Bardzo ważnym elementem mającym wpływ na bilans energetyczny budynku są okna. O ile udział strat ciepła przez okna w tradycyjnym budynku wynosi ok. 12–15% to w budynkach niskoenergetycznych i pasywnych udział ten może stanowić nawet 35–45% całości strat, mimo że ich łączna powierzchnia zwykle nie przekracza 11–12% całkowitej powierzchni przegród zewnętrznych.
Dlatego tak ważny staje się dobry projekt przeszkleń i zastosowanie okien o jak najlepszych parametrach, bez czego spełnienie współczesnych wymagań energetycznych nie jest możliwe.
Różni producenci w swoich materiałach promocyjnych i specyfikacjach wskazują na coraz lepsze parametry oferowanych przez siebie okien.
W tych danych coraz częściej pojawiają się całkowite współczynniki przenikania ciepła dla okien na poziomie 0,80-0,85 W/m2K, przy czym współczynnik ten dla samej szyby może wynosić 0,6-0,7 W/m2K, a dla ramy 0,7-0,8 W/m2K.
Oczywiście, dotyczy to okien z potrójnym szkleniem i wypełnieniem komór międzyszybowych gazem szlachetnym, np. argonem.
Szyby takie są dodatkowo pokryte powłokami niskoemisyjnymi w celu ograniczenia strat ciepła drogą promieniowania od szyby do otoczenia i jednoczesnego pozyskania zysków od słońca podczas sezonu grzewczego.
Ramki dystansowe tych okien są wykonywane z materiału o niskiej przewodności cieplnej (zwykle z tworzywa lub bardzo cienkiej blachy ze stali nierdzewnej) i osadzone głębiej w ramie okiennej.
Profile okienne mają najczęściej pięć, a bywa, że nawet sześć komór ocieplonych dodatkowo pianką lub innym materiałem izolacyjnym.
Tego typu szyby okazują się bardziej wydajne energetycznie niż ściany, ponieważ ich bilans energetyczny, uwzględniający nie tylko straty ciepła ale również zyski od słońca, wypada zdecydowanie korzystniej.
Niskoemisyjne powłoki są bowiem przezroczyste dla promieniowania słonecznego (więcej zysków ciepła), a jednocześnie zatrzymują „uciekające” ciepło z wnętrza pomieszczenia (mniej strat).
Okna takie, rzecz jasna, do tanich nie należą, a mimo to zdarza się, że uzyskane oszczędności energii potrafią rozczarować osoby, które zdecydowały się na to dość kosztowne rozwiązanie.
Praktyka bywa bowiem zupełnie inna. Po pierwsze, dość często parametry okien pochodzących bezpośrednio z produkcji różnią się od parametrów okien wzorcowych, występują w nich też różne wady powstałe na etapie produkcji lub montażu.
Zdarza się, że uszkodzenie powstanie podczas transportu na plac budowy.
Przede wszystkim jednak ogromny wpływ na uzyskany efekt ma końcowy montaż okien w przegrodach i prace wykończeniowe.
W czasach, gdy coraz trudniej o prawdziwych fachowców, a deweloperzy w dążeniu do obniżenia kosztów korzystają ze słabo wykwalifikowanych pracowników, jakość tych prac spada.
Nie bez powodu coraz częściej osobom decydującym się na wymianę okien oferuje się więc albo montaż zwany „normalnym” albo za dużo większe pieniądze tzw. montaż „ciepły”, który polega po prostu na bardziej starannym montażu i lepszym uszczelnieniu oraz dociepleniu połączeń okna z murem.
Jak jednak sprawdzić, czy rzeczywiście mamy dobre i oszczędne okna?
Tu właśnie z pomocą może nam przyjść termowizja. Pozornie, patrząc na kolorowy obraz zwany termogramem może się wydawać, że kwestia oceny jakości okna i jego montażu jest sprawą prostą.
Tak jednak nie jest, bowiem termogram taki powinien zostać wykonany w odpowiednich warunkach i przy spełnieniu określonych wymagań a do jego prawidłowej interpretacji konieczna jest spora wiedza z zakresu fizyki oraz budownictwa.
Tabela. 1. Fragment tabeli współczynników dla aluminium
Współczynnik emisyjności ε
Jednym z najistotniejszych parametrów, od którego zależy prawidłowa interpretacja zarejestrowanych kamerą termogramów, jest współczynnik emisyjności materiałów, z których okno zostało wykonane.
Współczynnik ten, którego ustalenie należy do operatora, określa właściwości „odbiciowe” danego materiału a więc to, jaka część promieniowania cieplnego z otoczenia odbija się od badanej powierzchni.
Badając okna mamy do czynienia przede wszystkim ze szkłem a także tworzywami sztucznymi, lakierowanym drewnem lub anodowanym, ew. lakierowanym aluminium.
To właśnie takie gładkie powierzchnie, jak szyby, błyszczące tworzywa sztuczne, stal nierdzewna, aluminium, blacha ocynkowana, polerowany kamień itp. intensywnie odbijają padające nań promieniowanie, zarówno widzialne, jak i cieplne.
W końcu oba promieniowania zachowują się podobnie, gdyż różnią się od siebie jedynie długością fali.
Na dodatek współczynnik ten zależy nie tylko od rodzaju materiału, ale także od stopnia zmatowienia lub skorodowania jego powierzchni, a nawet od ilości pokrywającego go kurzu lub pyłu, czy wręcz ogólnego zabrudzenia.
Istnieją bardzo obszerne tabele, w których podawane są współczynniki emisyjności, uwzględniające rodzaj i stan powierzchni danego materiału.
Należy do nich jednak podchodzić ze znaczną ostrożnością, czego dobrym przykładem jest fragment jednej z tabel publikowanych przez wiodącego producenta kamer termowizyjnych, firmę FLIR, dotyczący tylko powierzchni aluminiowych (tab. 1).
Z tabeli wynika, że współczynnik emisyjności dla aluminium może leżeć w bardzo szerokim zakresie od 0,04 (co oznacza, że 96% promieniowania stanowi promieniowanie odbite) do 0,97 (to prawie całkowity brak odbić, które charakteryzuje wyłącznie tzw. ciało idealnie czarne, którego współczynnik wynosi ε = 1).
Aby prawidłowo wyznaczyć współczynnik emisyjności szyb konieczne jest przeprowadzenie badania stosownych próbek szkła w warunkach laboratoryjnych.
Badanie takie wykonuje się przy podwyższonej temperaturze testowanej próbki, na którą nakleja się kawałek cienkiego materiału o znanej emisyjności.
Podczas obróbki komputerowej emisyjność badanego szkła koryguje się w taki sposób, aby temperatury wskazywane dla szkła i dla naklejonego materiału były możliwie jednakowe.
Wyznaczanie współczynnika emisyjności dla szyby zespolonej ze szkła SunGuard RAL 9003#44 jest pokazane na termogramie (fot. 1).
Fot. 1. Wyznaczenie współczynnika emisyjności szyby zespolonej SunGuard RAL 900#44
Fot. 2. Rozkład temperatur na 1-komorowej szybie zespolonej wypełnionej argonem
(...)
(...)
Wojciech Derwiński
TERMOCERT Badania termowizyjne
Całość artykułu w wydaniu drukowanym i elektronicznym
Inne artykuły o podobnej tematyce patrz Serwisy Tematyczne
Więcej informacji: Świat Szkła 5/2019