Osadzenie i zamocowanie okna w otworze ściennym powinno być przeprowadzone w taki sposób, aby nawet podczas bardzo mocnego działania wiatru albo w wyniku gwałtownego zamknięcia skrzydła nie wystąpiło nawet minimalne jego przemieszczenie. Istotne jest również właściwe uszczelnienie, zapobiegające przeciekaniu deszczu oraz przenikaniu powietrza, szczególnie w okolicach połączeń ościeżnicy okna z ościeżem. Okno należy tak usytuować w otworze ściany, aby w sposób maksymalny wyeliminować możliwość powstawania mostków termicznych, skutkujących skraplaniem się pary wodnej na wewnętrznej stronie ościeżnicy lub powierzchni ościeża.
Zagadnienia ogólne
Mocowanie okna należy wykonać w taki sposób, aby przewidywane obciążenia zewnętrzne będące wynikiem:
- ruchów budynku i konstrukcji okna,
- temperatury zewnętrznej i wewnętrznej oraz warunków atmosferycznych,
- ciężaru własnego okna
były przenoszone za pośrednictwem łączników lub kotew na konstrukcję budynku, a funkcjonalność okien dotycząca płynnego ruchu skrzydła związanego z otwieraniem i zamykaniem okna była dotrzymana.
Ogólne zasady montażu okien, uwzględniające powyższe wymagania, są zależne głównie od ich usytuowania i rodzaju ściany . W chwili obecnej wyróżnić można trzy charakterystyczne sposoby montażu okien:
- standardowy, w obrysie ścian konstrukcyjnych,
- ciepły, w obrysie ścian konstrukcyjnych,
- ciepły, w warstwie docieplenia ściany (zwany także pasywnym).
Budownictwo, zarówno w zakresie projektowym jak i w odniesieniu do przepisów wdrażanych w tej dziedzinie w krajach Unii Europejskiej, dąży do coraz większej energooszczędności. Nowoczesne okna, w których są zainstalowane również energooszczędne szyby, wymagają wysokiej jakości montażu. Nieprawidłowo zamontowane okna są przyczyną znacznych ubytków ciepła z pomieszczeń. Podstawową zaletą ciepłego montażu, zarówno w obrysie ścian konstrukcyjnych jak i w warstwie docieplenia, jest doskonała szczelność w miejscu połączenia okna ze ścianą. Ogranicza to w znacznym stopniu niekontrolowaną utratę ciepła, co pociąga za sobą obniżenie rachunków za ogrzewanie. Do dalszych zalet zaliczyć można duże obniżenie hałasu oraz zapobieganie możliwości powstawania pleśni i zawilgoceń.
Elementy mocujące okna
Do mocowania okien w ościeżach otworów ścian budynków, w zależności od rodzaju materiału z jakiego wykonano ścianę, miejsca usytuowania okna oraz sposobu montażu stosuje się:
- łączniki rozporowe,
- łączniki śrubowe lub wkręcane,
- kotwy montażowe.
Do bezpośredniego mocowania okien w otworach ściennych używa się metalowych łączników rozporowych zwanych ramowymi. Typowy łącznik rozporowy mocujący ościeżnicę okna składa się z tulei rozporowej, mającej nacięcie na całej długości i wypustki zapobiegające jej obracaniu oraz ze śruby z łbem stożkowym, wyposażonej w wkręcany stożek rozpierający.
Bezpośredni montaż możliwy jest także poprzez zastosowanie stalowych łączników śrubowych lub wkręcanych, charakteryzujących się wytłoczonym gwintem szerokozwojnym, wcinającym się w podłoże w trakcie wkręcania. Występują łączniki z łbem stożkowym lub walcowym, a ich użycie wymaga wywiercenia w podłożu stosownego otworu.
Trzecim typem elementów mocujących okna są kotwy, które służą do pośredniego, w tym także ciepłego, montażu okien. Kotwy stosowane do montażu okien w obrysie ściany konstrukcyjnej składają się zazwyczaj z płaskownika z otworami i przetłoczeniami oraz z elementu zakleszczającego. Jeden koniec kotwy osadzony jest poprzez zakleszczenie w odpowiednim rowku kształtownika ościeżnicy, natomiast drugi mocuje się za pomocą łączników rozporowych do ściany lub ościeża. Przykładowe kotwy montażowe przedstawiono na rys. 1 i 2, natomiast na rys. 3 pokazano mocowanie ościeżnicy okna.
Rys. 1. Kotwa montażowa K typu 2
Rys. 2. Kotwa montażowa REHAU 796
Rys. 3. Mocowanie górnych pionowych elementów ościeżnicy z PVC-U przy pomocy kotwy montażowej
Bardziej złożoną budowę mają kotwy stosowane do ciepłego montażu okien w warstwie docieplenia, czyli poza obrysem muru konstrukcyjnego budynku. Takie kotwy składają się ze specjalnych elementów - konsoli i wsporników, które jednocześnie przenoszą na konstrukcję budynku obciążenia pochodzące od sił działających prostopadle do płaszczyzny okien (np. parcie wiatru), jak i od sił działających równolegle do ich płaszczyzny (np. masa okna). Przykładowy system JB-D firmy SFS intec składa się z kilku typów konsoli dolnych , które powinny być dobierane w zależności od materiału z jakiego są wykonane mury budynku, odległości planowanego wysunięcia okna poza obrys ścian, masy okna oraz konstrukcji jego części progowej, a także wsporników bocznych. Dodać należy, że wsporniki boczne są uniwersalne, gdyż występuje tylko jeden typ, stosowany do montażu różnych okien. Poszczególne części składowe systemu JB-D przedstawiono na rys. 4 i 5, natomiast przykłady mocowania pokazano na rys. 6 i 7.
Rys. 4.Wspornik boczny
Rys. 5. Konsola dolna
Wymagania dotyczące elementów mocujących
W odniesieniu do elementów mocujących okna nie występują żadne bezpośrednie wymagania, które wynikały by z dokumentów techniczno-budowlanych, zarówno krajowych jak i Unii Europejskiej. Odnosząca się do okien norma europejska PN-EN 14351-1:2006+A1:2010 „Okna i drzwi. Norma wyrobu, właściwości eksploatacyjne. Część 1: Okna i drzwi zewnętrzne bez właściwości dotyczących odporności ogniowej i/lub dymoszczelności” zawiera p. 6 „Dostawa, instalowanie, konserwacja i dozór”. W punkcie tym znajduje się stwierdzenie, iż producent powinien zapewnić informację, obejmującą m.in. wymagania montażowe i technikę montażu (na budowie), jeżeli nie jest odpowiedzialny za zainstalowanie wyrobu.
Obligatoryjnie obowiązujące rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (Dz. U. Nr 75, poz. 690 z póżniejszymi zmianami) zawiera załącznik, w którym określono wymagania w zakresie izolacyjności cieplnej. W punkcie dotyczącym szczelności na przenikanie powietrza sformułowano m.in. następujące stwierdzenie:
„2.3.1. W budynku mieszkalnym, zamieszkania zbiorowego, użyteczności publicznej i produkcyjnym przegrody zewnętrzne nieprzeżroczyste, złącza między przegrodami i częściami przegród (między innymi połączenia stropodachów lub dachów ze ścianami zewnętrznymi), przejścia elementów instalacji (takie jak kanały instalacji wentylacyjnej i spalinowej przez przegrody zewnętrzne) oraz połączenia okien z ościeżami należy projektować i wykonywać pod kątem osiągnięcia ich całkowitej szczelności na przenikanie powietrza .”
W udzielanych do czasu wdrożenia Ustawy o wyrobach budowlanych z dnia 16 kwietnia 2004 r. (Dz. U. Nr 62, poz. 881 z póżniejszymi zmianami) Aprobatach Technicznych na kotwy montażowe do okien, znajdowały się m.in. następujące wymagania:
- zabezpieczenie antykorozyjne – powłoka cynku o masie nie mniejszej niż 200 g/m? i odporność na działanie mgły solnej przez okres 96 h,
- wytrzymałość na obciążenia siłą rozciągającą – kotwy powinny być odporne na obciążenie siłą rozciągającą o wartości 1,0 kN, a powstałe odkształcenie długości nie powinno być większe niż 1,5 % pierwotnej długości,
- wytrzymałość na obciążenia siłą wyrywającą – kotwa zaczepiona w kształtowniku (zgodnie z instrukcją producenta) powinna być odporna na obciążenie siłą wyrywającą działającą w osi kotwy, o wartości nie niższej niż 1.0 kN.
Jednak w odniesieniu do kotew montażowych stosowanych do instalowania okien w warstwie docieplenia, ze względu na ich usytuowanie poza obrysem ścian budynku, ilość wymagań powinna być rozszerzona. Należy więc jeszcze uwzględnić co najmniej siły pochodzące od następujących obciążeń:
- ciężaru własnego okna i pionowego obciążenia użytkowego, przy skrzydle otwartym do kąta 90°,
- wynikających z naporu wiatru,
- z poziomych obciążeń użytkowych,
- z ruchów zależnych od materiału konstrukcyjnego.
Po wykonaniu badań związanych z obciążeniami od ciężaru własnego okna i pionowego obciążenia użytkowego, próbka powinna zachować funkcjonalność w odniesieniu do sił operacyjnych, to znaczy, że siły te – początkowe i końcowe, powinny mieścić się w zakresie klasyfikacji podstawowej podawanej przez normę PN-EN 13115:2002 „Okna. Klasyfikacja własności mechanicznych. Obciążenia pionowe, zwichrowanie i siły operacyjne”.
Dodać jeszcze należy, że przy uwzględnianiu sił wynikających z naporu wiatru, kierować się należy zapisami normy PN-EN 1991-1-4:2008/A1:2010 „Eurokod 1: Oddziaływanie na konstrukcję. Część 1-4: Oddziaływanie ogólne. Oddziaływanie wiatru”.
Rys. 6. Schemat montażu wspornika bocznego
Rys. 7. Schemat mocowania konsoli dolnej
Montaż okien
Standardowy montaż okien w obrysie ścian konstrukcyjnych
Obecnie w Polsce standardowym sposobem osadzania okien w otworze ściany jest ich mocowanie kotwami lub łącznikami oraz uszczelnianie pianką i silikonem. Zgodnie z podaną już w publikacji normą PN-EN 14351-1:2006+A1:2010 zabudowa okna powinna być zgodna z instrukcją montażu opracowaną przez producenta. Instrukcja ta powinna podawać sposób pomiaru ościeży otworów ściennych oraz określać minimalną ilość punktów mocujących kotwami lub łącznikami, jakich należy użyć do montażu z uwzględnieniem m.in. stref obciążeń wiatrem określonych w wspomnianej już normie PN-EN 1991-1-4:2008/A1:2010.
Zalecany rozstaw między kotwami lub łącznikami okien nie powinien przekraczać 700 mm, a odległość kotew od naroży okien nie powinna być większa niż 150 mm.
W montażu standardowym do uszczelniania (ale nie do mocowania) zamocowanych w ościeżu okien stosuje się głównie pianki montażowe, których rodzaj powinien również określić producent. W przypadku stosowania do wypełnień szczeliny obwodowej między ościeżnicą a ościeżem zapraw murarskich należy przestrzegać zasady, aby kotwy nie miały bezpośredniego kontaktu z wypełnieniem zawierającym gips (może powodować korozję).
Kotwy mocuje się w ościeżu za pomocą łączników rozporowych lub specjalnych gwoździ dobieranych dla każdego rodzaju muru, co powinna także określać instrukcja montażu.
Szczegółowe zagadnienia związane z montażem okien przedstawione są w opracowanej przez Instytut Techniki Budowlanej w Warszawie Instrukcji nr 421/2006 pt. „Warunki techniczne wykonania i odbioru robót budowlanych, część B: Roboty wykończeniowe, zeszyt 6: Montaż okien i drzwi balkonowych”.
Rys. 8. Przykład ciepłego montażu okien ( wg firmy Mirox)
Ciepły montaż okien w obrysie ścian konstrukcyjnych
W krajach zachodniej Europy już od kilkunastu lat standardowo stosuje się ciepły montaż okien. Zasadniczym celem tego sposobu montażu jest wyeliminowanie mostków termicznych oraz zabezpieczeniem izolacji uszczelniającej przed wilgocią z jednoczesnym zapewnieniem jej stałej wentylacji.
Podstawową zasadą stosowaną w ciepłym montażu okien jest wielowarstwowość materiałów użytych do wypełnienia szczeliny obwodowej pomiędzy ościeżnicą a ościeżem. Stąd też często używana jest inna nazwa tej techniki montażu – montaż trójwarstwowy. Ciepły montaż polega więc na zastosowaniu w styku okna z murem trzech warstw o ściśle określonych właściwościach. Są to:
- wewnętrzna warstwa – utworzona z taśmy paroizolacyjnej (zwanej także paroszczelną) wykonanej z folii aluminiowej wzmocnionej włókniną, którą mocuje się za pomocą taśmy butylowej do ściany oraz taśmy samoprzylepnej do ościeżnicy,
- środkowa warstwa – wykonywana z materiału termoizolacyjnego, zwykle pianki poliuretanowej,
- zewnętrzna warstwa – do wykonania której stosuje się taśmę z elastycznej folii paro- przepuszczalnej oraz poliuretanową taśmę uszczelniającą.
Przykład takiego montażu okien przedstawiono na rys. 8.
Podkreślenia wymaga fakt, że ciepły montaż okien jest zgodny z zasadą według niemieckiego RAL - „szczelniej wewnątrz niż na zewnątrz”, co zapewnia szczelinie pomiędzy ościeżnicą okna a ościeżem optymalne warunki, które wpływają na jej trwałość i jakość.
Dodać jeszcze należy, iż ten sposób osadzania okien wymaga także instrukcji montażu opracowanej przez producenta. Powinna ona zawierać przedstawione już w opisie montażu standardowego sposoby pomiaru ościeży otworów ściennych, podawać ilości punktów mocujących, maksymalne ich rozstawy i inne niezbędne do prawidłowego montażu parametry.
Ciepły montaż okien w warstwie docieplenia ściany
Ciepły montaż okien w warstwie docieplenia charakteryzuje się wysunięciem linii okien poza zewnętrzny obrys ścian budynku. Podkreślić należy, że podstawowym zadaniem ciepłego montażu jest zapobieganie powstawaniu mostków termicznych w szczelinie obwodowej pomiędzy oknem a murem, natomiast w przypadku montażu w warstwie docieplenia dodatkowo poprawiony zostaje przebieg izoterm przez układ ściana/szczelina obwodowa/okno. Dlatego ta technika montażu jest szczególnie zalecana dla budownictwa pasywnego.
W prezentowanej technice montażu wyróżnić można trzy fazy:
1) właściwe przygotowanie budynku i otworów okiennych, wybór systemu montażu, sposobu
uszczelnienia połączeń oraz dobór odpowiednich materiałów,
2) mechaniczne połączenie okien z murem,
3) wykonanie uszczelnienia termoizolacyjnego oraz jego zabezpieczenie przed wpływami wilgoci
zewnętrznej i wewnętrznej.
Problematyka objęta pierwszą fazą dotyczy zagadnień występujących we wszystkich typach montażu, co już powyżej przedstawiono, a zagadnienia specjalistyczne związane z warstwą docieplenia są zazwyczaj podane w projekcie architektoniczno-budowlanym.
Druga faza, czyli mechaniczne połączenie okien usytuowanych poza obrysem ścian z murem ościeży, ma decydujący wpływ na prawidłową realizację ciepłego montażu i wymaga zastosowania specjalnych elementów - konsoli i wsporników.
Jak już w publikacji wspomniano, w prezentowanej technice montażu są stosowane wsporniki boczne i jako przykładowe przedstawiono wyroby systemu JB-D. Pokazany na rys. 4 wspornik boczny jest dwuczęściowy i składa się z elementu łączącego oraz szyny wspornika ze zintegrowanym trzpieniem do regulacji położenia, wyposażonym w gniazdo typu TORX T25. Podstawową funkcją wsporników bocznych jest przenoszenie na konstrukcję budynku obciążeń pochodzących od sił działających prostopadle do płaszczyzny okna (głównie parcie wiatru). Wsporniki te pełnią taką samą rolę jak kotwy stosowane w standardowym lub ciepłym montażu okien w obrysie ścian. Jednak dodatkowo mają możliwość płynnej regulacji wysunięcia i położenia wspornika. Zasady określania regulacji położenia – HV oraz wymiaru wysunięcia – AK , a także minimalne odległości – ar i a (oznaczenia przedstawione są na rys. 6) są takie same jak do poniżej prezentowanych konsoli dolnych. Jedyną różnicą jest tylko maksymalny zakres położenia HV, który wynosi dla wsporników bocznych (w zależności od typu) od 40 do 60 mm.
Kolejnymi elementami stosowanymi do mocowania okien w warstwie docieplenia są konsole dolne (przykładowa na rys. 5), przenoszące obciążenia pochodzące od sił działających równolegle do płaszczyzny okna, czyli głównie od ich ciężaru. Podkreślić należy ,że ze względu na duży ciężar obecnie stosowanych okien (ich ramy mają wzmocnienia ze stalowych kształtowników i wyposażone są w zestawy szyb wielokomorowych) oraz wysunięcie poza obrys ścian, bardzo istotny jest właściwy dobór konsoli dolnych. Przy doborze brać należy pod uwagę wartość maksymalnych dopuszczalnych obciążeń na jedną konsolę, podawanych przez producenta.
Podstawowe zasady mocowania konsoli dolnych oraz wsporników bocznych systemu JB-D do podłoża są następujące:
mocowanie powinno być wykonywane wyłącznie przy użyciu wkrętów lub łączników śrubowych odpowiednich dla danego podłoża, np. typu FC dla ścian betonowych i z pełnej cegły silikatowej,
należy ściśle przestrzegać wyznaczonej zaleceniami systemu minimalnej odległości pomiędzy pierwszym punktem mocowania konsoli (także wspornika) a krawędzią muru, oznaczoną na rys. 7 jako „ ar” i wynoszącą 30 mm,
należy również zachować minimalną odległość między punktami mocowań oznaczoną jako „a” (wg rys. 7) i wynoszącą 25 mm.
Istotnym zagadnieniem jest także prawidłowe ustalenie liczby konsoli dolnych i wsporników bocznych oraz sposobu ich usytuowania, niezbędnych dla poprawnego wykonania mechanicznego połączenia okna z murem. Ich ilość jest zależna od rodzaju okna (stałe, rozwierane, jedno- lub dwuskrzydłowe itp.) oraz jego wymiarów gabarytowych. Przykładowo można podać, iż w systemie JB-D, dla rozwieranych okien jednoskrzydłowych, wymagania w tym zakresie są następujące:
- konsole dolne powinny być rozmieszczone: od krawędzi okna – w maksymalnej odległości 150 mm, pomiędzy sobą – w maksymalnej odległości 700 mm,
- minimalna ilość konsoli dolnych powinna wynosić: okna o szerokości do 1000 mm – 2 szt, okna o szerokości od 1001 do 1700 mm – 3 szt, okna o szerokości od 1701 do 2400 mm – 4 szt.
Trzecia i ostatnia faza ciepłego montażu okien w warstwie docieplenia ściany polega na wykonaniu uszczelnienia termoizolacyjnego oraz jego zabezpieczenia przed wpływem zewnętrznych czynników atmosferycznych i wewnętrznej wilgoci. Stosuje się tu również technikę trójwarstwową, jak przy przedstawionym już w publikacji montażu okien w obrysie ścian konstrukcyjnych, z uwzględnieniem specyfiki materiałów warstwy docieplenia muru.
inż. Zbigniew Czajka
OKNO nr 1/2014
Literatura
Ustawa o wyrobach budowlanych z 16.04.2004 r.
Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z 12.042002 r.
Normy : PN-EN 14351-1:2006+A1:2010, PN-EN 13115:2002,
PN-EN 1991-1-4:2008/A1:2010
Instrukcja ITB nr 421/2006
Aprobaty Techniczne COBR Metalplast: AT-06-0793/2005 i AT-06-0557/2002
Montaż w warstwie docieplenia. System JB-D. Oknotest.pl
Ciepły montaż energooszczędny. Mirox Okna Drzwi PVC Poznań
