06 września, 2023
Okna
Izolacja termiczna okien? Czy zakup okien ma sens, skoro już mamy nasze stare okna? Wyobraź sobie, drogi Czytelniku, taką sytuację: jest poniedziałkowy wieczór, początek grudnia. Najpierw praca, potem te wszystkie sprawy… Typowa polska zima już podgryza Cię chłodem i wilgocią. Kichnięcie wygina Cię w pół. Przekleństwo w gardle powstrzymuje jedynie myśl o rychłym powrocie do domu. Wchodzisz na klatkę. Dyskomfort wciąż się do Ciebie łasi, ale przynajmniej w powietrzu nie wiszą już krople brudnej mazi. Przekręcasz klucz w zamku. Cała dusza i nawet pory na skórze otwierają się, by powitać ciepło domowego ogniska. Zderzasz się z barierą chłodu! Stare okna szydzą z Ciebie sparciałymi uszczelkami, firanki ponuro falują, podrywane delikatnymi podmuchami wiatru, który bez zaproszenia wdarł się do mieszkania. Nieszczelne okna, marne konstrukcje niespełniające współczesnych standardów, bezwstydnie wpuszczają do wnętrza chłód, a wywiewają pieniądze wysupłane na ogrzewanie. Możesz temu zaradzić. W jaki sposób i ile możesz na tym realnie zyskać?
Zanim przejdziemy do konkretnych obliczeń tego, jak parametry okien mogą wpływać na nasze rachunki za ogrzewanie, powiedzmy sobie w kilku słowach o tym, co to za parametry.
Zdecydowanie najważniejszym ze wszystkich parametrów, na jakie musimy zwracać uwagę dążąc do obniżania rachunków za ogrzewanie, jest Uw. Jest to współczynnik przepuszczalności energii, który mówi nam, ile ciepła przenika przez metr kwadratowy powierzchni okna.
W praktyce jest to trochę bardziej skomplikowane, ponieważ znaczenie mają tu również m.in. Uf i Ug, czyli współczynniki dla profili okna oraz jego przeszklenia, będące składowymi Uw. Istotny jest rodzaj uszczelek, a wszystkie parametry termiczne oblicza się dla określonych warunków temperatury. Co do zasady, im większa powierzchnia szklenia w stosunku do powierzchni profili, tym lepsza izolacyjność. Niestrawna może być też jednostka, która wyraża wartość współczynnika przenikania ciepła: W/m2K. Jest to wat na metr kwadratowy razy Kelwin.
Na szczęście standardem w branży jest podawanie Uw dla typowego okna w postaci prostego ułamka, dzięki czemu możemy łatwo porównać dwa systemy. Jeśli jeden będzie miał Uw równe 1,8, a drugi 0,9, od razu wiemy, że ten drugi traci o połowę mniej energii na każdy metr kwadratowy okna.
Chociaż akustyka okna nie wpływa na jego parametry termiczne, ma ogromne znaczenie dla komfortu użytkowników budynku. Odnosi się ona bowiem do tego, o ile decybeli zmniejszony zostanie hałas dochodzący z zewnątrz.
Jeśli mieszkamy w cichej okolicy, współczynnik izolacyjności akustycznej Rw na poziomie 30 decybeli będzie dla nas w zupełności wystarczający. W wielkim mieście mamy prawo oczekiwać więcej, więc konstrukcje okien oferujące nam redukcję natężenia dźwięków dochodzących z zewnątrz na poziomie powyżej 40 decybeli będą zdecydowanie lepszym wyborem. W razie potrzeby możliwe jest nawet stworzenie okien o 10 decybeli skuteczniejszych, które w dodatku mogą sobie radzić szczególnie skutecznie z dźwiękami o nietypowej częstotliwości.
Innym, rzadziej podawanym, ale wciąż istotnym parametrem jest współczynnik przenikania energii słonecznej. Oznacza się go małą literą g i wyraża wartością skalarną od 0 do 1. Wygodniej można zapisać go procentowo.
Dla przykładu, jeśli g wynosi 0,8 (czyli 80%), oznacza to, że przez szyby przenika do wnętrza 80% energii słonecznej – ciepła. Jeśli chcemy ogrzewać wnętrze słońcem, to dobrze. Jeśli jednak wolelibyśmy, żeby przez nasze wielkie okna nie wpadało latem zbyt wiele żaru i nie trzeba było wydawać fortuny na klimatyzację, wybierzemy szklenie ze znacznie niższym g.
Przeciętny właściciel okna nie będzie się interesował takimi parametrami. Uzna, że jego okna mają być szczelne i tyle. Dla zainteresowanych wspomnijmy tylko o takich parametrach, jak przepuszczalność powietrza, odporność na obciążenie wiatrem oraz wodoszczelność. Są one w pewnym stopniu skorelowane z tym, jakie są właściwości termiczne okien, ale w praktyce prywatny inwestor nie będzie się na nich skupiał.
Dobra izolacyjność termiczna wcale nie jest łatwa do uzyskania. Wiedzą o tym wszyscy, którzy pamiętają okna drewniane z czasów słusznie minionych, a także ci, którzy wciąż mają jedne z pierwszych okien PVC. Ich parametry izolacyjności termicznej były bardzo dalekie od współczesnych standardów. Jak spełnić te wymogi?
Najważniejszą rewolucją, jaka dotknęła okna, jest zastosowanie szyb zespolonych. Zwykła, pojedyncza formatka szkła przekłada się na wysokie przenikanie ciepła w oknach. Szkło jest słabym izolatorem. Dlatego stare okna były konstruowane w taki sposób, że za jednymi oknami były jeszcze drugie okna.
Ta konstrukcja była w pewnym sensie pradziadkiem szyb zespolonych, ponieważ zastosowane jest tam bardzo podobne rozwiązanie: wolną przestrzeń wypełnioną dobrze izolującym powietrzem, a obecnie najczęściej jeszcze lepiej izolującymi gazami szlachetnymi, standardowo argonem.
Szyba zespolona jest nieporównanie bardziej zaawansowana technologicznie i skuteczna od dwóch starych okien ułożonych na kanapkę. Zbudowana jest z dwóch podstawowych elementów:
a w pewnym sensie także i z trzeciego elementu:
Układ ten jest stosunkowo prosty, a różnicę robi jakość i technologia oraz jeden niewidoczny, ale ogromnie istotny: powłoki niskoemisyjne.
W szybach zespolonych powstają szczelne komory międzyszybowe, które działają na zasadzie podobnej do termosu, chociaż rzadko między nimi pojawia się próżnia. Standardem są za to wspomniane powłoki niskoemisyjne, czyli cienkie warstwy odbijających ciepło tlenków metali, bez których współczesne parametry izolacyjne szklenia wciąż pozostawałyby w sferze marzeń.
Obecny w komorach międzyszybowych gaz izoluje znacznie lepiej, niż jakikolwiek materiał stały, nawet jeśli miałoby to być tylko zwykłe powietrze. Dla Eko-Okien standardem już od dawna jest argon, przepuszczający o ⅓ mniej ciepła od mieszanki azotu i tlenu, którą oddychamy.
Najlepszym gazem stosowanym do wypełniania szyb zespolonych jest krypton. Zmniejsza przewodnictwo termiczne w komorach o ⅔ w stosunku do powietrza, ale jest znacznie droższy, przez co w Eko-Oknach polecany jest tylko w wyjątkowych sytuacjach, kiedy klient oczekuje wysokiej izolacyjności termicznej przy minimalnej grubości pakietu szklenia.
Elementem powodującym straty ciepła była też do niedawna sama ramka dystansowa, czyli element łączący szyby. Wykonana była z materiałów dobrze przewodzących ciepło, często ze stali, co powodowało powstanie mostka termicznego. Najczęstszym wyborem klientów Eko-Okien jest obecnie tak zwana ciepła ramka, czyli ramka dystansowa wykonana z kompozytu w sposób redukujący ryzyko powstawania mostków termicznych.
Im więcej komór w pakiecie szklenia, tym lepsze parametry można dzięki niemu uzyskać. Aby osiągnąć współczynnik izolacyjności termicznej wystarczający do zastosowania okien w nowych inwestycjach, potrzebne są typowo szyby zespolone z co najmniej trzema szybami i dwiema komorami.
Ostatnią rzeczą, ale bynajmniej nie najmniej istotną, są powłoki termiczne. Wręcz przeciwnie, są one kluczowe dla parametrów zespolenia. Nakładane są na co najmniej jedną szybę w pakiecie i poprawiają jego izolacyjność aż o kilkadziesiąt procent. Chociaż są niewidoczne, izolacja okien byłaby bez nich na znacznie niższym poziomie.
Drugi element obok szyb, decydujący o tym, jakie są parametry cieplne okna, to jego profile. Ich postać może być bardzo różna. Ogólnie rzecz biorąc, profile okienne wykonuje się z czterech różnych materiałów. Możemy mieć:
Każdy z tego typu okien prezentuje się inaczej pod względem profili, ponieważ inaczej wygląda przekazywanie ciepła przez ich materiały.
Właściwości termiczne okien z drewna są bardzo dobre dzięki procesowi przygotowania surowca. Jest on prasowany i klejony, a następnie pokrywany odpowiednimi powłokami ochronnymi. Sama struktura drewna sprawia, że termoizolacyjność okien tego typu jest wystarczająca.
Stal i aluminium to bardzo dobre przewodniki ciepła. Współczynnik przenikania ciepła jest w nich na tyle wysoki, że gdyby wykonać okna w całości z metalu, równie dobrze można by zrezygnować z szyb. Może nie aż tak, ale potrzebne są tutaj dwie rzeczy: profile wielokomorowe i przekładki termiczne. Okna tego typu cechuje najczęściej trzykomorowa konstrukcja profili. Co to znaczy? O tym za chwilę.
Polimery to stosunkowo skuteczna izolacja okien, ale i tutaj potrzebne są komory. Plastyczny materiał pozwala łatwe tworzenie wielu komór okna, co jest jednym z głównych powodów jego upowszechnienia się. Izolacja termiczna jest wtedy lepsza niż przy mniejszej liczbie komór i dlatego okna pasywne są najczęściej produkowane z PVC.
Powietrze między formatkami szkła jest lepszym izolatorem niż pojedyncza szyba. To samo dotyczy profili. Dlatego właśnie tworzy się w nich komory. Każda komora oznacza znacznie mniejsze przenikanie ciepła niż przez blok materiału. Najlepszym dowodem na to niech będzie fakt, że najlepsze materiały izolacyjne, takie jak pianki poliuretanowe czy styropian, to tak naprawdę pęcherzyki powietrza otoczone cienką warstwą substancji izolacyjnej, odpowiednio poliuretanu i polistyrenu.
Ciepło okna, izolacyjność termiczna oferowana przez daną konstrukcję i komfort termiczny, jaki zapewnia, to nie tylko prosta funkcja liczby komór, ale w sporym uproszczeniu można powiedzieć, że w ramach jednego rodzaju okien z takim samym szkleniem, bilans energetyczny okna będzie tym lepszy, im więcej komór ma jego profil.
We wszystkich produktach stalowych i aluminiowych, przeznaczonych do użycia na ścianach zewnętrznych, pojawia się tak zwana przekładka termiczna. Jest to wstawka z materiału o bardzo niskiej przenikalności cieplnej, która powoduje przerwanie tak zwanego mostku termicznego, którym ciepło przedostaje się pomiędzy komorami wypełnionymi powietrzem.
Dlaczego nie zrobić całego okna z takiego materiału? W pewnym sensie tak dzieje się w przypadku okien drewnianych i PVC, gdzie nie stosuje się dodatkowej przekładki termicznej. Kluczowa jest tutaj wytrzymałość. Stal i aluminium są nieporównanie trwalsze od substancji, które wykorzystuje się do budowy przekładek termicznych w ich profilach. Kompletne okno w takiej technologii byłoby zupełnie niepraktyczne.
Metody montażu mają bardzo duży wpływ na izolacyjność okien i zanim przejdziemy do konkretnych wyliczeń, musimy o tym wspomnieć.
Tradycyjna technika montażu okien wciąż jest wykorzystywana, a stosowana była powszechnie w czasach, kiedy bilans energetyczny okna miał stosunkowo niewielkie znaczenie. Ściany nie były dobrze izolowane, podobnie jak podłogi i dach, a okna były nieszczelne, więc sposób montażu miał niewielkie znaczenie.
Obecnie okna potrafią być bardzo ciepłe, a dodatkowo, przyległe do nich ściany mają o wiele lepsze parametry. Powoduje to powstawanie ryzyka tworzenia się mostków ciepła, czyli szczelin, przez które ciepło będzie uciekało w zwielokrotnionym tempie. Powstają właśnie na styku ściany i okna.
By temu zapobiec, okna zakłada się w sposób redukujący ryzyko pojawienia się przy izolacji wilgoci. Dbają o to specjalne folie umożliwiające równocześnie oddychanie ścian. Ciepły montaż okien jest tym ważniejszy, im cieplejsze są nasze okna i cały dom.
Zacząć musimy od tego, że nawet idealna izolacyjność termiczna okien nie będzie oznaczała, że energii nie będziemy tracić w ogóle. Spora część strat energii jest nieunikniona, a redukcja innych wymaga specjalnych rozwiązań, na przykład rekuperacji w systemie wentylacji.
Za straty energii nie odpowiadają jedynie okna. Są budynki, które mają niewielkie okna, a na przykład dużą powierzchnię podłóg, pod którymi nie ma piwnicy albo jest nad nimi bardzo duży dach. Wtedy okna będą odpowiadały za niewielką część traconego ciepła.
Z kolei w budynkach jednorodzinnych, poza parterem i piętrem szczytowym, przekazywanie ciepła na zewnątrz potrafi odbywać się w większości właśnie przez okna. Jeśli w dodatku stosunek przeszkleń do ścian zewnętrznych będzie bardzo duży, okna niskiej jakości, stare konstrukcje okien lub okna uszkodzone spowodują gigantyczny wzrost rachunków za ogrzewanie.
Wszystkie wyliczenia strat energii muszą siłą rzeczy opierać się na pewnych uproszczeniach i uśrednieniach. Nie ma bowiem dwóch takich samych budynków, co najlepiej widać analizując paszporty energetyczne.
Mamy cztery podstawowe drogi ucieczki ciepła:
W nowoczesnym budownictwie piwnica jest dobrze izolowana, jeśli w ogóle się pojawia, więc nie powinna odpowiadać za więcej niż 10% marnowanej energii. Podobnie jest z dachem, chociaż ciepłe powietrze naturalnie się unosi, przez co straty są tu większe – do 20%.
Największa powierzchnia utraty energii to zawsze ściany. Standardowo ocieplony budynek będzie tracił przez nie nawet 40% całej energii, która z niego ucieka.
Okna i wentylacja traktowane są łącznie, ponieważ – zwłaszcza jeśli budynek posiada tylko wentylację grawitacyjną – pojawić może się zjawisko zbyt wysokiej szczelności okien. Jest to paradoks, do którego dochodzi najczęściej w wyniku wymiany starych i nieszczelnych okien na nowe, cechujące się topowymi parametrami.
Dawniej architekci zakładali w swoich wyliczeniach odnośnie wentylacji obecność nieszczelnych okien. Przekonują się o tym zwykle właściciele mieszkań w budynkach wznoszonych z tak zwanej wielkiej płyty, zmuszeni przy termomodernizacji i wymianie okien do nakładania na nie nawiewników. Pomagają one w zapewnieniu lepszej wymiany powietrza, kiedy tego potrzeba, bez pogarszania parametrów termicznych samego okna. Niedostateczna wentylacja skutkowałaby zawilgoceniem wnętrza. W nowoczesnych budynkach, gdzie w wyliczeniach zakłada się obecność adekwatnych okien, omawiany paradoks nie istnieje.
Jeśli w wentylacji istnieje system rekuperacji ciepła, okna odpowiadają typowo za nie więcej niż 30% strat ciepła.
Przejdźmy wreszcie do konkretnych wyliczeń, które każdy jednak będzie musiał wykonać samodzielnie. Według naszych wskazówek, oczywiście.
Załóżmy, że przez okna tracimy 30% produkowanej energii cieplnej. Osoby ze starymi oknami lub mieszkające w budynkach wielorodzinnych mogą przyjąć 40%, a osoby z domów jednorodzinnych – 25%. Wtedy stratę ciepła wyliczymy mnożąc koszty ogrzewania, jakie realnie płacimy, przez ułamek odpowiedni dla danego procentu, czyli
Koszt strat ciepła przez okna = Całkowity koszt ogrzewania × 0,3
Taki jest bowiem udział okien i wentylacji w całkowitych stratach ciepła typowego budynku.
Załóżmy teraz, że nasze stare okna mają Uw na poziomie 2,1 W/m2K. Nowe okna, które planujemy założyć, będą jednymi z lepszych na rynku, oferując nam Uw na poziomie 0,7 W/m2K. Oznacza to, że nowe okno, przeliczając oczywiście na 1 metr kwadratowy jego powierzchni, będzie generowało trzykrotnie mniejsze straty ciepła.
Wiemy, że okna odpowiadają za mniej więcej 1/3 całego kosztu ogrzewania, więc na tej podstawie jesteśmy w stanie wyliczyć ile można zaoszczędzić na ogrzewaniu w naszej konkretnej sytuacji.
Innymi słowy, straty pieniędzy wydawanych na ogrzewanie, za jakie odpowiadają okna, zmniejszą się o 1/3, co dla typowego budynku przełoży się na zmniejszenie rocznych wydatków na ogrzewanie o około 10%. Podkreślmy jeszcze raz, że są to wyliczenia bardzo ogólne, zależne od ogromnej liczby czynników szczegółowych i należy je zawsze dokładnie korygować o dane dla naszego domu, które możemy uzyskać m.in. z paszportu energetycznego.
Celem takich obliczeń jest zawsze podjęcie decyzji, czy opłaca nam się dokonać wymiany okien. Jest to inwestycja, która wymaga określonego nakładu finansowego. Zastosowanie takiego wyliczenia może pomóc tym bardziej, że jest to tylko punkt wyjścia do dyskusji. Pod uwagę warto wziąć jeszcze kilka innych kwestii:
Jeśli ociepliliśmy budynek, a zostały w nim stare okna, bilans energetyczny okna najprawdopodobniej się znacznie pogorszy, ponieważ zaczną powstawać mostki termiczne.
Jeśli nasze okna mają ponad 10 lat, deklarowana w momencie instalacji ich izolacyjność termiczna i przepuszczalność powietrza będą mocno odbiegały od rzeczywistości. Obecnie możemy realnie liczyć na nawet 15 i więcej lat pracy okien bez istotnego pogorszenia ich parametrów, ale nie dotyczy to starszych konstrukcji.
Eksploatacja może prowadzić do powstawania uszkodzeń w oknach. Te z kolei skutkują ich nieszczelnością. Okucia czy uszczelki, o które nie dbaliśmy, mogą tylko pozornie zapewniać nam właściwe spełnianie swojej funkcji odpowiedniego docisku skrzydła okiennego do ramy.
Istnieje wiele programów, w których można uzyskać dofinansowanie na wymianę okien, np. Czyste Powietrze 3.0. Dzięki nim rachunek ekonomiczny może się zmienić diametralnie.
W ciągu ostatniej dekady koszty ogrzewania budynków się podwoiły. Niektóre źródła energii zdrożały jednak dużo bardziej niż inne. Dlatego jeśli korzystamy z ogrzewania, które może w niedługim czasie istotnie zdrożeć, warto to wziąć pod uwagę.
Dobra termoizolacyjność okien to zawsze dobry pomysł, jeśli obecnie posiadane przez nas okna nie oferują dobrych parametrów. Pamiętajmy, że jest to inwestycja na lata, więc nawet jeśli po roku okna nie zaczną się zwracać, po 5 latach już pewnie na siebie zarobią. Co więcej, z roku na rok oszczędzanie energii okazuje się coraz lepszym pomysłem, więc możemy się realnie spodziewać, że koszt wymiany okien zwróci się szybciej, niż nam się wydaje. Nie zapominajmy też o tym, że nowe okna mogą zaoferować nam dodatkową funkcjonalność, np. lepszą akustykę, ochronę przed nadmiarem ciepła poprzez przyciemnienie szyb lub mogą być zwyczajnie ładniejsze.
Udostępnij
Eko-Okna S.A.
Kornice, ul. Spacerowa 4
47-480 Pietrowice Wielkie
NIP: 6391813241
KRS: 0000586067
Olszyny 9
44-373 Wodzisław Śląski
Naftowa 23
47-225 Kędzierzyn-Koźle
