Okna a współczynnik przenikania ciepła

Tradycyjne okna miały bardzo niski opór cieplny, ponieważ do ich produkcji stosowane były pojedyncze szyby grubości od 3 do 5 mm. Współcześnie stosuje się szyby zespolone, z wypełnieniem przestrzeni międzyszybowej powietrzem lub specjalnymi gazami (argonem, ksenonem, kryptonem).
W produkcji okien stosuje się najczęściej szkło float. Na ryku dostępne są także okna ze szkłem powleczonym powłokami niskoemisyjnymi, których współczynnik przenikania ciepła jest znacznie mniejszy od współczynnika przenikania ciepła szyb float o około 30%. Oznacza to, że przez cały czas eksploatacji, a więc 20-30 lat, przez te okna będziemy tracić 30% mniej energii. 

Od rodzaju użytej szyby zależy współczynnik przenikania ciepła U, który powinien być jednym z ważniejszych parametrów, które powinniśmy rozważyć decydując się na zakup okien. I tak na przykład:

Tradycyjne okna miały bardzo niski opór cieplny, ponieważ do ich produkcji stosowane były pojedyncze szyby grubości od 3 do 5 mm. Współcześnie stosuje się szyby zespolone, z wypełnieniem przestrzeni międzyszybowej powietrzem lub specjalnymi gazami (argonem, ksenonem, kryptonem).W produkcji okien stosuje się najczęściej szkło float. Na ryku dostępne są także okna ze szkłem powleczonym powłokami niskoemisyjnymi, których współczynnik przenikania ciepła jest znacznie mniejszy od współczynnika przenikania ciepła szyb float o około 30%. Oznacza to, że przez cały czas eksploatacji, a więc 20-30 lat, przez te okna będziemy tracić 30% mniej energii. Od rodzaju użytej szyby zależy współczynnik przenikania ciepła U, który powinien być jednym z ważniejszych parametrów, które powinniśmy rozważyć decydując się na zakup okien. I tak na przykład:

• dla pojedynczej szyby 4-milimetrowej wynosi on 5,0 W/(m²·K);
• dla szyby zespolonej ze szkła float 4/12/4 ma wartość 3,0 W/(m²·K);
• dla szyby zespolonej 4/15/4 z powłoką niskoemisyjną i wypełnionej specjalnym gazem wynosi 1,1 W/(m²·K).

Technicznie możliwe jest wykonanie oszklenia o współczynniku przenikania ciepła do 0,3 W/(m²·K). Uzyskuje się to przez umieszczenie między szybami warstwy przeźroczystej folii, wykonanej ze specjalnego materiału termoizolacyjnego. Innym rozwiązaniem zwiększającym izolacyjność termiczną szyb jest zastosowanie powłoki niskoemisyjnej w postaci napylonych na szybę cienkich warstw tlenków metali szlachetnych.

Obecnie produkowane profile okienne – z drewna, tworzywa sztucznego (PVC), aluminium czy włókna szklanego – zbliżone są pod względem trwałości i jakości. Oczywiście jeśli są właściwie wykonane. I tak na przykład współczynnik przenikania ciepła ram drewnianych i z PVC wynosi zwykle około 2,0 W/(m²·K). Można spotkać jednak specjalne rozwiązanie okien z PVC z pustkami powietrznymi wypełnionymi styropianem o współczynniku przenikania ciepła około 0,7 W/(m²·K). Różnica polega tylko na eksploatacji okien z różnych materiałów. Wybór więc materiału zależy od indywidualnych upodobań.

Tabela 1. Wartości współczynnika U W/(m²·K) szyb zespolonych jednokomorowych w środkowej części szyby), w zależności od rodzaju powłok niskoemisyjnych i rodzaju gazu wypełniającego.

Wartość współczynnika przenikania ciepła U zależy od strefy klimatycznej i rodzaju pomieszczenia, w którym okno ma być zastosowane (tabela 2).

Tabela 2. Maksymalne wartości współczynnika przenikania Umax dla okien i drzwi balkonowych zależnie od strefy klimatycznej

Współczynnik przenikania ciepła konkretnego okna określa się na podstawie badań doświadczalnych w tzw. skrzynce grzejnej (Hot Box) oraz obliczeń komputerowych przy użyciu specjalistycznych programów. Uzyskane dane podaje się do aprobaty technicznej dotyczące danej konstrukcji okna w zależności od udziału szyb i ram w polu powierzchni.

Perfekcyjna szczelność może być wadą
Nowoczesne okna mogą być zbyt szczelne. Trudno nie kryć zdziwienia, gdy twierdzenie takie słyszy się po raz pierwszy. Okno idealnie skonstruowane pod względem izolacyjności termicznej musi być wyposażone w uszczelki o bardzo dużej skuteczności uniemożliwiające swobodną wymianę powietrza. I tu właśnie tkwi problem. Tradycyjne, wybudowane przed laty domy wyposażone są w niemal 100% przypadków w wentylację grawitacyjną, która i tak nie zawsze prawidłowo spełnia swoje zadanie. Tradycyjna stolarka okienna umożliwiała wymianę powietrza w pomieszczeniach właśnie dzięki temu, że nie była zbyt szczelna. Powietrze napływało więc do domu m.in nieszczelnościami i wydostawało się kanałami wentylacyjnymi. Nowoczesne okna zamknęły ten system obiegu.
W efekcie, po wymianie okien na nowe, okazuje się często, że na ścianach w okresie zimowym w skrajnych przypadkach pojawia się wilgoć, a na samych szybach osadza się para wodna. Dodatkowe kłopoty mogą pojawić się wówczas, gdy w domu znajduje się kominek, okap kuchenny o dużej sile ssania działający w obiegu otwartym czy odkurzacz centralny – powietrze pobierane z pomieszczenia nie ma którędy do niego napłynąć i powstaje podciśnienie. Zjawisko to jest szkodliwe m.in. dlatego, że gazy miast wydostawać się z domu przewodami wentylacyjnymi mogą zostać nimi zasysane z zewnątrz, powodując wychłodzenie mieszkania i zanieczyszczenie powietrza kurzem znajdującym się w kominie wentylacyjnym. W domach nie posiadających wentylacji mechanicznej powinniśmy więc stosować stolarkę okienną z nawiewnikami lub funkcją mikrorozszczelniania.