Termicznie zoptymalizowane profile dystansowe TGI® Spacer zwiększają efektywność energetyczną szyb zespolonych, umożliwiając lepszą izolacyjność termiczną okien i drzwi.
Okna a energooszczędność
W celu ochrony środowiska i zasobów naturalnych zaostrzono wymogi dotyczące energooszczędnego budowania. Ważnym założeniem dla zmniejszenia zużycia energii cieplnej budynków jest zastosowanie okien i drzwi z dobrą izolacją cieplną.
Znaczące dla efektywności energetycznej tych elementów budowlanych są współczynniki przenikania ciepła (wartość U) materiału ramowego i szyb izolacyjnych oraz przenikania ciepła w zakresie systemu szyb zespolonych.
Biorąc pod uwagę coraz bardziej rygorystyczne wymogi prawne dotyczące izolacyjności budynków, w ostatnich latach systematycznie doskonalono wydajność izolacyjną szyb zespolonych. Można to odczytać na przykładzie drastycznie obniżonych wartości U. Pod koniec lat 70. ub. w. wartość Ug niepowlekanej szyby zespolonej wynosiła jeszcze 3,0 W/m2K.
Obecnie dzięki zoptymalizowanym powłokom izolacji cieplnej oraz wypełnieniom gazowym (gazem szlachetnym) w przypadku jednokomorowej szyby zespolonej osiągnięto wartości Ug wynoszące ok. 1,0 W/m2K, a w przypadku nowoczesnych dwukomorowych szyb zespolonych wartość ta obniża się jeszcze do 0,5 W/m2K.
Równolegle do szyby zespolonej sukcesywnie doskonalono także materiały ramowe. Ale im lepsza izolacja ramy i szkła, tym mocniej zaznacza się klasyczny profil dystansowy z aluminium w łączeniu szyby zespolonej jako słaby punkt cieplny. Jest on mostkiem termicznym, przez który ucieka cenna energia cieplna. Aby zmniejszyć ten efekt, używane są obecnie coraz częściej systemy profili dystansowych z materiałów, których przewodnictwo cieplne jest znacznie niższe niż tych z aluminium.
Strata ciepła poprzez ramkę szyb zespolonych została znacznie zmniejszona dzięki nowej generacji profili dystansowych. Jeżeli nie zostaje osiągnięte określone przewodnictwo cieplne, ramka szyb zespolonych oznaczona zostaje jako „ciepła ramka dystansowa” (warm edge). Standardowe profile aluminiowe nie są w stanie osiągnąć takiego poziomu.
Oddziaływanie ramek dystansowych szyb zespolonych
Przez zastosowanie termicznie zoptymalizowanych systemów profili dystansowych TGI® Spacer można udoskonalić izolację termiczną okna w porównaniu z tradycyjną wersją aluminiową (w przypadku takiej samej budowy okna) o ok. 0,1-0,2.
Rachunkowo przewodzenie ciepła ramek dystansowych szyb zespolonych przedstawione jest jako liniowy współczynnik przenikania ciepła za pomocą greckiej litery ψ (psi).
Wartość dotycząca długości krawędzi szyby oznacza strumień ciepła, który jest spowodowany przez współdziałanie profilu ramy i krawędzi szyby zespolonej, łącznie z oddziaływaniem ramek dystansowych. Przy ustalaniu współczynnika przenikania ciepła (wartość Uw) dla okna, zgodnie z normą EN ISO 10077, współczynnik przenikania ciepła odnoszący się do długości ψ, oprócz wartości U dla szyby (Ug) i konstrukcji ramy (Uf ), przechodzi w proces obliczeniowy. Jednostka miary W/mK dla wartości psi wskazuje ilość utraty energii na metr długości krawędzi oraz na stopień różnicy temperatury.
Małe wartości psi oznaczają niewielką utratę ciepła w ramce dystansowej szyb zespolonych. Porównanie pokazuje różnicę: w przypadku standardowych okien PVC z jednokomorową szybą zespoloną oraz aluminiową ramką dystansową wartość psi wynosi ok. 0,066 W/ mK. Ta sama konstrukcja z „ciepłą ramką dystansową“ TGI® Spacer osiąga wartość psi do 0,033 W/mK.
Wartość psi nie jest wartością stałą. Ustalana jest indywidualnie na podstawie zastosowanej jakości ramy i szkła dla każdej przekładki szyb zespolonych oddzielnie. Zgodnie z europejskimi standardami wartość jest odczytywana, obliczana i mierzona z tabeli. Istotne są następujące normy:
- EN ISO 10077-1: metoda odczytywania z tabeli
- EN ISO 10077-2: obliczanie elementów skończonych
- EN 12412-2: pomiar Przewodnictwo cieplne materiału
Norma EN ISO 10077 rozróżnia tradycyjne profile dystansowe z aluminium lub stali i termicznie udoskonalone profile dystansowe. Obliczana jest wydajność ramki dystansowej szyby zespolonej z zastosowaniem wzoru Σ (d x ~). Przy tym parametr „d“ dla grubości materiału jest równoległy do głównego kierunku przepływu ciepła a „~“ dla jego przewodzenia ciepła w W/mK. W celu klasyfikacji jako termicznie udoskonalona ramka dystansowa zgodnie z normą EN ISO 10077, obliczana wartość musi wynosić ≤ 0,007 W/mK.
Znaczące dla wydajności cieplnej ramki dystansowej szyby zespolonej jest, oprócz jego geometrii, jego wartość λ (wartość lambda). Wartość podana w jednostce miary W/mK określa przewodność cieplną materiału budowlanego. Obowiązuje zasada: im niższa wartość λ, tym lepsza izolacja cieplna materiału.
W porównaniu do aluminium (160 W/mK zgodniez EN ISO 10077-2) stal szlachetna z parametrem 15 W/mK (zgodnie z EN ISO 10088-1) daje już wyraźnie lepszą izolację termiczną. Wyraźnie niższa jest też wartość λ tworzywa sztucznego – polipropylenu. Na podstawie własnych pomiarów szacuje go producent profili dystansowych Technoform Glass Insulation GmbH (TGI) na 0,193 W/mK.
Po zastosowaniu wyznaczonego wzoru obliczeniowego dla ramki TGI® Spacer (kombinacja materiału stal szlachetna/polipropylen) otrzymujemy wartość wynoszącą 0,0018 W/mK, dla ramki dystansowej ze stali szlachetnej o grubości 0,20 mm wartość wynoszącą 0,0068 W/mK oraz dla tradycyjnej ramki dystansowej z aluminium (0,35 mm) wartość 0,1120 W/mK. Tym samym system aluminiowy znajduje się znacznie powyżej wymaganej granicy 0,007 W/mK.
Nowa generacja profili dystansowych
Współczesny rynek oferuje szereg różnych systemów ramek spełniających kryteria „ciepłej ramki”. Oprócz profili ze stali szlachetnej, różnych kombinacji tworzyw sztucznych oraz struktury pianki silikonowej stosowane są także termoplastyczne ramki z poliizobutylenu.
Optymalną wydajność można osiągnąć także za pomocą kombinacji materiałów. TGI w przypadku ramki TGI® Spacer stawia na stal szlachetną oraz wysokoizolacyjne tworzywo sztuczne polipropylenu. Doskonała symbioza obu tych materiałów zapewnia wysoką stabilność oraz gęstość dyfuzyjną i gwarantuje niewielki transfer ciepła przez profil szyb zespolonych.
Oprócz termicznych zalet systemu TGI® Spacer wymienić można także dobrą podatność na obróbkę oraz wolumen inwestycyjny dla stosowania – ważne kryteria dla producentów szyb zespolonych. Podczas gdy, na przykład, dla systemów termo-plastycznych potrzebne są specjalne maszyny, przestawienie z ramki aluminiowej na ramkę TGI® Spacer może nastąpić bez znaczących zmian w ustawieniach giętarki i zasypywarki.
Zalety stosowania „ciepłej ramki” TGI® Spacer
„Ciepła ramka” TGI® Spacer znacznie poprawia izolację cieplną ramki dystansowej szyb zespolonych i zapobiega w ten sposób wychłodzeniu wewnętrznej strony wypełnień szklanych. Większa temperatura powierzchni redukuje wyraźnie spadek zimnego powietrza.
Cyrkulacja powietrza w pobliżu okna, powstająca przez różne temperatury powierzchniowe, odczuwana jest w przypadku konwencjonalnej struktury szkła często jako nieprzyjemna.
Kolejnym pozytywnym skutkiem zastosowania „ciepłej ramki” TGI® Spacer jest obniżenie kondensacji wilgotności po wewnętrznej stronie szyb zespolonych. Dzięki udoskonalonej izolacji cieplnej ramki dystansowej w czasie chłodnej pory roku nie powstaje efekt tzw. „zaparowania okien” po wewnętrznej stronie szklanych wypełnień. To zmniejsza ryzyko powstania i rozwoju pleśni oraz poważnego zawilgocenia ramy okiennej.
Wymierne stają się pozytywne właściwości energetyczne „ciepłej ramki” przez mniejsze zużycie energii. Zredukowanie wartości Uw okna o jedną dziesiątą przez zastosowanie „ciepłej ramki” TGI® Spacer odpowiada w przypadku wartości Uw wynoszącej 2,0 W/m2K udoskonaleniu wynoszącemu 5%, w przypadku okien z wysoką izolacją o wartości Uw wynoszącej 1,0 W/m2K potencjał udoskonalenia wzrasta nawet o 10%.
POLVER
Całość artykułu w wydaniu drukowanym i elektronicznym
inne artykuły o podobnej tematyce patrz Serwisy Tematyczne
więcej informacj: Świat Szkła 12/2012
