W jednym z badań prowadzonych przez Builddesk, których wyniki prezentujemy w tym artykule, analizowano wpływ kilku wybranych wariantów mocowania okien w murze oraz docieplenia ramy na warunki cieplno-wilgotnościowe, jakie powstają na złączeniu ramy okna i ściany. Parametry ciepła i wilgoci są w szczególności istotne na wewnętrznej powierzchni okien, tzn. od strony pomieszczenia. Prawidłowy montaż okien i docieplenie ramy powodują nie tylko poprawę właściwości cieplnych takiego połączenia, czyli zmniejszenie mostka termicznego, ale przyczyniają się także do utrzymania niskiej wilgotności względnej na powierzchni połączenia. Prowadzi to do wyeliminowania ryzyka wzrostu grzybów pleśniowych.
Rozważano zamontowanie okna w ścianie wykonanej z cegły pełnej (współczynnik przewodzenia ciepła λ = 0,77 W/(m·K)) grubości 25 cm, ocieplonej materiałem izolacyjnym o współczynniku przewodzenia ciepła λ= 0,042 W/(m·K) i grubości 12 cm. Rama okna miała współczynnik przenikania ciepła U = 1,5 W/(m²·K).
Rys. 1 Wariant 1a Rys. 2 Wariant 2a
Rys 3 Wariant 1b Rys. Wariant 2b
W stosunku do muru montaż okna wykonano w środku jego grubości – wariant 1a (rys. 1) i przy krawędzi zewnętrznej muru – wariant 2a (rys. 2). W kolejnym etapie założono docieplenie ramy warstwą izolacji, tak aby zachodziła 3 cm na ościeżnicę (wariant 1b – rys. 3, wariant 2b – rys. 4). Dla wszystkich czterech rozważanych wariantów przyjęto takie same warunki brzegowe, tzn. od zewnątrz temperaturę na poziomie -18ºC, a opór przejmowania ciepła Rse: 0,04 (m²·K)/W. Na powierzchni wewnętrznej opór przejmowania ciepła Rsi wynosił 0,12 (m²·K)/W, a temperatura otoczenia 20ºC.
Wyniki obliczeń
Rys. 5. Wariant 1a Rys. 6. Wariant 2a
Powyższe rysunki (rys. 5, rys. 6) przedstawiają rozkład pola temperatury dla wariantów 1a i 2a, czyli przy zamontowaniu okna odpowiednio w środku grubości muru oraz na krawędzi muru, bez dodatkowej 3-centymetrowej warstwy izolacji.
Odsunięcie ramy w kierunku krawędzi muru i warstwy izolacji w ścianie powoduje częściowe odcięcie ucieczki ciepła przez odsłonięty fragment muru. W analizowanym przypadku objawia się to podwyższeniem temperatury w mostku cieplnym z 9,5ºC do 12,5ºC.
Gdyby założyć, że w pomieszczeniu, w którym osadzono okna według powyższych wariantów, temperatura powietrza wynosi 20ºC, a wilgotność względna 55%, otrzymalibyśmy następujące wartości wilgotności względnych powietrza na powierzchni mostków cieplnych:
- wariant 1a: przy 9,5ºC na powierzchni mostka cieplnego i parametrach powietrza wewnętrznego, jak opisane powyżej, dochodziło będzie do kondensacji wilgoci;
- wariant 2a: przy 12,5ºC na powierzchni mostka cieplnego i parametrach powietrza wewnętrznego, jak opisane montaż okien powyżej, wilgotność względna na powierzchni mostka wyniesie 89%.
Jest to bardzo wysoka wartość wilgotności i po pewnym czasie wystąpiłby wzrost grzybów pleśniowych. Według normy PN-EN ISO 13788, na podstawie której szacuje się m.in. ryzyko wystąpienia wzrostu grzybów pleśniowych na powierzchniach przegród, krytyczna wilgotność względna wynosi 80%.
Rys. 7 Wariant 1b Rys. 8 Wariant 2b
Powyższe wykresy (rys. 7, rys. 8) przedstawiają rozkład pola temperatury dla wariantów 1b i 2b, czyli przypadków, w których zastosowano dodatkową 3-centymetrową warstwę izolacji na ramie okna.
W tych wariantach główną rolę zabezpieczającą przed ucieczką ciepła na połączeniu ramy okna i muru przejmuje dodatkowa warstwa izolacji, zachodząca 3 cm na ramę okna. Dlatego wpływ usytuowania ramy względem grubości muru (środek czy krawędź) jest znacznie mniejszy. Przejawia się to niższą różnicą temperatur na powierzchni mostków cieplnych pomiędzy omawianymi wariantami w porównaniu do wariantów 1a i 2a.
W tym wypadku wspomniane temperatury wynoszą:
- wariant 1b: 15,4ºC;
- wariant 2b: 15,9ºC.
Zakładając, że powyższe rozwiązania zastosowano w pomieszczeniu, w którym powietrze wewnętrzne ma temperaturę 20ºC, a wilgotność względna wynosi 55%, wilgotność względna na powierzchniach mostków cieplnych wynosiłaby:
- wariant 1b: 73%;
- wariant 2b: 71%.
Nawet przy zapewnieniu prawidłowej wentylacji pomieszczeń, pozwalającej na utrzymanie wilgotności względnej powietrza na poziomie około 55%, może dojść m.in. do wzrostu grzybów pleśniowych, a co za tym idzie – wszelkich konsekwencji zdrowotnych czy eksploatacyjnych (koszty napraw). Jak widać, jesteśmy w stanie wyeliminować problem niewielkim nakładem pracy i dodatkowego materiału.
