Newsletter

Login Form



Czytaj także -

Aktualne wydanie

2017 3 okładka

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

 

* Projektowanie okien w budynku pasywnym. Część 2
Data dodania: 20.06.12

 

Niniejszy artykuł kontynuuje problematykę okien w budynkach pasywnych. Przedstawia on też pokrewną tematykę okien połaciowych, drzwi i systemów fasadowych słupowo-ryglowych.

Okna w budynku pasywnym mają istotny wpływ na koszt realizacji obiektu. Przyczyniają się po powstawania znacznej części dodatkowych kosztów inwestycyjnych, związanych z wprowadzeniem standardu pasywnego. Ograniczenie tych kosztów jest sporym wyzwaniem zarówno dla projektanta, jak i dla wykonawcy. Aby mu sprostać, istotna jest znajomość pewnych właściwości pasywnej stolarki okiennej.

 

Ciekawą i znajdującą praktycznie zastosowanie prawidłowością jest to, że okna o większej powierzchni wypadają korzystniej pod względem ochrony cieplnej od tych o mniejszych wymiarach (fot. 1). Mają one większy udział przeszklenia w powierzchni okna.

Dzięki temu większe są zyski słoneczne i lepszy współczynnik Uw. Dlatego też korzystnym rozwiązaniem będzie zastąpienie już na etapie koncepcji kilku małych okien oknami większymi o równoważnej powierzchni. Rozwiązanie to będzie też sporo tańsze, ponieważ w przeliczeniu na 1 m2 produkcja okien o mniejszych wymiarach jest droższa, niż produkcja okien o większych gabarytach.

 

Interesującym – i bardzo często wykorzystywanym u naszych zachodnich sąsiadów rozwiązaniem – jest stosowanie dla części otworów okien nieotwieralnych w standardzie pasywnym. Są one znacznie tańsze od pasywnych okien otwieralnych, ponieważ mają prostszą konstrukcję ze względu na to, że przy ich wytwarzaniu zużywa się mniej materiału. W ich przypadku nie są potrzebne okucia, zawiasy, uszczelki itp. Ogólnie można przyjąć, że na naszym rynku cena 1 m2 okna nieotwieralnego pasywnego odpowiada cenie 1 m2 okna otwieralnego standardowego.

 

Fot. 1. Optymalizacja kosztów poprzez zastosowanie okien o dużych powierzchniach, a dla części kwater - nieotwieralnych. Dom na osiedlu pokazowym w Innsbrucku

 

Fot. 2. Okno przesuwne o parametrach pasywnych na osiedlu pokazowym w Innsbrucku

 

  

Fot. 3. Żaluzje na elewacji szkoły pasywnej w Klaus w Austrii 

 

Co istotne, okna nieotwieralne mają lepsze współczynniki izolacyjne niż ich otwieralne odpowiedniki. Ich rama jest w większości przypadków cieńsza, co zwiększa procentowy udział przeszklenia, a tym samym wielkość zysków solarnych. W przypadku tego typu okien istotne jest zapewnienie do nich dostępu od zewnątrz, tak aby możliwe było ich umycie. Okna takie można z powodzeniem zastosować na parterze, gdzie będą dostępne z poziomu terenu bądź z tarasów. Okna takie możemy także zastosować na wyższych kondygnacjach w sąsiedztwie balkonów i loggii.

 

W budynku pasywnym należy unikać okien balkonowych przesuwnych (fot. 2). Przy znacząco wyższej cenie mają one słabszą izolacyjność termiczną oraz niższą szczelność powietrzną niż ich otwieralne odpowiedniki. Tylko nieliczne systemy okien dla domów pasywnych mają wersję przesuwną. W przypadku pozostałych konieczne jest stosowanie okien przesuwnych z systemów o niższych, nieodpowiadających budynkom pasywnym parametrach izolacyjnych.

 

 

Fot. 4-5. Widok i rozwiązanie detalu żaluzji w domu pasywnym

 

Fot. 6. Rolety zewnętrzne ocieniające okna domu kultury w Ludesch w Austrii

 

Fot. 7. Drewniane okiennice w pasywnym budynku wielorodzinnym w Berlinie

 

Cena okien pasywnych
Okna pasywne są na naszym rynku o 50-70% procent droższe niż ich odpowiedniki o parametrach izolacyjnych na poziomie minimum określonego w Warunkach Technicznych. Cena ta w ostatnich latach sukcesywnie spada w związku z pojawianiem się nowych, lepszych i tańszych w produkcji rozwiązań oraz wzrastającej konkurencji między coraz liczniejszymi producentami stolarki.

 

Wyższa cena okna wynika w głównej mierze z kosztu odpowiedniej ramy okiennej. Dodanie trzeciej szyby ma tylko nieznaczny wpływ na końcową cenę produktu. Na rynku niemieckim zazwyczaj jest ona oferowana za darmo lub za niewielką dopłatą. Także na naszym rynku w ostatnim czasie pojawiły się pierwsze oferty, w których trzecia szyba oferowana jest za przysłowiową złotówkę.

 

Fot. 8. Wykorzystanie balkonów i okapów jako elementu ocieniającego w domach pasywnych na osiedlu pokazowym w Innsbrucku

 

 

Fot. 9. Wykorzystanie balkonów i kolektorów słonecznych do ocieniania okien w budynkach szeregowych w Darmstadt

 

Fot. 10. Wykorzystanie ogniw fotowoltaicznych w budynku pasywnym, zwycięzcy konkursu Solar Decathlon w 2007 roku, zrealizowanym przez Uniwersytet Techniczny w Darmstadt

 

Ochrona przed przegrzewaniem w lecie
Duże powierzchnie okien pomagają ogrzać budynek pasywny w zimie, natomiast w lecie mogą powodować przegrzewanie się wnętrza budynku. Dlatego też w projekcie należy przewidzieć odpowiednie rozwiązania zacieniające. Mogą to być aktywne, czyli ruchome systemy ochrony słonecznej, takie jak żaluzje zewnętrzne, rolety, markizy czy okiennice (fot. 3, 4, 5, 6 i 7) lub rozwiązania nieruchome, np. odpowiednio wysunięte okapy dachu czy balkony (fot. 8, 9 i 10).

 

Zimą, gdy słońce jest nisko nad horyzontem, jego promienie pod tymi elementami bez trudu dostają się do wnętrza. Natomiast w lecie, gdy jest ono wyżej, dostęp jego promieni do wnętrza zostaje skutecznie odcięty (fot. 11). Tego typu bierne rozwiązania są najefektywniejsze pod względem kosztów. Jeżeli okazują się one niewystarczające, należy zastosować markizy lub rolety.

 

Najlepiej sterowane automatycznie, tak aby mogły jak najszybciej reagować na warunki atmosferyczne. Odcięcie nadmiernych zysków termicznych w lecie jest istotne dla utrzymania we wnętrzu budynku pasywnego komfortowych temperatur tylko i wyłącznie za pomocą biernych sposobów chłodzenia np.: poprzez wietrzenie nocne, wykorzystanie gruntowego wymiennika ciepła bez konieczności stosowania aktywnych systemów chłodzenia, takich jak klimatyzacja. Jako górną granicę komfortu termicznego przyjmuje się 25°C.

 

Do szacowania częstości występowania temperatur powyżej tego poziomu służy pakiet PHPP. Zawiera on moduł pozwalający przewidzieć zachowanie budynku w okresie lata oraz dobrać odpowiednie rozwiązania zacieniające okna.

 

Fot. 11. Schemat wykorzystania okapu do zacieniania okien w okresie letnim

 

Fot. 12. Okna połaciowe w damach pasywnych w Gdańsku

 

 

Fot. 13-14. Elewacja w systemie słupowo-ryglowym w budynku we Frankfurcie w widoku z zewnątrz i od środka

 


Okna połaciowe w budynkach pasywnych
W przypadku okien połaciowych występują dwa istotne czynniki ograniczające znacząco możliwość ich stosowania (fot. 12). Szyba zorientowana w kierunku innym niż pionowy odznacza się niższą izolacyjnością cieplną. Im bliżej poziomu tym gorsza izolacyjność, co wynika ze zwiększonej wymiany ciepła na skutek konwekcji w gazie wypełniającym przestrzeń w komorach pomiędzy szybami.

 

Producenci okien połaciowych starają się przeciwdziałać temu zjawisku stosując zestawy szybowe o wysokich parametrach izolacyjnych np. z wykorzystaniem próżni jako izolatora lub poczwórnym przeszkleniem. Kolejną przeszkodą w zastosowaniu tego rozwiązania jest problem z odpowiednim, zapobiegającym mostkom termicznym, montażem okna w połaci dachu. Okno połaciowe nie może zostać zamontowane w warstwie termoizolacji tak jak zwykłe okno, ponieważ jest ono wysunięte wysoko ponad poszycie dachu.

 

Dla zmniejszenia mostka stosuje się specjalne opaski montażowe z materiałów termoizolacyjnych, które pozwalają zredukować mostek termiczny w miejscu montażu okna w dachu do poziomu 0,07-0,10 W/mK, co i tak jest poziomem 7-10-krotnie wyższym niż w przypadku montażu pasywnego okna konwencjonalnego.

 

Na rynku dostępne są pojedyncze modele okien połaciowych o parametrach izolacyjnych zbliżonych do wymogów dla budownictwa pasywnego. Jednak nawet jeśli zamontuje się je z użyciem ciepłej ramki, nie będzie możliwe uzyskanie parametrów takich, jak dla okna zwykłego ścianie. Z tego względu nawet dla lokalizacji południowych uzyskanie przewagi zysków nad stratami dla tego typu okien jest trudniejsze niż w przypadku przeszkleń pionowych. Z powyższych powodów raczej unika się stosowania okien połaciowych w budynkach pasywnych.

 

Także w domu z poddaszem użytkowym, gdzie naturalne mogłoby się wydawać ich użycie, lepiej jest zastosować lukarny. Zalecałbym użycie okien połaciowych tylko w miejscu, gdzie nie jest możliwe użycie przeszkleń pionowych. Istotnym czynnikiem w przypadku okien połaciowych o wysokich parametrach izolacyjnych jest ich cena, która jest o 180-200% wyższa od ceny zwykłych okien połaciowych. Do tego dochodzi jeszcze koszt opaski montażowej.

 

Systemy fasadowe słupowo-ryglowe
W budynkach użyteczności publicznej pojawia się potrzeba przeszklenia większych powierzchni fasad podyktowana czy to względami funkcjonalnymi, czy też estetycznymi. Kilka lat temu pojawiły rozwiązania techniczne umożliwiające realizację takich projektów, co ciekawe znacząco nie odbiegają one wyglądem od tradycyjnych, często wykorzystywanych systemów  słupowo-ryglowych (fot. 13, 14 i 15).

 

W ich przypadku stosuje się oczywiście przeszklenie trójszybowe o odpowiednich dla budynku pasywnego parametrach izolacyjnych. Inna jest też przekładka izolacyjna pomiędzy zestawami szybowymi (fot. 20-21) oraz elementy je podtrzymujące. Mają one lepsze parametry izolacyjne. Cała reszta, czyli elementy konstrukcyjne słupów, rygle, nakładki zewnętrzne czy też uszczelki, są identyczne jak w zwykłych rozwiązaniach. Dzięki temu wzrost ceny nie jest tak znaczący jak w przypadku okien. Systemy słupowo-ryglowe dla budynków pasywnych nie są tak licznie reprezentowane jak okna, jednakże są już one dostępne na naszym rynku.

 

Fot. 15. Elewacja w systemie słupowo-ryglowym w pasywnym przedszkolu w Innsbrucku w Austrii

 

 

 

 

Fot. 16-19. Przykłady różnych rozwiązań drzwi w budynkach pasywnych 

 

Drzwi o parametrach dla budynków pasywnych
Projektując budynek pasywny należy pamiętać także o doborze odpowiednich parametrów izolacyjnych dla drzwi zewnętrznych (fot. 16-19). Pod względem izolacyjności termicznej wymagania dla drzwi w budynkach pasywnych są na podobnym poziomie jak dla okien. Ich udział w powierzchni przegród zewnętrznych budynku w porównaniu z oknami jest na niższym poziomie. Na odpowiednio niższym poziomie są też straty ciepła przez przenikanie.

 

Niemniej, drzwi mają spore znaczenie dla powodzenia przedsięwzięcia, jakim jest realizacja budynku pasywnego. Na naszym rynku dostępne są dwa typy drzwi: o konstrukcji drewnianej i z PVC. Te pierwsze należą do rozwiązań zdecydowanie droższych, przy czym produkty reprezentowane na rynku pozwalają na ciekawe i różnorodne rozwiązania estetyczne.

 

W przypadku tych drugich możliwości kształtowania ich wyglądu jest zdecydowanie mniej, ale pod względem ekonomicznym jest to rozwiązanie zdecydowanie bardziej dostępne. Projektant budynku pasywnego nie powinien zapominać, że granica kubatury ogrzewanej przebiega często wewnątrz budynku. Przykładowo, gdy w budynku znajduje się garaż nieogrzewany lub ogrzewany do niższych temperatur niż część mieszkalna musi on zostać wydzielony termicznie poprzez zaizolowanie jego ścian. Dotyczy to również drzwi, które będą wbudowane w taką ścianę. Muszą mieć one odpowiednio wysokie parametry izolacyjne, tak jak drzwi wejściowe.

 

 

Fot. 20-21. Przekrój przez element systemu słupowo-ryglowego FWT 50-1 HA E plus firmy Esco, il. ESCO

 

 

Fot. 22. Certyfikat komponentu dla budynków pasywnych dla sytemu fasadowego Esco wystawiony przez Instytut Budownictwa Pasywnego w Darmstadt, il. ESCO 

 

Certyfikacja komponentów dla budynków pasywnych
Dla ułatwienia procesu projektowania budynku pasywnego Instytut Budownictwa Pasywnego w Darmstadt wprowadził certyfikację komponentów dla budownictwa pasywnego. Obejmuje ona komponenty budynku pasywnego odgrywające znaczącą rolę w zakresie ochrony cieplnej budynków. Do elementów takich należą między innymi okna, drzwi, ściany słupowo-ryglowe i szyby zespolone.

 

W certyfikacie zawarta jest informacja odnośnie wszystkich istotnych parametrów produktu, w tym wszelkie dane niezbędne do wykonania obliczeń w pakiecie PHPP do projektowania budynków pasywnych, co pozwala na określenie, jaki wpływ na bilans energetyczny będzie miało ich użycie w projekcie. Ponieważ parametry wszystkich produktów obliczone są według identycznych kryteriów, projektant ma możliwość ich łatwego porównania między sobą. Z kolei inwestor ma pewność, że zakupiony produkt na parametry izolacyjne ma określonym poziomie i że np. dobry współczynnik izolacyjności okna Uw nie jest wynikiem „kreatywnych” obliczeń wykonanych dla potrzeb działań marketingowych.

 

Warto jeszcze raz przypomnieć, że w przypadku okien i innych typów stolarki stosowanej w budynkach pasywnych niezwykle ważną rolę odgrywa projektowanie i to już na wstępnych jego etapach. Decyzje podjęte w fazie wstępnej koncepcji mają istotny wpływ na parametry energetyczne budynku oraz koszty jego realizacji. Dlatego też szczególnie istotna jest znajomość tej tematyki.

 

arch. Cezary Sankowski

 

Zdjęcia (oprócz fot. 20-22) pochodzą z archiwum Autora

 

Całość artykułu w wydaniu drukowanym i elektronicznym 

inne artykuły o podobnej tematyce patrz Serwisy Tematyczne

więcej informacj: Świat Szkła 4/2012  

 

 

 

01 chik