Rozporządzenie EnEV 2009 drastycznie zwiększyło wymagania dotyczące izolacyjności termicznej wymienianych szkła i okien. Dla budynku po renowacji, połączonej z wymianą okien, rozporządzenie EnEV 2009 podaje zmniejszoną maksymalną wartość współczynnika przewodzenia ciepła U dla izolacyjnych szyb zespolonych z 1,5 (zgodną z EnEV 2007) do 1,1 W / (m²K), a dla całego okna od 1,7 do 1,3 W / (m²K).
Wymagania pkt. 3 EnEV muszą obligatoryjnie zostać spełnione w Niemczech, jeżeli całkowita powierzchnia modyfikowanych elementów budowlanych (w tym wypadku szkło i przeszklenie) przekracza 10% odpowiedniej powierzchni budynku wyposażonego w te elementy.
Wymiana szklanych komponentów budowlanych dlatego nie podlega EnEV. W rozporządzeniu EnEV nie określa się też wymagań odnoszących się do szyb specjalnch (np. szyby zespolone o zwiększonej izolacyjności akustycznej) podanych w tabeli 3 załącznika 3.
Właściwości termiczne potrójnych szyb zespolonych
Podwyższone wymagania EnEV 2009/2012 i KfW doprowadziły do zwiększenia zapotrzebowanie na szyby zespolone z wartością współczynnika Ug równą 1,1 W/(m2K) lub niższą. Potrójne szyby zespolone (Ug = 0,7 W/(m2K)) stały się nowym, standardowym rozwiązaniem. Potrójne szyby zespolone wypełnione kryptonem oferują niższą wartość Ug (0,5 W/(m2K)), ale są małe szanse na ich powszechne stosowanie ze względu na wysoką cenę kryptonu.
Oprócz znanej wartości U jako charakterystycznego parametru dla strat ciepła, również należy brać pod uwagę całkowitą przepuszczalność energii (wartość g) przez szybę zespoloną, zgodnie z normą DIN EN 410.
Rys. 1. Maksymalne wielkości współczynnika przewodności cieplnej U, zgodne z Rozporządzeniem EnEV 2009
Przykładowe obliczenia wykazały, że zużycie energii może nawet wzrosnąć w wyniku skupienia się wyłącznie na optymalizacji wartości Ug, ignorując fakt pozyskiwania energii słonecznej. Istnieją jednak ograniczenia w pozyskiwania energii słonecznej, gdyż nadmierne zyski słoneczne będą wymagały instalacji urządzeń zacieniających czyli osłon przeciwsłonecznych, aby chronić wnętrze budynku przed „przegrzaniem”.
Projektowanie budynków i planowanie wnętrz są regulowane w Niemczech przez normy DIN 4108-2 oraz DIN V 18599. W większości przypadków wyniki uzyskane z sumowania prostych ocen elementów budowlanych traktowanych jako samodzielne (nie wpływające na siebie) komponenty nie są wystarczająco wiarygodne. Budynki stały się bardzo złożonymi strukturami.
Rys. 2. Współczynnik Ug w trzyszybowej szybie zespolonej
Dla bardziej precyzyjnej oceny efektywności energetycznej (również od specyficznych czynników) należy wziąć pod uwagę budynek jako całość oraz wszystkie komponenty łącznie, w tym instalacje techniczne (ogrzewanie, wentylacja, chłodzenie). W obecnym standardzie termicznie zoptymalizowanej konstrukcji (KfW 85)1, prawie 50% zapotrzebowania na ciepło jest pokrywane z zysków słonecznych.
1 Standardy energetyczne zostały określone w Niemczech w Rozporządzeniu o Poszanowaniu Energii (Energieeinsparverordnung / EnEV). Normy te stosuje się do nowych budynków. Promowany jest też remont domów, jeśli po remoncie nie przekraczają one specyficznych wymagań energetycznych dla porównywalnego (wzorcowego) domu nowego. KfW (Kreditanstalt für Wiederaufbau – Kredyt Remontowy) określa poziom wsparcia, który określany jest są jako KfW Efektywność Budynku.
W prosty sposób, dane wskazują, w procentach, ile maksymalnego zapotrzebowania energii pierwotnej określonej przez EnEV dom zużywa. Im mniejsze zużycie energii w stosunku do budynku wzorcowego (np. 85) tym większe wsparcie – ponieważ zwykle wymagane są rozległe inwestycje w celu spełnienia wysokich standardów efektywności energetycznej w domu KfW85. Finansowanie jest dostępne dla procesów wymiany okien, izolacji, odnowienia systemu ogrzewania, oświetlenia i wymiana lub montaż systemów wentylacyjnych (przyp. red.).
Tabela 1. Charakterystyczne parametry szyb zespolonych stosowanych obecnie
Właściwości akustyczne potrójnych szyb zespolonych
W wielu przypadkach elementy termoizolacyjne ze szkła muszą spełniać dodatkowe wymagania dotyczące izolacji akustycznej. Pomiary akustyczne przeprowadzone w laboratorium ift Rosenheim pokazały, że, niestety, izolacja akustyczna potrójnej szyby zespolonej nie poprawia się w stosunku do wzrostu jej masy na jednostkę powierzchni szyby.
Fot. 3 Strategia optymalizacji parametrów „Ug” i „g”. Obliczenie wg procedury miesięcznych formularzy wg DIN V 4108-6
Poniższa tabela 2 przedstawia wyniki pomiarów, wykonane przez laboratorium ift Rosenheim. Wskaźniki izolacyjności akustycznej Rw odnoszą się do próbek o wymiarach 1,23x1,48 m, a także bazują na wartościach zestawionych w tabelach w normie EN 14351-1, załącznik B.
Tabela 2. Wskaźniki izolacyjności akustycznej w dwu- i trzyszybowych szybach zespolonych
Bezpieczeństwo i przydatność do użytku
Potrójne szyby zespolone są użyciu od ponad 10 lat i są uważane za techniczniedojrzały produkt.
Ale różnią się od szyb zespolonych w różnych aspektach, które powinny być brane pod uwagę w trakcie ich produkcji:
- Konstrukcja okien, okuć i połączeń ram w narożach, jak również odpowiednio rozmieszczone podkładki mocujące i stabilizujące zestawy szybowe muszą być w stanie przenieść większy ciężar szyby zespolonej.
- Obciążenia klimatyczne działające na potrójne przeszklenie są wyższe, a to może prowadzić do znacznych odkształceń i przemieszczeń w konsekwencji zwiększając obciążenie uszczelnienia krawędziowego.
Obliczanie wpływu obciążeń klimatycznych jest zalecane w szczególności, jeżeli istnieją poważne różnice w wysokości nad poziomem morza pomiędzy miejscem produkcji a miejscem końcowej instalacji (co ma wpływ na ciśnienie powietrza w szybie zespolonej). Odstęp między taflami szkła czyli szerokość przestrzeni międzyszybowej nie powinna przekraczać 12 mm, aby zapobiec zbyt dużemu wzrostowi obciążeń klimatycznych.
- Proces produkcji, w szczególności proces nakładania dwóch ramek dystansowych, może powodować „pionowe przesunięcia” względem siebie poszczególnych tafli szkła, co należy wziąć pod uwagę w czasie stabilizowania zestawu szybowego w ramie okiennej.
- Sumowanie się tolerancji szkła i ramek dystansowych może spowodować przekroczenia dopuszczalnego odkształcenia uszczelek, szczególnie, gdy mamy do czynienia z tzw. szkleniem „na sucho” czyli za pomocą gotowych uszczelek.
Inne wymagania, które muszą spełnić trzyszybowe szyby zespolone, to na przykład zgodność z wymogami bezpieczeństwa Technische Regeln für absturzsichernde Verglasungen (TRAV) (Przepisy techniczne dotyczące przeszkleń stanowiących bariery bezpieczeństwa – czyli chroniących przed upadkiem z wysokości).
Konfiguracje określone w TRAV (tabela 3) pozwalają na prostą kontrolę, ale obejmują one tylko dwuszybowe szyby zespolone. Tabela 3 ułatwia weryfikację konfiguracji, które zostały już poddane badaniu i weryfikacji. Jak dotąd, w tabeli 3 nie uwzględniono potrójnych szyb zespolonych, chociaż zasady techniczne podane w TRAV powinny być też stosowane w konstrukcjach przeszklonych zawierających również takie szyby – w sytuacjach, które obejmują zasady TRAV.
Tabeli 3 można użyć, jeśli zewnętrzna tafla szyby zespolonej jest wykonana z bezpiecznego szkła laminowanego z folią PVB, a szyba wewnętrzna jest wykonana z hartowanego szkła bezpiecznego. Różne warianty potrójnej szyby zespolonej można potraktować jako zgodne z odpowiednimi wymaganiami, jeżeli środkowa tafla szkła wykonana jest również z hartowanego szkła bezpiecznego.
Zakłada się, że ta reguła zostanie włączona do technicznych przepisów budowlanych. Generalnie nie ma powodów, aby ta zasada nie była stosowana nawet już teraz. Jednak we wszystkich innych przypadkach należących do kategorii A (przeszklenia od podłogi do sufitu) oraz w kategorii C1 i C2 z ryglem poziomym przenoszącym obciążenia, odporność na uderzenie konfiguracji szyby zespolonej musi być wykazana na podstawie krajowego certyfikatu technicznego, w badaniach z zastosowaniem testu zderzeniowego z użyciem opadającego wahadłowo „próbnika” zgodnie z punktem 6.2 TRAV.
Zgodnie z informacją w „DIBt Mitteilungen”, Lista Wyrobów Budowlanych w części 2 Załącznik 20 zostanie zmieniona, a wykorzystanie szkła typu float do wykonania wewnętrznej tafli szyby zespolonej będzie dozwolone, o ile umieszczona od strony wewnętrznej tafla szkła ESG w trzyszybowej szybie zespolonej nie pęknie podczas badań na uderzenie „ciałem spadającym wahadłowo”.
Bardziej absorbujące ciepło tafle szkła (np. szkło barwione) nie powinny być stosowane w trzyszybowej szybie zespolonej ze względu na wywoływanie wysokich obciążeń klimatycznych. Nie jest też wskazane korzystanie ze szkła zbrojonego siatką stalową, ponieważ jego mniejsza wytrzymałość na uderzenia stwarza ryzyko pęknięcia szkła. Termoizolacyjne lub przeciwsłoneczne powłoki powinny być umieszczane na pozycjach 2 i 5 szyb zespolonych.
Wyniki badań zostały przekazane do komisji ekspertów z DIBt, jak również do Komitetu normalizacyjnego DIN, aby zostały wzięte pod uwagę przy nowelizacji norm i przepisów dla systemów przeszklonych barier bezpieczeństwa.
Tabela 3. Testowane konfiguracje szkła (weryfikacja przez badania na uderzenie wahadłem)
Szklenie i montaż trzyszybowych szyb zespolonych
Zwiększenie ilości zastosowań potrójnych szyb zespolonych i ich większe głębokości montażu w profilach okiennych oznaczają pojawienie się znacznie cięższych elementów budowlanych, które zmieniły wielkość odkształceń elementów budowlanych pod wpływem szkodliwych czynników atmosferycznych.
Elementy systemów aluminiowych ścian zewnętrznych o niższej wytrzymałości – czyli uszczelki termoizolacyjne czy plastikowe łączniki łączące profile aluminiowe, połączenia i uszczelnienia, szczególnie w obszarze glifu okiennego lub przy montażu okien na pozycjach poza licem ściany osłonowej – oznaczają zwiększone wymagania w stosunku do produktów służących do mechanicznego mocowania elementów budowlanych i przeniesienia obciążenia na strukturę konstrukcji budynku.
Rys. 4. Typowe słabe punkty w montażu okien
Znane reguły techniczne dotyczące elementów stabilizujących (usztywniających), dystansujących, mocujących i uszczelniających koniecznych do właściwego ustawienia szyby zespolonej, a także element dystansowy, bloki, rozstaw łączników, itp., stały się niewystarczające w wielu przypadkach do wiarygodnego określenia systemów mocowania i przenoszenia obciążeń. Dlatego przy projektowaniu budynków i określaniu obciążeń, łączniki mocujące powinny być dobrane precyzyjnie, a także należy dokładniej zdefiniować miejsce ich użycia w mocowaniu.
Aktualizowane, 260-stronicowe wydanie publikacji instytutu ift Rosenheim, Wytyczne instalacji oferuje pomoc w postaci dużej liczby rysunków i tabel oraz list sprawdzonych produktów używanych do mocowania, transferu obciążenia, uszczelniania oraz wykazu parametrów, gwarantujących minimalny dopuszczalny poziom izolacji termicznej (dostępny na www.ift-rosenheim.de).
Michael Rossa
ift Rosenheim
Jürgen Benitz-Wildenburg
ift Rosenheim
Całość artykułu w wydaniu drukowanym i elektronicznym
inne artykuły o podobnej tematyce patrz Serwisy Tematyczne
więcej informacj: Świat Szkła 5/2012