Jednym z najistotniejszych parametrów techniczno-użytkowych drzwi zewnętrznych jest ich izolacyjność cieplna, zwana także przenikalnością , określana współczynnikiem przenikania ciepła U. Przepisy obowiązujące w Polsce, w zależności od miejsca usytuowania drzwi, ustalają w sposób obligatoryjny wielkość tego współczynnika. Dodać jednak należy, że na izolacyjność cieplną drzwi oraz związane z tym parametry wpływ mają jeszcze inne czynniki, szczególnie wodoszczelność i przepuszczalność powietrza.
PRZEPISY TECHNICZNO-PRAWNE
Odnoszące się do wyrobów budowlanych (do których zalicza się m.in. drzwi zewnętrzne) wymagania techniczno-użytkowe, są głównie zawarte w rozporządzeniu Ministra Infrastruktury w sprawie warunków technicznych, jaki powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie z dnia 12 kwietnia 2002 r. (Dz. U. Nr 75, poz. 690 z późniejszymi zmianami). Zagadnienia związane z wymaganiami z zakresu izolacyjności cieplnej są przedstawione w Załączniku Nr 2 tego rozporządzenia, w którym podano wartości współczynnika przenikania ciepła U różnych budowlanych wyrobów otworowych, w tym także dla drzwi zewnętrznych.
W stosownej tablicy ww. Załącznika zapisano, że dla drzwi usytuowanych w przegrodach zewnętrznych lub w przegrodach pomiędzy pomieszczeniami ogrzewanymi i nieogrzewanymi, maksymalna wartość współczynnika przenikania ciepła wynosi:
∙ od dnia 01.01.2017 r. – U(max) = 1,5 [W/(m²∙K)],
∙ od dnia 01.01.2021 r. – U(max) = 1,3 [W/(m²∙K)].
W odniesieniu do drzwi zewnętrznych usytuowanych w przegrodach zewnętrznych pomieszczeń nieogrzewanych, w rozporządzeniu nie określono wymagań dotyczących U(max).
Dodać należy, iż prezentowany Załącznik Nr 2 zawiera również wymagania dotyczące przepuszczalności powietrza, ujęte jednak w sposób ogólny w p. 2.3 „Szczelność na przenikanie powietrza”.
Jak już w publikacji wspomniano, ważną rolę w drzwiach zewnętrznych, jako ruchomej przegrody zewnętrznej, odgrywa problematyka wodoszczelności. Jest ona poruszona w przedstawianym rozporządzeniu w Dziale VIII „Higiena i zdrowie” – Rozdział 4 „Ochrona przed zawilgoceniem i korozją biologiczną”. Znajduje się tam m.in. następujące postanowienie:
„§ 318. Rozwiązania konstrukcyjno-materiałowe przegród zewnętrznych i ich uszczelnienia powinny uniemożliwiać przenikanie wody opadowej do wnętrza budynku”.
Do problematyki przenikalności cieplnej drzwi odnoszą się także zapisy zawarte w zharmonizowanej normie wyrobu PN-EN 14351-1+A1:2010 Okna i drzwi – Norma wyrobu, właściwości eksploatacyjne – Część 1: Okna i drzwi zewnętrzne bez właściwości dotyczących odporności ogniowej i/lub dymoszczelności. W tym dokumencie normalizacyjnym zawarto stwierdzenie, iż przenikalność cieplną objętych nim drzwi należy wyznaczać zgodnie z normami:
- PN-EN ISO 10077-1:2007 Cieplne właściwości użytkowe okien, drzwi i żaluzji – Obliczanie współczynnika przenikania ciepła – Część 1: Postanowienia ogólne, stosując stosowne tablice lub za pomocą obliczeń,
albo
- PN-EN ISO 12567-1:2010 Cieplne właściwości użytkowe okien i drzwi – Określenie współczynnika przenikania ciepła metodą skrzynki grzejnej – Część 1: Kompletne okna i drzwi, stosowną metodą skrzynki grzejnej.
Jednocześnie w normie PN-EN 13501-1+A1:2010 są sformułowane właściwości oraz wymagania dotyczące wodoszczelności i przepuszczalności powietrza, oraz wskazane odnoszące się do tych parametrów normy, co w bardziej szczegółowy sposób przestawiono w dalszej części niniejszej publikacji.
WPŁYW PRZEPUSZCZALNOŚCI POWIETRZA I WODOSZCZELNOŚCI
Izolacyjność cieplna drzwi zewnętrznych, niezależnie od materiału z jakiego je wykonano, jest zależna od szeregu innych parametrów techniczno- użytkowych. Jednak do mających najistotniejszy wpływ zaliczyć należy przepuszczalność (infiltrację) powietrza oraz wodoszczelność. Z analizy literatury fachowej można wysnuć wniosek, że czynniki te są bardzo często zbyt pobieżnie traktowane przez projektantów w dokumentacjach technicznych obiektów budowlanych. Wynika to prawdopodobnie z bardzo nikłej znajomości wymagań technicznych w tym zakresie, jak również metodologii stosownych badań.
Spełnienie warunków techniczno-użytkowych związanych z przepuszczalnością powietrza oraz wodoszczelnością wymaga zarówno zastosowania odpowiedniej konstrukcji drzwi opartej o stosowne kształtowniki ościeżnicy oraz skrzydła i sposobu ich łączenia, jak i właściwych elementów wyposażenia. Do tych ostatnich należy w pierwszej kolejności zaliczyć uszczelki oraz progi.
Przyjmuje się, iż właściwie dobrana uszczelka ościeżnicowa, która została wykonana z elastycznego materiału cechującego się stosowną twardością (choć popularnie używa się określenia „miękkością”) oraz wyposażona w odpowiednio wyprofilowaną wargę, w skuteczny sposób ogranicza infiltrację powietrza. Sytuacja taka jest szczególnie istotna w przypadku drzwi zewnętrznych, narażonych zazwyczaj na możliwość przenikania zbyt zimnego (w okresie zimy) albo gorącego(w okresie letnim)
powietrza atmosferycznego.
Cytowana już w publikacji norma wyrobu PN-EN 14351-1+A1:2010 zawiera wymaganie przeprowadzania badań przepuszczalności powietrza zgodnie z metodologią ujętą w przywołanej normie PN-EN 1026:2001 Okna i drzwi – Przepuszczalność powietrza – Metoda badania. Badania są przeprowadzane w tradycyjny sposób określania przepuszczalności powietrza przez wyroby otworowe wykonane z dowolnych materiałów, poprzez poddanie drzwi działaniu dodatnich lub ujemnych ciśnień próbnych. Pod uwagę bierze się ilość powietrza, która przedostaje się przez wszystkie nieszczelności w wyniku działania stosownego ciśnienia. Klasyfikacja przepuszczalności polega na zasadzie, że im mniejsza ilość traconego pod odpowiednio wysokim ciśnieniem powietrza, tym wyższa klasa szczelności drzwi. Wyniki badania i klasyfikację należy określać w oparciu o postanowienia zawarte w normie PN-EN 12207:2001 Okna i drzwi – Przepuszczalność powietrza – Klasyfikacja. Klasy badanych drzwi są ustalane w oparciu o porównanie przepuszczalności powietrza badanych wyrobów w odniesieniu do powierzchni całkowitej oraz do szczelin otworu.
W oparciu o powyżej przedstawione uwarunkowania stwierdzić należy, iż znaczną rolę w odniesieniu do szczelności drzwi odgrywa także ich uszczelnienie w dolnej części tj. w obszarze progu. Zazwyczaj występuje jedno z poniżej przedstawionych rozwiązań progów drzwi:
Uszczelnienie dolnej szczeliny drzwi poprzez montaż odpowiednio wysokiego kształtownika (profilu) progowego z zainstalowaną uszczelką, jak przedstawia rys. 1. Zaprezentowane rozwiązanie zapewnia największą szczelność, ale ma bardzo ograniczony zakres stosowania. Wysokie progi są stosowane głównie w drzwiach wyjściowych na tarasy itp. Zgodnie z zapisami w „Warunkach technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki”, w drzwiach wejściowych do budynków i ogólnodostępnych pomieszczeń użytkowych oraz w drzwiach do mieszkań i pomieszczeń mieszkalnych w budynkach zamieszkania zbiorowego, wysokość progów nie może przekraczać 0,02 m.
Uszczelnienie dolnej szczeliny drzwi poprzez zastosowanie kształtownika progowego o wysokości zgodnej z obligatoryjnymi przepisami, czyli nie przekraczającej 20 mm, popularnie zwanego „niskim progiem”. Przykładowy kształtownik tego typu pokazano na rys. 2.
U dołu poziomej krawędzi skrzydła drzwiowego instaluje się uszczelkę z odpowiednio ukształtowaną wargą, co przykładowo obrazuje rys. 3. Podstawową wadą tego rozwiązania jest tarcie uszczelką po podłożu, co z biegiem czasu powoduje wycieranie się powierzchni w obszarze ruchu skrzydła, a także dość utrudnione jest otwieranie drzwi.
Zastosowanie w dolnej poziomej krawędzi skrzydła drzwi tzw. uszczelki opadającej, co zaprezentowano na rys. 4. Uszczelka jest wyposażona w część ruchomą opadającą w momencie domykania skrzydła, oraz unoszącą się z chwilą otwarcia drzwi. Jednak to rozwiązanie nie zapewnia tak wysokiego poziomu szczelności, jaki można uzyskać poprzez zastosowanie kształtownika progowego z uszczelką (poz. a).
Wyjaśnić jeszcze należy w odniesieniu do rozwiązania zaprezentowanego w pozycji a), że coraz częściej stosowana jest alternatywa w postaci niskiego progu, czyli o wysokości nie przekraczającej wymaganych 20 mm. Wymaga to wprowadzenia pewnych zmian konstrukcyjnych, co przykładowo pokazano na rys. 5.
Drugim czynnikiem wpływającym na poziom izolacyjności cieplnej drzwi zewnętrznych jest ich wodoszczelność. Właściwe jej zapewnienie wymaga zastosowania odpowiedniej górnej osłony. Producenci drzwi proponują różnego rodzaju wyposażenie systemowe, z których najprostszym jest obróbka blacharska w postaci okapnika. Korzystniejsze rozwiązanie stanowi zainstalowanie zadaszenia w postaci oddzielnej konstrukcji daszka. Występują różnego rodzaju tego typu wyroby, a przykładowym jest dość często stosowany daszek stalowo-szklany oferowany m.in. przez firmę Hörmann, przedstawiony na fot. 1.
W zdecydowanej większości przypadków drzwi zewnętrzne otwierają się na zewnątrz obiektów. Wynika to z wymagań prezentowanego już w publikacji rozporządzenia Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w którym podano, iż drzwi zewnętrzne, jako wyroby otworowe stosowane na drogach ewakuacyjnych, powinny się w ten sposób otwierać. W związku z powyższym konstrukcja drzwi wymaga zewnętrznego usytuowaniem przylgi skrzydła. Jednak w konsekwencji, przy braku odpowiedniej górnej osłony, drzwi są narażone na utratę szczelności na wodę opadową, szczególnie podczas dużych opadów atmosferycznych połączonych z silnym wiatrem. Potwierdza to konieczność stosowania zadaszenia, aby drzwi uzyskały wymaganą klasę tzw. szczelności na wodę opadową.
Związane z tym parametrem badanie wodoszczelności powinno być przeprowadzone w oparciu o procedurę przedstawioną w normie PN-EN 1027:2001 Okna i drzwi – Wodoszczelność – Metoda badania. Badania są realizowane na kompletnych zespołach drzwiowych w najbardziej niekorzystnych warunkach. Z kolei wyniki badań i wynikającą z nich klasyfikację powinno się wyrażać według zapisów zawartych w normie PN-EN 12208:2001 Okna i drzwi – Wodoszczelność – Klasyfikacja. Norma podaje, że klasyfikacja oznacza granicę wodoszczelności drzwi wykonanych z dowolnego materiału i kompletnie zmontowanych.
PROBLEMATYKA PRZESZKLENIA I ZAMYKANIA
Przeszklenie skrzydła oraz zdolność do skutecznego zamykania drzwi zewnętrznych także w znaczny sposób wpływa na jakość ich parametrów techniczno-użytkowych, w tym również izolacyjność cieplną.
Biorąc pod uwagę przeszklenie, ważną sprawą jest odpowiedni dobór konstrukcji szyby, przy czym ze względu na wymagania związane z izolacyjnością cieplną drzwi, szczególnie zaczynających obowiązywać od 01.01.2021 r. (U(max) = 1,3 [W/m²∙K)]), najkorzystniejsze będzie zastosowanie szyby zespolonej dwukomorowej. Budowę wspominanego trzyszybowego przeszklenia, składającego się z tafli szkła bezpiecznego, w tym jednej wykonanej ze szkła ornamentowego, każdej o grubości 8 mm i zespolonych krawędziowo tzw. ciepłą ramką, przedstawiono na rys. 6. Wyjaśnić należy, iż wprowadzenie szkła ornamentowego, a w niektórych przypadkach szkła lustrzanego, ma na celu „rozmycie” widoczności wewnątrz pomieszczeń. Podnosi to walory estetyczne wejścia gwarantując jednoczeń anonimowość, co jest ważnym aspektem szczególnie w drzwiach budynków jednorodzinnych, rezydencji itp.
W odniesieniu do przeszklonych drzwi przeciwpożarowych, stosowanych jednak w mniejszym zakresie na zewnątrz budynków, występuje konieczność wyposażenia przeszklenia w warstwę folii PVB, która zapobiega utlenianiu się żelu stosowanemu pomiędzy poszczególnymi taflami szyb zestawu ognioodpornego. Niewprowadzenie takiego zabezpieczenia może skutkować szybkim tzw. mlecznieniem szyb. Jest to zjawisko polegające na zmianie koloru utleniającego się pod wpływem promieni UV żelu łączącego poszczególne szyby.
Ostatnią problematyką związaną z izolacyjnością cieplną i powiązaną z tym szczelnością drzwi zewnętrznych jest sposób usytuowania urządzeń służących do ich zamykania z regulacją jego przebiegu, zwanych popularnie samozamykaczami. Zazwyczaj w drzwiach zewnętrznych są instalowane samozamykacze górne usytuowane po stronie zawiasowej, a więc najczęściej na zewnątrz budynku. Występujące w Polsce warunki atmosferyczne, dość często niekorzystne jak np. w okresie zimowym, stwarzają możliwość gęstnienia, a w krańcowych przypadkach zamarzania płynu hydraulicznego. Taka sytuacja znacznie utrudnia lub wręcz uniemożliwia otwarcie drzwi. Zapobiega temu instalowanie głowicy samozamykacza po stronie przeciwnej do zawiasów, a więc wewnątrz budynku, co jednak rodzi co najmniej dwa problemy natury konstrukcyjnej. Przedstawione powyżej sposoby usytuowania samozamykaczy na skrzydle drzwiowym ilustruje rys. 7.
Pierwszym zagadnieniem jest uwzględnienie już w etapie konstruowania drzwi zewnętrznych odpowiedniej powierzchni przeznaczonej do mocowania głowicy samozamykacza na skrzydle, usytuowanej przeciwnie do standardowo stosowanej. Następnie w procesie produkcji niezbędne jest wyposażenie skrzydła drzwi w odpowiednie wzmocnienia w miejscach instalowania elementów mocujących (są to zazwyczaj nitonakrętki) głowicę samozamykacza od wewnątrz. Przykładowy górny samozamykacz z szyną ślizgową typu GEZE TS 5000 zamocowany po stronie wewnętrznej drzwi, pokazano na fot. 2.
Drugim problemem wymagającym stosownego rozwiązania przy instalowaniu samozamykacza wewnątrz budynku jest zmniejszenie wysokości drzwi w świetle ościeżnicy, wynoszące nawet kilkadziesiąt milimetrów. Przypomnieć należy, iż zgodnie z cytowanymi już w publikacji „Warunkami technicznymi, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie”, wysokość drzwi wejściowych do budynku powinna wynosić w świetle ościeżnicy co najmniej 2 m. Dlatego też, również już na etapie projektowania wyrobów otworowych, należy brać pod uwagę tą niedogodność związaną z wysokością. Celowym przedsięwzięciem wydaje się także w tym przypadku zamówienie drzwi o większej niż standardowa wysokości.
inż. Zbigniew Czajka
OKNO 1/2019
Literatura
Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12.04.2002 r.
Normy: PN-EN 14351-1+A1:2010, PN-EN 1026:2001,
PN-EN 12207:2001, PN-EN 1027:2001, PN-EN 12208:2001,
PN-EN ISO 10077-1:2007, PN-EN ISO 12567-1:2010
Materiały informacyjne firm: Simteq.pl, info@progi-aluminiowe.pl,
Ekspert budowlany, Schüco, Hörmann, GEZE
1.webp)
.webp)
.webp)
