Montaż w ramie płytowej z purenitu to ewolucyjna metoda montażu okien poza licem muru (tutaj montaż RP) lub inaczej w warstwie ocieplenia. Historycznie w miarę młoda. Co ciekawe, metoda ta nie powstała w laboratoriach wielkich koncernów, ale bezpośrednio na budowach. Jej autorami są wszyscy zdrowo myślący montażyści, którzy potrafili stworzyć alternatywne rozwiązanie w stosunku do drogich rozwiązań systemowych. Jest ono czymś pośrednim pomiędzy montażem w warstwie ocieplenia przy użyciu konsol a montażem w ramach systemowych wykonanych z twardych tworzyw sztucznych w połączeniu z lub bez purenitu.

Jednak, jak to zwykle bywa, na budowach spotkamy wykonania montażu lepsze i gorsze. Żeby to ujednolicić i zoptymalizować, firma dookien.pl postanowiła tym artykułem rozpocząć branżową dyskusję oraz cykl szkoleń dotyczący montażu okien w ramie płytowej z purenitu w warstwie ocieplenia. Ma ona również w swojej ofercie sprzedaży wszystkie potrzebne materiały do wykonania takiego montażu.

Modele obliczeniowe do porównania

Celem niniejszego artykułu jest przedstawienie różnic wynikających z zastosowania montażu okna w licu muru (montaż LM) względem montażu wykonanego w warstwie ocieplenia z zastosowaniem ramy płytowej z purenitu (montaż RP).

Do celów porównania w obliczeniach wykorzystano następujące elementy składowe. Dotyczy to zarówno obliczeń dla montażu LM, jak i RP.

Okno o współczynniku przenikania ciepła U_W=0,78 W/(m2×K) i wymiarach 1,23×1,48 m (tzw. okno referencyjne) i głębokości zabudowy 80+ - rysunek 2. Systemową listwę transportową (lub inaczej parapetową) zastąpiono profilem wykonanym z purenitu o wymiarach 50×30 mm.

Ściana dwuwarstwowa z izolacją termiczną (ociepleniem) o grubości 170 mm (2) i współczynniku przenikania ciepła U_SC=0,1978 W/(m2×K) - rysunki 1 i 2. Grubość muru (1) to 250 mm - rysunek 1. Wartość współczynnika przenikania ciepła dla tej ściany spełnia aktualne wymagania prawne (U_SC≤0,20 W/(m2×K)). Nadproże wykonane jest ze zbrojonego betonu lanego i nie jest w żaden sposób dodatkowo docieplone.

W montażu RP zastosowano ramę płytową z purenitu o wymiarach przekroju poprzecznego  100×30 mm i która obejmuje całe okno. Zamocowana jest ona do muru przy pomocy kątowników stalowych.

Geometria połączenia okno-mur, przedstawiająca wyłącznie przekrój boczny („b”) przedstawiona jest na rysunku 1.

Rysunek 1. Geometria połączeń okno-mur (przekroje „b”)

Pozostałe przekroje, czyli przekrój górny („g”) połączenia okno-nadproże oraz przekrój dolny („d”) połączenia okno-mur-parapet są konstrukcyjnie takie same dla każdego z rodzaju montażu. Ze względu na ograniczoną objętość tego artykułu postanowiono ich nie zamieszczać.

Liniowe współczynniki przenikania ciepła

W pierwszej kolejności wykonano obliczenia liniowego współczynnika przenikania ciepła połączenia każdego z przekroi z murem Ψ_inst. Wyniki przedstawiono w tabeli 1. Pokazują one, że pomimo tego, iż współczynniki przenikania ciepła ściany U_SC oraz okna U_W są takie same - rysunek 2, to wpływ różnej geometrii połączenia okna-mur mamy różne tzw. mostki cieplne.

Rysunek 2. Położenie liniowych współczynników Ψ_inst

Tabela 1. Wartości liniowego współczynnika przenikania ciepła Ψinst połączenia okna z murem w poszczególnych przekrojach

Przedstawione pola temperatur na rysunku 3, jako wynik obliczeń cieplno-wilgotnościowych, wykonano przy pomocy programu Bisco w wersji 11.0 wg pkt 6.4.2 (metoda radiacji) normy ISO 10077-2 wydanie 2017. Emisyjność wszystkich powierzchni ε = 0,9. Właściwości materiałowe przyjęto wg ISO 10456. Współczynnik przewodzenia ciepła purenitu λ=0,076 W/(m×K) przyjęto na podstawie danych producenta.

Rysunek 3. Pola temperatur i temperatura minimalna (przekroje „b”)

Zużycie energii na ogrzewanie

Wyjaśnienie: wyliczone w dalszej części tego artykułu różnice rocznego zużycia energii na ogrzewanie (straty ciepła) E_U,h [kWh/a] dotyczą wyłącznie powierzchni okien zainstalowanych w ścianie i są częścią składową całej energii E_U,h potrzebnej na ogrzewanie budynku, w skład której wchodzą m.in. straty ciepła przez ściany, dach czy też fundamenty.

Wcześniejsze wyliczenie współczynników liniowego przenikania ciepła Ψ_inst, dla każdego z czterech przekrojów połączenia okna z murem (góra, boki, dół) oraz wyliczyć współczynnik przenikania ciepła okna zainstalowanego U_W,inst - wzór poniżej.

U_W,inst = UW × AW,inst_AW⁺_,inst∑Ψinst × linst [W/(m2×K)]

Znajomość współczynnika U_W,inst dla każdego okna zainstalowanego pozwala dalej obliczyć rzeczywiste roczne zużycie energii na ogrzewanie E_U,h przedstawione w jednostce, jaką jest kWh/a - kilowatogodzina na rok. To właśnie pośrednio U_W,inst oraz bezpośrednio E_U,h daje właściwą informację inwestorowi lub przyszłemu użytkownikowi okien o tym, jakie poniesie rzeczywiste koszty ogrzewania.

Wyniki obliczeń współczynnika U_W,inst oraz energii na ogrzewania E_U,h (w odniesieniu do uśrednionego okresu grzewczego w Polsce) przedstawiono w tabeli 2 poniżej.

Tabela 2. Wyniki obliczeń

Jak widać z powyższej tabeli 2 różnica w rzeczywistym zużyciu energii na ogrzewania E_U,h pomiędzy montażem LM a RP wynosi 13 kWh/a. Zakładając okres eksploatacji okna wynoszący minimum 20 lat, możemy na tej podstawie wyliczyć oszczędność energii w całym okresie eksploatacji. W tym przypadku będzie to oszczędność energii wynosząca 260 kWh (13 × 20).

Znając cenę energii, która wykorzystywana jest do ogrzewania, łatwo jest to zamienić na realny pieniądz. Dla przykładu obecna cena energii elektrycznej to ok. 0,82 PLN/kWh. W związku z tym rzeczywista oszczędność wyrażona w pieniądzu wynikająca z zastosowania montażu RP, na przestrzeni całego okresu eksploatacji, wynosi 213,20 PLN. W tym przypadku należy pamiętać, że obliczenia na poczet tego artykułu dotyczą jednego, niedużego okna. Należy również mieć na uwadze fakt, że obecne ceny energii mogą i ulegają zmianie w bardzo krótkich okresach. Jedno jednak jest pewne, jeżeli chodzi o ceny energii. Taniej niż przed rokiem 2022 już nie będzie.

Podsumowanie

W niniejszym artykule pokazano, że współczynnik przenikania ciepła okna U_W, podawany przez producentów okien, służy wyłącznie do celów porównawczych okien niezainstalowanych stojących w magazynie producenta okien lub opartych o ścianę budynku, w którym mają zostać zainstalowane.

Znaczącym dla użytkownika jest współczynnik przenikania ciepła okna zainstalowanego U_W,inst. Jego określenie wymaga jednak specjalistycznych obliczeń, które to firma dookien.pl zapewnia swoim klientom.

W rzeczywistości mając to samo okno, montując je w takiej samej ścianie, ale w innej pozycji okna względem muru, uzyskujemy różne, i co ważne realne współczynniki przenikania ciepła uwzględniające każdorazowo geometrię połączenia okna-mur.

źródło: dookien.pl

Kwartalnik OKNO 2022 r