Rozdział I. Podstawowe funkcje i nazwy dotyczące okien.

Transkrypt

1 Rozdział I. Podstawowe funkcje i nazwy dotyczące okien. Funkcje okna wynikają z przeznaczenia zarówno pomieszczenia, jak i budynku, w którym ma być ono wbudowane. Podstawowe funkcje okien to: o zapewnienie oświetlenia pomieszczeń światłem dziennym (w pomieszczeniach mieszkalnych wymagana wielkość okna powinna stanowić minimum ok. 1/8 całkowitej powierzchni). o wentylacja pomieszczeń. o ochrona pomieszczeń przed wpływami atmosferycznymi (wiatr, opady, zmiany temperatury). o ochrona przed stratami ciepła. o ochrona przed hałasem i innymi uciąŝliwymi zjawiskami otoczenia (zapach, zapylenie itp.). Funkcja bezpośredniego wietrzenia pomieszczeń przez okno (tzw. infiltracja powietrza przez przymyk - mikrowentylacja) pozostaje w sprzeczności z funkcją ochrony przed hałasem, stratami ciepła i innymi uciąŝliwymi zjawiskami otoczenia. Dlatego poszukuje się nowych rozwiązań elementów wentylacyjnych wbudowanych w okno (ościeŝnicę lub skrzydło) w celu zapewnienia regulowanej wentylacji pomieszczeń przy spełnieniu izolacyjności akustycznej oraz np. nawietrzaki higrosterowne firmy aereco (dopływ powietrza regulowany w zaleŝności od wilgotności powietrza w pomieszczeniu). Nowoczesne okno powinno spełniać następujące warunki: o Powinno spełniać podstawowe walory estetyczne (kształtuje elewację budynku, wpływa na aranŝację wnętrz), o Powinno charakteryzować się trwałością w odpowiednio długim okresie uŝytkowania oraz umoŝliwiać wygodną jego konserwację i łatwe utrzymanie w czystości, o Powinno spełniać wymogi ochrony przed włamaniem do budynku (zastosowanie odpowiednich rozwiązań materiałowo-konstrukcyjnych, a zwłaszcza odp. wzmocnionej ramy skrzydła i ościeŝnicy okna, szyby warstwowej, okuć wzmocnionych)

2 1.1 Bilans strat ciepła budynku. Okno w bilansie strat ciepła budynku ma liczący się wpływ. Rys. Straty ciepła w domku jednorodzinnym. Przez wymianę okien i drzwi moŝna obniŝyć straty ciepła przez przenikanie przez okna o 30-65% (zaleŝnie od charakterystyki termicznej okna przed wymianą), zmniejszenie strat na nadmierną, niekontrolowaną wentylację nawet o 50%. Zmniejszenie zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania o 15-30%. Tabela 1. Przykładowe straty ciepła w budynku [%] Typ budynku Straty ciepła przez: Budynki jednorodzinne Budynki wielorodzinne pięciokondygnacyjne Budynki wielorodzinne jedenastokondygnacyjne Szkoły Ściany 20% 25% 27% 18% Dach 16% 8% 5% 13% Okna i drzwi 24% 25% 23% 24% Strop piwnicy 5% 4% 3% 2% Wentylacja 35% 38% 42% 43% - 2 -

3 Tabela 2. Współczynnik przewodzenia ciepła U dla róŝnych przegród budowlanych Typ przegrody Istniejące w budynkach z lat U [W/m 2 K] U [W/m 2 K] wymagania Prawa Budowlanego Optymalne U [W/m 2 K] Ściany 1,2 1,6 0,5 0,3 0,25 2,0 Dach 0,8 1,4 0,3 0,22 0,18 Okna 2,6 5,1 2,6 1,1 Strop piwnic 0,8 1,0 0,5 0,35 0, Badania termowizyjne okien Termografia w podczerwieni - zwana potocznie termowizją jest techniką zobrazowania i rejestracji pól temperatury powierzchni badanych obiektów (czyli temperatury w kaŝdym punkcie powierzchni) dzięki detekcji promieniowania podczerwonego od nich pochodzącego. Uzyskiwany jest w rezultacie tzw. termogram, czyli obraz, na którym w wybranej palecie barw lub w odcieniach szarości odwzorowane jest pole temperatury. Wartość temperatury w dowolnym miejscu obserwowanej powierzchni moŝna określić porównawczo - odczytując na pasku palety barw obok termogramu, jakiej wartości temperatury odpowiada dany kolor lub - najdokładniej - odczytując wartości temperatury dla dowolnego punktu za pomocą odpowiedniego oprogramowania do analizy termogramów. Technika termowizyjna jest stosowana w budownictwie do: o badań stanu izolacyjności cieplnej nowych budynków, pozwalających na sprawdzenie jakości wykonanych prac i zastosowanych materiałów i elementów, o badań stanu izolacyjności cieplnej budynków, niezbędnych przed przystąpieniem do działań termorenowacyjnych lub sprawdzających ich rezultat, o lokalizacji mostków termicznych, o lokalizacji wad technologicznych i ukrytych elementów konstrukcyjnych, o lokalizacji przebiegu w przegrodach budowlanych instalacji elektrycznej, wodnej i grzewczej, o lokalizacji nieszczelności instalacji wodnej i centralnego ogrzewania, o lokalizacji miejsc zawilgocenia przegród budowlanych, o sprawdzania szczelności budynków. Najczęściej badania termowizyjne stosowane są do oceny stanu termoizolacyjności budynków, zwłaszcza do lokalizacji mostków termicznych, oceny jakości wykonanego ocieplenia itp

4 Okna mają znaczący udział w stratach energii z budynku: o na drodze przenikania; średnio 25 35% całkowitych strat, w zaleŝności od stopnia przeszklenia i izolacyjności innych przegród, o na drodze wentylacji; średnio 15 30% całkowitych strat, w zaleŝności od przeznaczenia pomieszczeń i izolacyjności przegród. Im lepsza izolacyjność przegród, tym strata na drodze wentylacji stanowi większy udział w całkowitym bilansie. Ze względu na konieczność wymiany powietrza w pomieszczeniach, ta strata energii jest nieunikniona, jednakŝe powinna być starannie kontrolowana. Przegrody przeszklone mają równieŝ istotny wpływ na warunki komfortu cieplnego w pomieszczeniach. PrzewaŜnie źle znosimy odczuwalny przepływ zimnego powietrza w wyniku nieszczelności lub sąsiedztwo powierzchni o niskiej temperaturze (powierzchnia naszego ciała jest wówczas nadmiernie wychładzana na drodze promieniowania cieplnego). NaleŜy zwrócić ponadto uwagę na mostki termiczne, które przewaŝnie powstają wokół ościeŝnic w wyniku nieprawidłowego montaŝu lub niewłaściwej konstrukcji przegrody wokół otworu okiennego. Technika termowizyjna moŝe być zastosowana w odniesieniu do okien (lub ogólnie przegród przeszklonych) do: o oceny izolacyjności cieplnej okien, o oceny szczelności okien, o sprawdzenia jakości montaŝu okien. Uzyskanie powyŝszych informacji wymaga przeprowadzenia badań termowizyjnych nie tylko na zewnątrz, ale równieŝ wewnątrz pomieszczeń. PoniŜej są przedstawione i omówione przykłady zastosowania techniki termowizyjnej do badań okien i powierzchni przeszklonych. Zaprezentowano wybrane termogramy starych i nowych okien, ich charakterystyczne wady i uszkodzenia. Fot. 1. Termogram okna jednoramowego, dwuszybowego wykonany od wewnątrz. Brak jednej z szyb w prawej ramie; uszkodzone oszklenie lufcika. Okno nieszczelne w dolnej części. Temperatura w pomieszczeniu: 19 C, na zewnątrz: 0 C. Średnia temperatura powierzchni lewego skrzydła okna: 13,5 C. Średnia temperatura powierzchni prawego skrzydła okna: 9 C

5 Fot. 2. Termogram okna jednoramowego, dwuszybowego wykonany od wewnątrz. Uszkodzone oszklenie lufcika. Okno nieszczelne w dolnej i górnej części. Temperatura w pomieszczeniu: 19 C, na zewnątrz: 0 C. Średnia temperatura powierzchni okna: 12,5 C. Fot. 3. Okno dwuramowe (skrzynkowe) Fot. 4. Termogram fragmentu okna dwuramowego (z fot. 3). Okno nieszczelne w dolnej części. Nieszczelność zewnętrznej ramy okiennej powoduje wychłodzenie dolnej części szyby wewnętrznej. Temperatura w pomieszczeniu: 21 C, na zewnątrz: -3 C

6 Fot. 5. Nowe okno z PVC. Fot. 6. Termogram okna z fot. 5, wykonany od wewnątrz. Widoczne są znaczne nieszczelności powodujące wychłodzenie ramy (kolor ciemnogranatowy). Temperatura w pomieszczeniu: 21 C, na zewnątrz: -3 C. Średnia temperatura powierzchni okna: 14,6 C

7 Fot. 7. Nowe okno z PVC (okno z fot. 5 -widok z zewnątrz) Fot. 8. Termogram okna z fot. 7, wykonany od zewnątrz. Widoczne są znaczne nieszczelności powodujące wychłodzenie ramy (kolor ciemnogranatowy). Temperatura w pomieszczeniu: 21 C, na zewnątrz: -3 C. Średnia temperatura powierzchni okna: 4,8 C. Fot. 9. Termogram okien w bloku mieszkalnym, wykonany od zewnątrz. Stare okna (jednoramowe, zespolone) wyŝszej kondygnacji; poniŝej nowe okna (PVC, wypełnione argonem). Temperatura w pomieszczeniach: C, na zewnątrz: -1 C. Średnia temperatura powierzchni starych okien: 7 C. Średnia temperatura powierzchni nowych okien: 2,5 C

8 Fot. 10. Termogram okien na klatce schodowej w bloku mieszkalnym, wykonany od zewnątrz (X i XI kondygnacja). Okna jednoszybowe z ramami metalowymi. Temperatura w pomieszczeniach: 22 C, na zewnątrz: -1 C. Średnia temperatura powierzchni szyb: 15 C. Temperatura powierzchni stalowych ram przekracza 21 C. Jest to źródło znacznych strat energii. Fot. 11. Termogram nowego okna, wykonany od zewnątrz. Temperatura wewnątrz pomieszczenia 19 C, na zewnątrz: 6 C. Średnia temperatura powierzchni okna: 10,5 C. Widoczny znaczny mostek termiczny pod oknem (najjaśniejsze fragmenty; temperatura przekracza 14 C) jest rezultatem nieprawidłowego montaŝu okna. Zwraca uwagę niska izolacyjność okna, porównywalna z izolacyjnością nie ocieplonych ścian (budynek z początku lat 70.)

9 Fot. 12. Szkolna sala gimnastyczna. Fot. 13. Termogram sali gimnastycznej z fot. 12, wykonany od zewnątrz. DuŜe okna przeszklone płytami z poliwęglanu kanalikowego. Temperatura w pomieszczeniu: 20 C, na zewnątrz: 5 C. Średnia temperatura powierzchni okna: 9 C. Zwraca uwagę dobra izolacyjność okien poliwęglanowych. Fot. 14. Termogram budynku szkolnego, wykonany od zewnątrz. Stare okna jednoramowe, dwuszybowe. Temperatura w pomieszczeniach: 22 C, na zewnątrz: 4 C. Średnia temperatura powierzchni okien: 11,5 C

10 Fot. 15. Termogram budynku szkolnego, wykonany od zewnątrz. Stare okna jednoramowe, dwuszybowe. Temperatura w pomieszczeniach: 22 C, na zewnątrz: 4 C. Średnia temperatura powierzchni okien: 11,5 C. Widoczne liczne uszkodzenia szyb i nieszczelne lufciki. Fot. 16. Termogram budynku szkolnego, wykonany od zewnątrz. Nowe okna z PVC. Temperatura w pomieszczeniach: 22 C, na zewnątrz: 4 C. Średnia temperatura powierzchni okien: 7 C. Temperatura wewnątrz pomieszczeń 22 C, na zewnątrz: 4 C.Zwraca uwagę izolacyjność cieplna okien zdecydowanie lepsza niŝ izolacyjność ścian. Widoczny mostek termiczny pod prawym górnym oknem, wynikający z nieprawidłowego montaŝu okna

11 Fot. 17. Termogram budynku szkolnego, wykonany od zewnątrz. Nowe okna z PVC. Przeszklenie klatki schodowej wykonane z luksferów. Temperatura w pomieszczeniach: 22 C, na zewnątrz: 4 C. Średnia temperatura powierzchni okien: 7 C. Zwraca uwagę izolacyjność cieplna okien zdecydowanie lepsza niŝ izolacyjność ścian oraz bardzo słabe właściwości termoizolacyjne luksferów. Temperatura powierzchni luksferów przekracza 15 C. Stanowią one źródło znacznych strat energii. Fot. 18. Temperatura drzwi wejściowych do budynku szkolnego, wykonany od zewnątrz. Drzwi wykonane z duralu i szkła. Temperatura w pomieszczeniach: 22 C, na zewnątrz: 4 C. Temperatura powierzchni drzwi przekracza 16 C (średnia ok. 14 C). Stanowią one źródło znacznych strat energii

12 Fot. 19. Termogram okna, wykonany od wewnątrz. Na pierwszym planie widoczne barierki. Temperatura w pomieszczeniu: 23 C, na zewnątrz: 2 C. Znaczne obniŝenie temperatury (do ok. 14 C) części środkowej zespolenia spowodowane jest zmniejszoną zawartością argonu oraz odkształceniem tafli szyb. Tego rodzaju usterka wpływa przede wszystkim niekorzystnie na komfort cieplny uŝytkowników pomieszczenia

13 1.2 Nazwy i określenia dotyczące okien. Na rysunkach przedstawiono waŝne branŝowe terminy związane z budową okien. a1 a2 a3 b1 b2 b3 Rys. Rodzaje okien: a-jednorzędowe, b- wielorzędowe: al- jednodzielne, a2- dwudzielne, a3- trójdzielne b1 - dwurzędowe, b2- dwurzędowe dwudzielne, b3- trzyrzędowe 1 Rys. Zespoły i elementy konstrukcyjne okna. 1- ościeŝnica (la- nadproŝe, 1b- próg, 1c- stojak. 1d- słupek, 1e- ślemię) 2- skrzydło rozwierane lewe 3- skrzydło rozwierane prawe (3a- szprosy w skrzydle rozwieranym) 4- skrzydło uchylno- rozwierane (4a- w pozycji uchylnej, 4b- w pozycji rozwartej) 5- górne skrzydło uchylne w oknie dwurzędowym 6- szczebłina w skrzydle okiennym, 7- wywietrznik uchylny

14 UCHYLNE ROZWIERNO -UCHYLNE STAŁE DWUSKRZYDŁOWE ASYMETRYCZNE DWUSKRZYDŁOWE SYMETRYCZNE TRZYSKRZYDŁOWE DRZWI BALKONOWE JEDNOSKRZYDŁOWE Z POPRZECZKĄ DRZWI BALKONOWE DWUSKRZYDŁOWE DWUSKRZYDŁOWE ZE ŚWIETKLIKIEM UCHYLNYM U GÓRY DRZWI BALKONOWE DWUSKRZYDŁOWE ZE SŁUPKIEM RUCHOMYM PRZESUWNE JEDNOSKRZYDŁOWE ZE ŚWIETKLIKIEM UCHYLNYM U GÓRY Rys. Schematyczne oznaczenia kierunków otwierania skrzydeł w oknie (widok od strony wewnętrznej pomieszczenia)