4 32 1

Rys. 3. Schemat oceny występowania punktu rosy w oknach podwójnych (zespolonych i skrzynkowych)

 

 

Metoda badania. Pomiar odbywa się z wykorzystaniem klimatycznej komory badawczej, w której funkcja systemu wyrównywania ciśnienia pary zostaje zweryfikowana. Przez pomiar wartości temperatury i wilgotności powietrza w przestrzeni pomiędzy dwoma skrzydłami, można ustalić cząstkowe ciśnienie pary wodnej. Można założyć, że gdy tylko temperatura punktu rosy zostaje przekroczona, zachodzi skraplanie pary wodnej. Zjawisko to jest również zidentyfikowane i udokumentowane w trakcie oceny wizualnej. 

 

 

M.BP. Dipl.-Ing.(FH) Manuel Demel,
ift Rosenheim

 

 

Literatura

[1] Böttcher W., Hartmann H.-J., Schmid J.: Badanie okien zespolonych w celu poprawy ochrony cieplnej i izolacyjności akustycznej, zapewniając jednocześnie pozostałe funkcje, takie jak ochrona przed kondensacją pary wodnej wody, etc. Raport badawczy ift Rosenheim, lipiec 1981

[2] Metody badań kondensacji wody w budynkach. W Wytyczne IFT (WÄR11)Badanie podatności na kondensację elementów budowlanych

[3] DIN 4108-2: 2013-02 Izolacja termiczna i oszczędzanie energii w budynkach. Część 2: Minimalne wymagania do izolacji termicznej.

[4] PN-EN ISO 6946:2008-04 Komponenty budowlane i elementy budynku. Opór cieplny i współczynnik przenikania ciepła. Metoda obliczania

[5] PN-EN ISO 10077-1:2010-05 Cieplne właściwości użytkowe okien, drzwi i żaluzji. Obliczanie współczynnika przenikania ciepła. Część 1: Postanowienia ogólne.

 

 

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

 

 

Czytaj także --

 

 

01 chik