Aktualne wydanie

SS-10-2018 okladka

20180813-BANNER-160X600-V1-PL-GLASSTECEDG 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

 

 

 konferencja 2018 banner

konferencja 12 kwietnia 2018 1a

baner-2-krzywe

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

 

katalog 2018 a

 RODO

 

konferencja 2018 banner

  

glass2018 480x120  

 lisec SS FastLAne

 

20180817doe12 baner-480-100

 

 

 

Parametry techniczne szyby a jakość energetyczna stolarki
Data dodania: 23.07.15

Stolarka budowlana, a w szczególności okna, pełni wiele różnych funkcji mających wpływ na zużycie energii w budynku. Jakość energetyczna stolarki zależna jest od bardzo wielu czynników. Wybór efektywnej energetycznie i ekonomicznie stolarki budowlanej nie jest zadaniem prostym. Najczęściej oceniamy tego typu przegrody przez wartość współczynnika przenikania ciepła U okna (UW), drzwi lub bram garażowych (UD). Aby prawidłowo ocenić efektywne energetycznie rozwiązania potrzeba określić szereg parametrów składowych stolarki, mających istotny wpływ na efekt końcowy.

 

Do podstawowych parametrów mających wpływ na efektywność energetyczną stolarki budowlanej należą: konstrukcja i geometria stolarki, izolacyjność termiczna profili, szyb, ramki dystansowej, powierzchnia przeszklenia, przepuszczalności energii promieniowania słonecznego, szczelność, sposób mocowania do budynku, zastosowanie osłony termicznej i przeciwsłonecznej wraz ze sterowaniem. 

 

 

2015 07-08 28 1

Rys. 1. Przykładowa etykieta energetyczna

 

 

Ze względu na tak dużą ilość czynników mających wpływ na efekt końcowy niezbędne jest stosowanie wielokryterialnej oceny energetycznej stolarki, ostatecznie opisującej prognozowane, obliczeniowe zużycie energii w standardowym sezonie grzewczym. Wyniki takich analiz powinny być przedstawione w sposób prosty i czytelny, np. w postaci etykiety energetycznej, która w zintegrowany sposób pozwoli oceniać ostatecznie jakość energetyczną stolarki.

 

W niniejszym artykule omówione zostaną zagadnienia związane z wpływem parametrów szyby na jakość energetyczną stolarki. Określenie efektywności energetycznej stolarki okiennej wymaga precyzyjnego określenia parametrów szyby.

 

 

Parametry energetyczne szyby

 

 

Do produkcji okien stosuje się aktualnie szyby zespolone dwu, trzy lub czteroszybowe. Przy wyborze okna najczęściej uwzględniana jest tylko izolacyjność termiczna szyby UG, często mylona z izolacyjnością całego okna. Pomijane są inne parametry, mające wpływ na efektywność energetyczną szyby, a więc i okna. Ważną częścią szyby jest ramka dystansowa znajdująca się w miejscu zespolenia szyb. Nowoczesne, energooszczędne szyby posiadają specjalne powłoki niskoemisyjne, które dodatkowo zmniejszają straty ciepła przez zastaw szybowy, ale mogą mieć też istotny wpływ na inne parametry. 

 

 

2015 07-08 28 2

Rys. 2. Schematyczna budowa szyby zespolonej ( z materiałów firmy Saint-Gobain)

 

 

Efektywność energetyczna stolarki okiennej zależy przede wszystkim od parametrów szyby oraz od:

  • zacienienia konstrukcją budynku, czyli od usytuowania stolarki w przegrodzie oraz od wybrania grubości izolacji termicznej, sposobu montażu. Wymaga indywidualnej analizy projektowej.
  • wielkości powierzchni szyby w oknie, a więc od geometrii okna. Standardowe rozwiązania charakteryzują się wartością 2015 07-08 29 1  i mieszczą się w przedziale od wg = 0,85 do 0,65 (najczęściej 0,7) i mają istotny wpływ na zużycie energii na ogrzewanie, chłodzenie, oświetlenie,
  • współczynnika przepuszczalności światła (light transmission) Lt,
  • współczynnika przepuszczalności energii szyby – gG (solar faktor).

 

 (...)

 

Współczynnik przepuszczalności światła

 

 

Jedną z podstawowych i najstarszych funkcji okna jest zapewnienie odpowiedniej ilości światła dziennego w pomieszczeniach użytkowanych przez ludzi. Prawo budowlane określa minimalną wielkość przegród przeźroczystych w budynkach w następujący sposób: w pomieszczeniu przeznaczonym na pobyt ludzi stosunek powierzchni okien, liczonej w świetle ościeżnic, do powierzchni podłogi powinien wynosić, co najmniej 1: 8 (12,5%), natomiast w innym pomieszczeniu, w którym oświetlenie dzienne jest wymagane ze względów na przeznaczenie – co najmniej 1:12. Zapis ten jest o tyle nieprecyzyjny, że nie określa efektywnej powierzchni przeźroczystej, a jednie powierzchnie w świetle ościeżnic, co przy stosunkowo dużej grubości ocieplenia lub ramy może mieć wypływ na ilość światła dziennego w pomieszczeniu. Okna o dobrej izolacyjności termicznej mogą charakteryzować się stosunkowo dużą powierzchnią nieprzeźroczystą wynoszącą nawet 30-40% powierzchni liczonej w świetle ościeżnic. Efektywna powierzchnia przeźroczysta będzie znacząco mniejsza.

 

Wartość współczynnika przepuszczalności światła Lt wyrażona jest w procentach i oznacza stosunek światła, które przeszło przez szybę do światła docierającego do szyby. Parametr ten może mieć istotny wpływ na zużycie energii na oświetlenie. Zależy od powierzchni szyby, powierzchni pomieszczenia, rozmieszczenia okna w ścianie, zacienienia konstrukcyjnego, zacienienia otoczenia. Uwzględnienie wpływu parametru Lt w bilansie energetycznym okna nie jest możliwe bez znajomości geometrii pomieszczenia, lokalizacji pomieszczenia i okna, zacienienia konstrukcyjnego oraz zacienienia otoczeniem. Dlatego w dalszej części czynnik ten będzie w analizach pominięty. 

 

Należy podkreślić, że im wyższa wartość Lt tym przyjęte rozwiązanie jest energetycznie lepsze, ale i droższe. Opisując w projekcie szyby należ zadbać aby wartość Lt była prawidłowo opisana, zgodnie z oczekiwaniami projektanta. Szyby wielokomorowe będą charakteryzować się niższym współczynnikiem przepuszczalności światła.

 

Wysoka przepuszczalność światła Lt najczęściej wiąże się z dużą przepuszczalności energii promieniowania słonecznego – gG, co ma bardzo duży wpływ na efektywność energetyczną okna.

 

 

Tabela 1. Przykłady szyb i ich właściwości przepuszczalności światła zamieszczono w tabeli poniżej

2015 07-08 29 2

 

 

Wartość współczynnika przepuszczalności energii gG

 

 

Wartość współczynnika przepuszczalności energii gG (solar factor) oznacza ilość całkowitej energii słonecznej przepuszczanej przez szybę (przepuszczanej bezpośrednio i odbitej) do wnętrz pomieszczenia. W Prawie budowlanym określono wartość graniczną całkowitej przepuszczalności energii przez przegrody przeźroczyste. Ograniczenie odnosi się do usytuowania na wschód, południowy wschód, zachód, południowy zachód oraz południe, a określone jest zależnością:

 

g = gG · fC ≤ 0,35

 

gdzie:

gG – współczynnik całkowitej przepuszczalności promieniowania słonecznego dla szklenia,

fC – współczynnik redukcji promieniowania słonecznego ze względu na zastosowanie urządzenia przeciwsłonecznego.

 

Wymagań tych nie stosuje się do przegród przeźroczystych pionowych oraz pod kątem 60° skierowanych na północ, północny zachód, północny wschód oraz przegród przeźroczystych dachowych pod kątem 45° skierowanych na północ.

 

Współczynnik gG należy przyjmować zgodnie z deklarowanymi danymi producenta szyb. W przypadku, gdy jest brak takich danych, w Rozporządzeniu w sprawie warunków technicznych jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie wartości gG można przyjąć zgodnie z tabelą zamieszczoną poniżej.

 

 

Tabela 2.

2015 07-08 29 3

 

Współczynnik całkowitej przepuszczalności promieniowania słonecznego a efektywność energetyczna okna

 

 

Dobrze wykorzystane własności szyby w zakresie przepuszczalności promieniowania słonecznego gG może mieć istotny wpływ na efektywność energetyczną stolarki a także budynku. Na potrzeby artykułu wykonano analizy wpływu wartości gG na jakość energetyczną budynku. Do analiz przyjęto dom jednorodzinny o powierzchni 126 m2 i „typowej” architekturze, niskoenergetyczny, o zapotrzebowaniu na energię użytkową EU = 18,27 kWh/m2rok, uzyskanej przy oknach o UW = 0,9 W/m2K i szybach o gG = 0,62. Obliczenia wykonano następnie dla okien o takim samym UW oraz o gG – 0,5 oraz 0,33. Wyniki obliczeń zamieszczono w tabeli poniżej.

 

 

Tabela 3. Analiza zapotrzebowania na ciepło dla budynku o F=126 m2 i UW = 0,9 W/m2K przy zmiennej wartości gG.

2015 07-08 29 4

 

Zastosowanie szyb o mniejszej wartości gG ma istotny wpływ na pogorszenie charakterystyki energetycznej budynku. Przy gG = 0,5 wzrost EU, EK, i EP wynosi 12% a przy gG = 0,33 aż o 32%. W omawianym przypadku bilansie energetycznym udział chłodzenia był pomijalny dlatego budynek analizowany był w zakresie energii na ogrzewanie. Niezbędne jest szacowanie wpływu przepuszczalności promieniowania słonecznego również w całym sezonie użytkowym. Wyniki analiz mogą być inne dla pomieszczeń ogrzewanych i chłodzonych.

Z tego powodu niezbędne jest wprowadzenie oceny energetycznej stolarki, pomocnej przy podejmowaniu decyzji zarówno dla projektantów oraz inwestorów. Konieczne jest wprowadzenie takiego samego systemu oceny energetycznej dla projektantów i inwestorów będącego etykietowaniem energetycznym stolarki.

Przykład oceny energetycznej stolarki o U= 1,3 W/m2K oraz zmiennej wartości g wykonano na potrzeby artykułu. 

 

Wyniki symulacji przedstawione w tabelach 4 i 5 są teoretyczne. Rzeczywiste parametry szyby: Lt, gG, UG mają wpływ na współczynnik przenikania ciepła okna i nie są liniowe, jak przedstawiono w tabelach 4,5. Dla lepszego, zbliżonego do rzeczywistych wartości wykonano analizy energetyczne dla dwóch grup produktów tak aby spełnić wymagania prawne w zakresie UW≤1,3 W/m2K oraz ≤0,9 W/m2K. Obliczenia współczynnika przenikania ciepła wykonano dla okna o wymiarach 1,48x1,23 m2 oraz dla ramki dystansowej o Ψ=0,04 W/mK. Szczegóły zamieszczono w tabelach poniżej.

 

 

Tabela 4. Teoretyczna analiza wpływu gG na jakość energetyczną okna w pomieszczeniach ogrzewanych.

2015 07-08 30 1

 

 

 

Tabela 5. Teoretyczna analiza wpływu gG na jakość energetyczną okna w pomieszczeniach ogrzewanych i chłodzonych.

2015 07-08 30 2

 

 

 

Tabela 6. Analiza wpływu gG na jakość energetyczną okna dla przegród spełniających minimalne wymagania prawne zlokalizowanych w pomieszczeniach ogrzewanych.

2015 07-08 30 3

 

 

 

Powyższe analizy nasuwają następujące wnioski:

  • o jakości energetycznej stolarki nie decyduje jedynie izolacyjność termiczna szyby, a co za tym idzie i okna;
  • okno o najlepszej wartości UW ale o niskiej wartości gG może nie być rozwiązaniem energetycznie i ekonomicznie optymalnym;
  • dobrze, gdy przegrody przeźroczyste charakteryzują się zmienną wartością gG zależną od pory roku oraz od lokalizacji względem stron świata;
  • w okresie letnim, w przypadku występowania konieczności chłodzenia, współczynnik przepuszczalności energii słonecznej gG powinien być niski;
  • optymalna wartość gG zależy od lokalizacji budynku: nasłonecznienia, zacienienia otoczenia, zastosowania dodatkowych urządzeń zacieniających oraz związanych z tym kosztów inwestycyjnych; 
  • w okresie grzewczym wartość gG powinna być jak najwyższa tak, aby umożliwić wykorzystanie darmowej energii słonecznej do ogrzewania pomieszczeń;
  • zastosowanie właściwych rozwiązań narzuca konieczność metodologii oceny energetycznej stosowanej przy etykietowaniu energetycznym stolarki już na etapie projektowania.

 

 

Tabela 7. Analiza wpływu gG na jakość energetyczną okna dla przegród spełniających wymagania Uw ≤ 0,9 W/m2K zlokalizowanych w pomieszczeniach ogrzewanych.

2015 07-08 51 1

 

 

2015 07-08 51 2

 

 

Podsumowanie

 

 

Analiza efektywności energetycznej okien w odniesieniu do parametrów technicznych części przeźroczystych – szyb – jest zadaniem złożonym. Oszacowanie wpływu szyb na jakość energetyczną okna nawet dla projektantów i specjalistów jest zadaniem niełatwym. Wsparciem jest etykietowanie energetyczne stolarki, w którym podawane są wszystkie parametry mające wpływ na jakość energetyczną okna i do którego materiały są do pobrania z: http://www.cieplej.pl/soft/etenstol/setup.exe

 

 

Jerzy Żurawski

Dolnośląska Agencja Energii i Środowiska

 

 

 Całość artykułu w wydaniu drukowanym i elektronicznym 
Inne artykuły o podobnej tematyce patrz Serwisy Tematyczne 
Więcej informacji: Świat Szkła  07-08/2015  
  

 

 

 

 

01 chik
01 chik