Otwierane okna ścian osłonowych

Dodano: 19 październik 2021

Coraz częściej spotyka się elewację budynków w postaci ściany osłonowej nie mającej funkcji nośnej i stanowiącej jedynie przegrodę cieplną oraz funkcjonalną. Ściany te mają zwykle lekką konstrukcję w formie rusztu ze specjalnych kształtowników aluminiowych, wypełnionego taflami szkła, kasetonami oraz oknami. Stosowane okna otwierane powinny charakteryzować się konstrukcją spełniającą standardowe wymagania dotyczące okien oraz specyficzne, związane ze ścianami osłonowymi.

ŚCIANY OSŁONOWE

Ściany osłonowe, zwane także fasadowymi, są jednym z ważniejszych elementów współczesnych budynków, szczególnie wysokich. Ze względu na swoje zalety techniczno-użytkowe dają możliwość kształtowania dowolnej elewacji dostosowanej do bryły obiektu. Konstrukcja nośna tych ścian jest oparta na kształtownikach metalowych, głównie aluminiowych, o przekroju skrzynkowym. Stanowią konstrukcję samonośną, w której poziome i pionowe kształtowniki połączone są ze sobą i zakotwione w konstrukcji wsporczej budynku. Zawierają stałe i/lub otwierane wypełnienia w postaci okien albo kasetonów z różnego typu materiałów, które pełnią funkcje ściany zewnętrznej lub jej części. Elementy te nie mają jednak wpływu na nośność lub stabilność konstrukcji budynku. Ze względu na sposób połączenia z konstrukcją budynku wyróżnia się ściany osłonowe: „wiszące” – usytuowane na zewnątrz obrysu konstrukcji nośnej budynku, oraz „wypełniające” – usytuowane pomiędzy elementami konstrukcji nośnej budynku.

Dość często spotykane są ściany wiszące, które z uwagi na konstrukcje dzieli się głównie na:

słupowo-ryglowe,
strukturalne,
mocowane punktowo.

Ściana słupowo-ryglowa jest lekką samonośną przegrodą budowlaną o prętowej konstrukcji szkieletowej. Podstawowymi elementami konstrukcji są pionowe słupki i poziome rygle wykonane z kształtowników metalowych o przekroju charakteryzującym się odpowiednio ukształtowanymi ściankami dla zapewnienia mocowania uszczelek, łączników itp. Słupki mocowane są do konstrukcji nośnej budynku i tworzą pionowe pasy, które dzieli się ryglami na pola przeznaczone na wypełnienia. Wypełnienie stanowią m.in. stałe i otwierane okna przeszklone termoizolacyjnymi szybami zespolonymi. W tego typu ścianie zawsze na powierzchni szkła są widoczne listwy dociskowe i kryjące. Charakterystyczny przekrój ściany osłonowej słupowo-ryglowej obrazuje fot. 1.

Ściana strukturalna stanowi modyfikację konstrukcji słupowo-ryglowej, w wyniku której otrzymano wielkopowierzchniową taflę szklaną. Jej cechą charakterystyczną jest niewidoczna konstrukcja nośna w formie słupków i rygli, którą ukryto za taflami szkła. Tafle, głównie w postaci szyb zespolonych, są zamocowane przy pomocy kleju silikonowego wspornikowo (jednostronnie) do elementów nośnych. Klej jest czynnikiem decydującym o trwałości konstrukcji i musi przenieść wszelkie obciążenia, masę szkła, drgania, mieć dobrą przyczepność do szkła i aluminium, być odpornym na promieniowanie UV itp. Dla zwiększenia bezpieczeństwa konstrukcji wspornikowo zamocowanej szyby zespolonej, stosuje się różne techniki zabezpieczenia szyb przed odspajaniem i odpadnięciem. Do takich zabezpieczeń należy zamocowanie szyb zespolonych na jej dwóch przeciwległych krawędziach, poziomych lub pionowych. Przykładową osłonową ścianę strukturalną z usytuowanymi w niej otwieranymi oknami przedstawiono na fot. 2.

Ściana mocowana punktowo jest kolejnym etapem rozwoju rozwiązań konstrukcyjnych z zakresu wielkopowierzchniowych przeszkleń, nie przerywanych żadnymi szczelinami. Istotnym elementem tego systemu jest sposób mocowania szyb przeszklenia, polegający na wprowadzeniu w otwór wywiercony w szybie metalowego sworznia zamocowanego do konstrukcji wsporczej przegrody. W tym sposobie mocowania sworznie łączą szyby wewnętrzne i zewnętrzne zestawu, co powoduje powstania mostka termicznego. Wyeliminowano to w rozwiązaniach, w których sworznie mocujące występują tylko w szybach wewnętrznych w pobliżu naroży. Są mocowane w zestawach z sąsiednimi elementami i tworzą jeden uchwyt mocujący do konstrukcji wsporczej przegrody, zwany potocznie „pająkiem”. Przykład ściany osłonowej mocowanej punktowo pokazano na fot. 3.

WYMAGANIA DOTYCZĄCE OKIEN

Jak już w publikacji wspomniano, w skład ścian osłonowych wchodzą również otwierane okna. Wyroby te, usytuowane w ścianach osłonowych o przedstawionych powyżej rozwiązaniach konstrukcyjnych, powinny spełniać m.in. następujące wymagania:

konstrukcja okna powinna być wizualnie zgodna z rozwiązaniem ściany osłonowej i nie zakłócać estetyki bryły budynku,
zapewniać efektywne wietrzenie wnętrza budynku bez naruszenia jednorodności wyglądu zewnętrznego ściany osłonowej,
umożliwiać realizację naturalnej wentylacji poprzez równomierny wlot i wylot powietrza,
eliminować zjawiska przeciągów,
być przystosowanym do możliwości zainstalowania siłowników automatycznych do otwierania i zamykania okna.

Ponadto powinny spełniać wymagania wynikające z obowiązujących przepisów techniczno-budowlanych, szczególnie rozporządzenia Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (jednolity tekst w Dz. U z 2019 r., poz. 1065), oraz Polskich Norm. W oparciu o zapisy zamieszczone w stosownych normach przyjąć można, iż w odniesieniu do okien, w tym także usytuowanych w ścianach osłonowych, należy co najmniej określić ich odporność na obciążenie wiatrem, wodoszczelność, przepuszczalność powietrza oraz przenikalność cieplną. Producenci zazwyczaj podają, że powyżej wymienione właściwości eksploatacyjne zostały ustalone w wyniku przeprowadzonych badań, a następnie klasyfikacji zgodnej z następującymi normami:

- 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,

- PN-EN 13830:2005 Ściany osłonowe – Norma wyrobu,

- PN-EN 12211:2001 Okna i drzwi – Odporność na obciążenie wiatrem – Klasyfikacja,

- PN-EN 12207:2001 Okna i Drzwi – Przepuszczalność powietrza – Klasyfikacja,

- PN-EN 12208:2001 Okna i drzwi – Wodoszczelność – Klasyfikacja,

- PN-EN ISO 10077-2:2017 Cieplne właściwości użytkowe okien, drzwi i żaluzji – Obliczanie

współczynnika przenikania ciepła – Część 2: Metoda komputerowa dla ram.

KONSTRUKCJE OKIEN

W ścianach osłonowych stosuje się okna o różnych sposobach otwierania, najczęściej równolegle wysuwane, odchylne, wychylne albo rozwierane o szkleniu mocowanym mechanicznie lub strukturalnie. Okna takie, spełniające wyżej wymienione wymagania, oferuje szereg producentów systemów ścian osłonowych.

Jednym z nich jest firma Yawal, mająca w swym asortymencie system okien FA 50N SW . System jest uniwersalny, pozwalający na wykonanie okien równolegle wysuwanych, wychylnych oraz rozwieranych, przystosowanych do montażu w ścianach osłonowych. Okna zostały zaprojektowane w sposób pozwalający na stosowanie w ścianach słupowo-ryglowych, co pokazano na rys. 1, a także w strukturalnych, gdzie kształtowniki aluminiowe ramy skrzydła są niewidoczne od zewnętrznej strony elewacji i zobrazowano to na rys. 2. Ponadto konstrukcja kształtowników jest dostosowana do możliwości zamontowania typowych (według standardów europejskich) okuć i mechanizmów nożycowych. Istotną cechą rozwiązania jest także przystosowanie okna do szklenia szybami jednokomorowymi o grubości 26 mm ÷ 32 mm, a także dwukomorowymi o grubości 46 mm ÷ 62 mm, w sposób mechaniczny lub strukturalny. Przykładowe okno równolegle wysuwane zaprezentowanego systemu pokazano na fot. 4.

Producent deklaruje następujące parametry techniczne tego typu okien:

przepuszczalność powietrza – klasa 4 wg normy PN-EN 12207:2001,
wodoszczelność – klasa E 1500 wg normy PN-EN 12208:2001,
współczynnik przenikania ciepła – U_Fod 1,3 [W/(m²·K)] wg normy PN-EN ISO 10077-2:2017,
odporność na obciążenie wiatrem – klasa B4/C4 (1600 Pa) wg normy PN-EN 12211:2001,
odporność na uderzenia – E5 (950 mm) wg normy PN-EN 13830:2005.

Inny z producentów systemów ścian osłonowych firma Aluprof, oferuje m.in. okna odchylne, równolegle wysuwane i rozwierane systemu MB-SR50N OW. Ich konstrukcja bazuje na kształtownikach aluminiowych z przekładką termiczną, pozwalających na wykonywanie okien o dużych wymiarach gabarytowych i wysokich parametrach technicznych. Występują dwa warianty szklenia:

- dla ścian słupowo-ryglowych, z widoczną listwą zewnętrzną mocującą szkło i podkreślającą obrys

okna,

- dla ścian strukturalnych, o konstrukcji bezramowej, z zastosowaniem technologii klejenia szyby

Zewnętrznej do ramy skrzydła wykonanej z kształtowników aluminiowych za pomocą kleju

silikonowego.

Dla uzyskania lepszych właściwości w zakresie izolacyjności termicznej i akustycznej, w oknie zastosowano najnowsze rozwiązania techniczne dotyczące przekładek termicznych oraz uszczelek przyszybowych. Konstrukcja cechuje się także efektywnym systemem wentylacji i odwodnienia, zapewniającym długotrwałą i bezawaryjną eksploatację okna. W prezentowanych wyrobach stosować można szyby zespolone o grubości w zakresie od 28 mm do 41 mm. Firma Aluprof w swych materiałach informacyjnych deklaruje następujące parametry techniczno-użytkowe okien systemu MB-SR50N OW:

przepuszczalność powietrza – klasa 4 wg normy PN-EN 12207:2001,
wodoszczelność – klasa E 1650 wg normy PN-EN 12208:2001,
odporność na obciążenie wiatrem – klasa B5/C5 wg normy PN-EN 12211:2001,
maksymalne wymiary i masa w wersjach:

- odchylnego: szerokość – 2000 mm, wysokość – 2630 mm, masa – 180 kg,

- równolegle wysuwanego: szerokość – 2000 mm, wysokość – 3000 mm, masa – 44 kg,

- rozwieranego: szerokość - 970 mm, wysokość – 2000 mm, masa 47 kg.

Przekrój przykładowego okna odchylnego na zewnątrz systemu MB-SR50N OW zainstalowanego w ścianie słupowo-ryglowej przedstawia fot. 5.

AUTOMATYCZNE NAPĘDY

Pomieszczenia z przebywającymi w nich ludźmi powinny zapewniać właściwe działanie wentylacji naturalnej. Polega ona na wymianie powietrza, odbywającej się na skutek różnicy gęstości świeżego powietrza zimnego znajdującego się na zewnątrz i ciepłego obecnego wewnątrz pomieszczenia. Wymiana następuje z chwilą otwarcia zainstalowanego w ścianie osłonowej okna. Proces otwierania, szczególnie w nowoczesnych budynkach, następuje coraz częściej w sposób automatyczny. Specjalnego rozwiązania automatyki okiennej wymagają okna stosowane w osłonowych ścianach strukturalnych. Głównym założeniem jest stworzenie maksymalnie gładkiej powierzchni fasady przy jednoczesnym zachowaniu możliwości otwierania skrzydeł poprzez system ukrytych automatycznych napędów. Mają one z zasady smukłą budowę, co umożliwia instalowanie wewnątrz kształtowników ram okna, przez co praktycznie są niewidoczne.

Automatyczne napędy do otwierania i zamykania okien montowanych w ścianach strukturalnych o powyższej charakterystyce oferuje m.in. firma D+H Polska. W swym asortymencie wyrobów posiada napędy serii CDC, wyposażone w siłowniki VLD ryglujące okucia, służące do otwierania i zamykania okien równolegle wysuwanych. Jest to napęd łańcuchowy z siłą pchająco/ciągnącą 250 N, umożliwiający płynne i ciche działanie. Sam łańcuch wyróżnia specjalna budowa ogniw zapewniająca jego odpowiednie ugięcie. Sterowanie pracą okien odbywa się zdalnie lub za pomocą pilota. Wentylacja może być dowolnie zaprogramowana, np. w kilkunastominutowych cyklach lub w sposób umożliwiający wychładzanie budynku nocą. Konfiguracja odbywa się z wykorzystaniem central firmy D+H, a także komputera lub tabletu z odpowiednim oprogramowaniem. Długość wysuwu łańcucha można regulować z dokładnością do milimetra, co pozwala na dostosowanie automatyki okiennej do wymogów danego obiektu. Przykład okna równolegle wysuwanego ściany strukturalnej firmy Ponzio z automatycznym napędem serii CDC o przedstawionej charakterystyce, pokazano na fot. 6.