Aktualne wydanie

2019 12 okladka

       Świat Szkła 12/2019

 

User Menu

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

heroal 2018 Banner C50VSZ 750x150 PL mit-Rahmen1 

baner szklo budowlane

 

20190820-BANNIERE-HALIO-750x100-1D-PL

 

wlasna-instrukcja ift--baner do newslet-2019

 LiSEC SS Konfig 480x120

 

budma 2020 - 480x120

 

Efektywność energetyczna w modułowych konstrukcjach okiennych
Data dodania: 27.04.13

Efektywność energetyczna oznacza niskie zużycie paliwa i wysoką efektywność w zapewnianiu określonych potrzeb, np. komfortu cieplnego w pomieszczeniach. Jest więc naturalne, że efektywność energetyczna okien jest często związana z ich izolacją termiczną. Natomiast izolacja cieplna budynków opiera się na podstawowych wymaganiach odnoszących się do odpowiedniego ich eksploatowania.

 

25-fot1

 Rys. 1.

 

Efektywność energetyczna jest tożsama z izolacyjnością termiczną?
Wymóg utrzymania „higienicznego” klimatu w pomieszczeniach ma na celu ochronę zdrowia mieszkańców oraz oszczędność energii zużywanej do ogrzewania lub chłodzenia [8].


To oznacza również zapobieganie niekontrolowanej utracie ciepła i powstawania kondensatu pary wodnej na powierzchni i wewnątrz przegród budowlanych, jak również do utrzymania innych kryteriów gwarantujących komfort. Znajduje to odzwierciedlenie w normie DIN 4108-2, która zawiera przepisy dotyczące minimalnej izolacji termicznej budynków w Niemczech.


Ogólnym parametrem określającym właściwości cieplne okna jest współczynnik przenikania ciepła UW. Wartość współczynnika U odgrywa coraz ważniejszą rolę w rozwoju nowych i innowacyjnych projektów okien. Z tego powodu, przenikalność termiczną Uf ram okiennych określono jako podstawowy parametr uwzględniany przy projektowaniu nowych typoszeregów okien. Ponadto, wartość U, rozpoznawalna przez inwestorów i ostatecznych użytkowników, jest im pomocna dla oceny jakości produktu.


Czy jednak wartość U naprawdę może być traktowana jako jedyny parametr do ostatecznej oceny okna w zakresie izolacyjności termicznej i efektywności energetycznej? Niniejszy artykuł precyzuje i ocenia wszystkie parametry cieplne, które z obecnej i przyszłej perspektywy, powinny być brane pod uwagę przy określaniu izolacji termicznej zgodnie z normą DIN 4108 oraz definicją efektywności energetycznej.

 

25-fot2

Rys. 2.


Wszystko o parametrach
Jakość izolacyjności termicznej okna jest oceniana poprzez obliczenie ilości ciepła przenikającego przez poszczególne elementy okna, strat ciepła w wyniku wentylacji oraz wszelkich pasywnych zysków z energii słonecznej. Norma produktowa EN 14351-1 [15] dla okien określa, jak te charakterystyczne parametry należy zbadać i sklasyfikować, aby móc umieścić dany produkt na rynku europejskim z oznakowaniem CE.

 

25-fot3

Rys. 3.


(...)

 

Straty ciepła przez przewodzenie
Straty ciepła przez okno w wyniku przewodzenia zależą od przenikania ciepła przez poszczególne jego części, takie jak ramy okienne, szyby i ramki dystansowe oraz od wielkości okna (rys. 1). Wartość UW można ustalić na podstawie tabel, przez pomiar za pomocą metody skrzynki grzejnej „hot-box” lub w wyniku obliczeń (rys. 2).


Współczynnik przenikania ciepła dla ram okiennych, tj. Uf, można ustalić za pomocą dwuwymiarowej symulacji przy zastosowaniu metody elementów skończonych (MES) [10]. Norma EN ISO 10077-2, która podaje podstawowe zasady obliczeń, została w ostatnio zmieniona.

W ramach tej aktualizacji, zostały określone jasne zasady sposobu określenia przewodności materiałów i konieczność wykorzystania do tego symulacji MES:
- tabelaryczne wartości wymienione w EN ISO 10077-2 lub EN ISO 10456,
- wartości, które zostały określone zgodnie z odpowiednimi normami produktowymi (np. dla materiałów izolacyjnych),
- krajowe/międzynarodowe aprobaty techniczne,
- pomiar przewodności cieplnej przy użyciu odpowiednich procedur.

 

25-fot4

Rys. 4.

 

Wyniki pomiarów cieplnych przewodności są stosowane tylko w przypadku braku tabelarycznych wartości lub metodyki określonej w normach lub aprobatach technicznych, odpowiednich dla danego produktu lub materiału. Procedurę tę zaproponowano, aby zapobiec stosowaniu różnych wartości przewodności cieplnej dla znanych, standardowych materiałów w obliczeniach przewodności cieplnej całego wyrobu.

 

Podczas wykonywania pomiarów jest również konieczne zapewnienie, że badane materiały są reprezentatywne dla całej produkcji i żadne efekty uboczne (np. starzenie się materiałów) nie wpływają na wynik. Należy przeprowadzić co najmniej trzy pomiary, z których tzw. zadeklarowana wartość powinna być określona przy użyciu metod statystycznych, określonych w normie ISO 10456.


Jeśli jest dostępny tylko jeden pomiar, obliczeniowa przewodność cieplna powinna być pomnożona przez współczynnik 1,25.


Metoda obliczeniowa określona w EN ISO 10077-2 jest alternatywą dla metody badawczej opisanej w normie EN 12412-2 (metoda skrzynki grzejnej „hot box”) [13]. W przypadkach, gdy nie są dostępne dane fizyczne lub geometryczne, lub badana próbka ma skomplikowane kształty geometryczne – stosowana jest metoda hot-box.

 

25-fot5

Rys. 5.

 


Zgodnie z normą EN 1279-5 [7], współczynnik przenikania ciepła Ug dla szyb należy określić na podstawie obliczeń, zgodnie z normą EN 673 [5]. W przypadkach, w których nie jest to możliwe, aby obliczyć współczynnik przenikania ciepła, należy go określić przez badania zgodnie z EN 674 i EN 675. W celu obliczenia wartości Ug, potrzebne są wartości następujących parametrów: nominalna grubość tafli szkła, nominalna odległość między szybami, współczynnik emisyjności ε (który jest dostarczany przez producenta szkła), stężenie nominalne gazu cio lub końcowe stężenie gazu cif (patrz EN 1279-3 – rys. 4). Alternatywnie, można stosować wartości Ug z Tabeli C.2 wg normy EN ISO 10077-1 [9]. Zwykle wartości Ug są przekazywane przez producentów szyb zespolonych. Należy podkreślić, że ostatnio nastąpił niesamowity postęp w polepszaniu izolacyjności termicznej szyb zespolonych rys. 3.


Liniowy współczynnik przenikania ciepła Ψ dla ramek dystansowych, można wziąć z tabel E.1 i E.2 z normy EN ISO 10077-1 [9]. Wartości liniowego współczynnika przenikania ciepła Ψ w przypadku najnowszych, energooszczędnych ramek mogą być również ustalone zgodnie z normą EN ISO 10077-2.

W celu ułatwienia porównywania różnych systemów dystansowych oraz uwzględniania złożonych kształtów geometrycznych Instytut IFT Rosenheim, we współpracy z producentami, opracowała wytyczne IFT WA-08. Niniejsze wytyczne określają zasady obliczania wartości liniowego współczynnika przenikania ciepła oraz obliczeń lub pomiarów współczynnika przewodnictwa ciepła λeq,2B .

 

25-fot6

Rys. 6.


Straty ciepła w wyniku wentylacji
Straty ciepła spowodowane infiltracją mogą być określone przy pomocy współczynnika infiltracji powietrza a. W regulacjach obejmujących metody badań opublikowanych w 1964 r. przez Stowarzyszenie Quality Association for Windows zdefiniowano wartości graniczne dla współczynnika przenikalności okien.


Wartości te były:
a ≤ 1,0 m3 / hm dla okien z uszczelkami,
a ≤ 2,0 m3 / hm dla okien bez uszczelek.
Później te wartości zostały również przyjęte do odpowiednich norm (DIN 18055). Na oznakowanie CE zgodnie z normą EN 14351-1 produktu, są wymagane dwa testy szczelności (przy dodatnim i ujemnym ciśnieniu) zgodnie z normą EN 1026 [6]. W tych badaniach określa się ilość powietrza w stosunku do ciśnienia próbnego, długości styków i powierzchni całego elementu. Przepuszczalność powietrza w ten sposób określa się jako wartość wyrażona Q100.Wyniki powinny być klasyfikowane zgodnie z normą EN 12207 [12].

 

 

25-fot7

Rys. 7.

 


Zyski z energii słonecznej
Zyski z energii słonecznej przenikającej przez szybę z okna mogą być wyrażone w odniesieniu do całkowitej przepuszczalności energii g. Wartość g jest sumą bezpośredniej transmisji promieniowania słonecznego i transmisji wtórnej ciepła zaabsorbowanego przez szyby i uwalnianego następnie do wnętrza. Przepuszczalność światła widzialnego oznacza przepuszczalność promieniowania widzialnego z zakresu długości fali 380 nm do 780 nm.


Norma produktowa dla okien, EN 14351-1, określa, że łączna przepuszczalności energii słonecznej g i przepuszczalność światła przez taflę z przezroczystego szkła, powinna być określana zgodnie z normą EN 410 [4] lub, jeżeli dotyczy, EN 13363-1 i EN 13363-2 (metoda referencyjna).


Należy pamiętać, że pożądane są zyski słoneczne w zimie, ale mogą one powodować nadmierny wzrost temperatury wewnętrznej w lecie. Odpowiednie środki, takie jak zewnętrzne osłony przeciwsłoneczne (wartość Fc), są niezbędne w celu ochrony wnętrza przed nadmiernym przegrzewaniem.

 

Ustalenie bilansu energetycznego

Wpływ okien na efektywność energetyczną budynków nadal jest uważany za priorytetowy, zarówno w nowych projektach, jak też w projektach modernizacyjnych. Aby móc realnie ocenić wpływ okien, potrzebujemy wystarczająco precyzyjnych metod badań i procedur dla określenia wartości ważnych parametrów dla poszczególnych elementów składowych okna.

 

Poszczególne parametry, takie jak wartości U i g, czy klasy szczelności, nie są wystarczająco zrozumiałe dla inwestora, ponieważ wzajemne zależności między różnymi parametrami nie są łatwo dostrzegalne. Stosunek strat energii do zysków zależy nie tylko od konstrukcji okna (powierzchni i rodzaju przeszklenia), ale również na pozycji okna w budynku i zewnętrznych warunków klimatycznych.


W przeszłości straty energii były rekompensowane przez zyski energii i wynik podany jako równoważny współczynnik przenikania ciepła U w,eq = Uw – g.SF [2] (rys. 6). Jak pokazano powyżej, okna podlegają interakcji wielu czynników i nie mogą w związku z tym być scharakteryzowane wyłącznie przez wartości U i g. Obecnie opracowano dodatkowe metody, które mogą być użyte do obliczenia sprawności energetycznej okna w całościowy sposób.


W celu skoordynowania wspólnego podejścia krajów Unii Europejskiej, jest konieczne określenie zunifikowanych metod na bazie podstawowego dokumentu jakim jest norma ISO 18292 [17]. Dyrektywa Europejska [3] w części dotyczącej charakterystyki energetycznej budynków stanowi ocenę elementów, które są istotne dla zużycia energii (np. okien), w tym przeciwsłonecznych urządzeń zacieniających.

 

Oznaczenie i klasyfikacja uwzględnia efektywność energetyczną okna w zimie (ogrzewanie i „słoneczne zyski”) i latem (unikanie przegrzania pomieszczeń przez stosowanie przeciwsłonecznych urządzeń zacieniających) oraz zapewnienie odpowiedniej ilości naturalnego oświetlenia (światła słonecznego).


Przykładowe obliczenia pokazano w Tabeli 2. Instytut IFT Rosenheim opracował program komputerowy dostępny on-line do praktycznego zastosowania przez producentów okien, który umożliwia przeprowadzenie obliczeń i otrzymanie etykiety energetycznej w sposób przyjazny dla użytkownika (rys. 5).

 

Artykuł powstał na podstawie wykładu wygłoszonego na International Rosenheim Window & Facade Conference 2012. Pełna, oryginalna wersja wykładu dostępna na stronie www.ift-rosenheim.de

 

inż. Manuel Demel
ift Rosenheim

 


Literatura
Sieberath Ulrich; Niemöller Christian; Comment on EN 14351-1 Windows and Doors with supplements (Amendment) A1:2010, product standard, performance characteristics, 2nd updated and extended issue ift Rosenheim, December 2010.
Directive on thermal insulation of buildings for the purpose of energy conservation (Heat Insulation Ordinance) dated 16 August 1994
DIRECTIVE 2010/30/EU OF THE EUROPEAN PARLIAMENT AND THE COUNCIL of 19 May 2010 on declaring the use of energy and other resources through products relevant for the consumption of energy, using uniform labels and product information
EN 410:2013 Szkło w budownictwie – Określanie świetlnych i słonecznych właściwości oszklenia
EN 673:2011 Szkło w budownictwie – Określenie współczynnika przenikania ciepła (wartość U) – Metoda obliczeniowa
EN 1026:2001 Okna i drzwi – Przepuszczalność powietrza – Metoda badania 
EN 1279-5+A2:2011 Szkło w budownictwie – Izolacyjne szyby zespolone – Część 5: Ocena zgodności
DIN 4108-2:2003 Thermal insulation and energy economy in buildings – Part 2: Minimum requirements to thermal insulation
EN ISO 10077-1:2007/AC:2010 Cieplne właściwości użytkowe okien, drzwi i żaluzji – Obliczanie współczynnika przenikania ciepła – Część 1: Postanowienia ogólne
EN ISO 10077-2:2012/AC:2012 Cieplne właściwości użytkowe okien, drzwi i żaluzji – Obliczanie współczynnika przenikania ciepła – Część 2: Metoda komputerowa dla ram
EN ISO 10456:2009/AC:2010 Materiały i wyroby budowlane – Właściwości cieplno-wilgotnościowe – Tabelaryczne wartości obliczeniowe i procedury określania deklarowanych i obliczeniowych wartości cieplnych
EN 12207:2001 Okna i drzwi – Przepuszczalność powietrza – Klasyfikacja
EN 12412-2:2005 Cieplne właściwości użytkowe okien, drzwi i żaluzji – Określanie współczynnika przenikania ciepła metodą skrzynki grzejnej – Część 2: Ramy
EN ISO 12567-1:2010/AC:2010 Cieplne właściwości użytkowe okien i drzwi – Określanie współczynnika przenikania ciepła metodą skrzynki grzejnej – Część 1: Kompletne okna i drzwi
EN 14351-1+A1:2010/Ap2:2012 Okna i drzwi – Norma wyrobu, właściwości eksploatacyjne – Część 1: Okna i drzwi zewnętrzne
bez właściwości dotyczących odporności ogniowej i/lub dymoszczelności
EN ISO 14438:2005 Szkło w budownictwie – Określenie wartości bilansu energetycznego – Metoda obliczeniowa
ISO 18292:2011/Cor.1:2012(E) Energy performance of fenestration systems for residential buildings – Calculation procedure

 

 

Całość artykułu w wydaniu drukowanym i elektronicznym 

inne artykuły o podobnej tematyce patrz Serwisy Tematyczne

więcej informacj: Świat Szkła 3/2013

 

 

 

 

 

01 chik
01 chik