Współczynnik przenikania ciepła dla okna

Jednym z czynników decydującym o jakości okna jest współczynnik przenikania ciepła, oznaczany jako U. Jego wartość jest inna dla szyb i dla ram, znaczenie ma też połączenie oszklenia z ramą. Powstaje pytanie - ile wynosi współczynnik przenikania ciepła dla całego okna?

Wiele osób popełnia błąd, sądząc, że skoro szyba zajmuje największą powierzchnię w oknie, współczynnik przenikania ciepła dla okna będzie w przybliżeniu taki sam jak dla szyby. Tymczasem należy uwzględnić wpływ ram oraz połączenia oszklenia z ramą.
W przypadku ram na wartość współczynnika przenikania ciepła wpływa zarówno materiał, jak i powierzchnia. Z kolei połączenie okno-szyba stanowi mostek termiczny (miejsce, gdzie przenikanie ciepła jest większe niż w pozostałej części konstrukcji) i może dodatkowo podwyższać współczynnik dla całego okna. Należy też pamiętać, że podany przez producenta współczynnik przenikania ciepła jest prawdziwy tylko dla dobrze zamontowanego okna!

Dowiedz się więcej - zamów poradnik Okna prawidłowo zamontowane

O współczynniku przenikania ciepła

Współczynnik przenikania ciepła mówi o tym, jaka ilość ciepła przenika przez przegrodę (w budownictwie - przez ściany i dach). W sezonie grzewczym, kiedy temperatura w pomieszczeniu jest większa niż temperatura na zewnątrz, współczynnik ten informuje nas o tym, ile ciepła ucieka przez przegrody. Im większa wartość współczynnika przenikania ciepła, tym większe będą straty. Według obowiązujących w Polsce przepisów współczynnik przenikania ciepła ścian zewnętrznych budynków przeznaczonych na pobyt ludzi nie może przekraczać 0,3 W/(m²·K). Miejscami, przez które ciepło ucieka szczególnie łatwo, są elementy stolarki - drzwi i okna. Współczynnik przenikania ciepła przez te elementy jest nawet kilkukrotnie większy niż dla ściany (szczególnie dla dobrze zaizolowanej). W przepisach prawnych określono odrębne wartości współczynników przenikania ciepła dla okien i drzwi.
Rozporządzenie w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie określa maksymalne wartości współczynnika przenikania ciepła dla okien w różnych rodzajach budynków. Polska podzielona jest na V stref klimatycznych. Dla budynku mieszkalnego maksymalna wartość w I, II i III strefie klimatycznej wynosi 1,8. Dla strefy IV i V (dla klimatu surowego) wartość współczynnika nie może przekraczać 1,7 W/(m²·K). Dla okien dachowych (połaciowych) maksymalną wartość współczynnika przenikania ciepła dla wszystkich stref klimatycznych określono jako 2,0 W/(m²·K).

Informacja od producentów

Producenci przeprowadzają dla swoich okien badania współczynnika przenikania ciepła, a ich wynikami dzielą się z odbiorcami. Kiedy słyszymy o niskim współczynniku przenikania ciepła, powinniśmy zapytać - czy dotyczy on tylko szyby, czy całego okna?
Współczynniki, które mogą podawać producenci definiuje norma PN-EN ISO 10077:

• współczynnik przenikania ciepła wynikowy, oznaczany jako Uw, to współczynnik przenikania ciepła dla całego okna;

  

• współczynnik U_g dotyczy tylko szyby;
• współczynnik U_f - dotyczy samych ram, rzadko podawany do wiadomości konsumenta.

Norma PN-EN ISO 10077 określa też orientacyjne wartości współczynnika przenikania ciepła dla różnych rozwiązań szyb i dla ram, podaje tez sposób uwzględnienia wpływu połączenia szyba-rama. W artykule przedstawione są wartości pochodzące właśnie z tej normy. Trzeba jednak pamiętać, że technika idzie cały czas naprzód i producenci oferują okna o wartościach współczynników przenikania ciepła znacznie poprawionych w odniesieniu do normy.

Szyba - największa powierzchnia w oknie

Intuicja podpowiada, że dla każdego materiału współczynnik przenikania ciepła będzie inny. Wykorzystując tę wiedzę producenci okien starają się obniżyć współczynnik przenikania ciepła przez zastosowanie właściwych materiałów. Okazuje się, że najbardziej efektywnie można obniżyć ten współczynnik właśnie dla szyby.

Dla zwykłej, pojedynczej szyby o grubości 4mm współczynnik przenikania ciepła wynosi 5 W/(m²·K). Zastosowanie okna jednokomorowego (dwie szyby w odległości najczęściej 15-16 mm) wypełnionego suchym powietrzem pozwala zmniejszyć ten współczynnik prawie dwukrotnie! Wyniesie on od 2,7 do 3,1 W/(m²·K).

Jeszcze mniejszy współczynnik przenikania ciepła producenci uzyskują dzięki wypełnieniu komór gazami szlachetnymi - spotykany jest argon (Ar), Krypton (Kr) oraz sześciofluorosiarczek (SF6). Zmniejszenie współczynnika przenikania ciepła uzyskamy też stosując okna dwukomorowe. Okno takie składa się z trzech szyb, a między parami oszkleń umieszczony jest gaz szlachetny. Dzięki podwyższonej izolacyjności cieplnej takiego rozwiązania można obniżyć wartość współczynnika przenikania ciepła wyraźnie poniżej 2,0 W/(m²·K).
Dobrą metodą obniżania współczynnika przenikania ciepła dla szyby jest też pokrycie jej powłoką niskoemisyjną. Powłoka ta pozwala na przepuszczenie promieniowania słonecznego do wnętrza (wykorzystujemy energię słońca do podgrzania pomieszczenia), ale nie pozwala na jego wypuszczenie. Im niższy wskaźnik emisyjności, tym lepsze wyniki. Stosując powłokę o wskaźniku emisyjności wynoszącym 0,05 można uzyskać współczynnik przenikania ciepła o wartości mniejszej niż 1,0 W/(m²·K).

Ramy - nie mniej ważne

Zgodnie z normą, obliczając współczynnik przenikania ciepła dla całego okna, musimy uwzględnić także wpływ ram okiennych. Współczynnik będzie zależał nie tylko od materiału, ale też od powierzchni szyby i ramy okiennej.
Jak podaje norma, najbardziej wyraźne podwyższenie współczynnika przenikania ciepła spowodują ramy aluminiowe, szczególnie wykonane bez przekładki termicznej (5,9 W/(m²·K)). W przypadku obecności przekładki termicznej norma nie precyzuje orientacyjnej wartości takiego współczynnika.
W najmniejszym stopniu na podwyższenie współczynnika będzie wpływała rama z drewna miękkiego (do drewna miękkiego zaliczamy sosnę - najpowszechniej spotykaną w wykonaniu ram). Dla ramy o grubości wynoszącej 50mm współczynnik wyniesie 2,0 W/(m²·K), a dla 150 mm - już 1,1 W/(m²·K). Dla okien wykonanych z PVC wartość współczynnika wynosi 2,2 W/(m²·K) dla okien dwukomorowych i 2,0 W/(m²·K) dla okien trójkomorowych.
Pozostaje pytanie, jak duży jest wpływ współczynnika przenikania ciepła ram na współczynnik przenikania dla całego okna.
Rozważmy przykład okna dwukomorowego, którego szyba ma współczynnik przenikania ciepła równy 1,1 W/(m²·K). Dla ramy z drążonego profilu PVC, współczynnik przenikania ciepła wynosi 2,2 W/(m²·K).
Jeżeli szyba zajmuje około 0,9 powierzchni okna, a pozostała część to ramy i ościeżnica, współczynnik zwiększy się do wartości 1,21 W/(m²·K). Jeżeli szyba zajmuje około 0,75 powierzchni okna - współczynnik zwiększy się do wartości 1,375 W/(m²·K).
W powyższym przykładzie nie uwzględniono jeszcze wpływu połączenia oszklenia z ramą.

Mostek termiczny - zawsze kłopot

W oknie największe straty ciepła występują w miejscach połączeń - w opasce zespalającej szyby oraz w połączeniu oszklenie - rama. Miejsca lokalnie zwiększonych strat cieplnych noszą nazwę mostków termicznych. Należy podkreślić, że dodatkowe mostki termiczne mogą powstać przez nieprawidłowe wykonanie. Niestety, jeśli okno jest źle osadzone w otworze okiennym, współczynnik przenikania ciepła dla całego okna pozostaje pobożnym życzeniem producenta. Pamiętajmy, że podaje on parametry dla okna, nie biorąc poprawek na niefachowość wykonania! Dlatego niezwykle ważny jest poprawny montaż, a przede wszystkim izolacja, wykorzystująca nowoczesne technologie jak pianka rozprężna czy system trójwarstwowy, odporny na wahania temperatury i wilgoci. Montaż okien za samą pianę poliuretanową i kotwy nie jest trwały i w wielu krajach traktowany jest jako błąd wykonawczy. Niestety u nas nadal taki sposób obsadzania okien to standard, chociaż coraz więcej firm może pochwalić się współpracą z ekipami, które potrafią zamontować okna w trójwarstwowym systemie uszczelniania.

O czym warto pamiętać:

• zwracajmy uwagę, którą wartość współczynnika przenikania ciepła podaje producent - czy dla szyby, czy dla całego okna;

• okna drewniane są "najcieplejsze", ale pod warunkiem dużej grubości ram;
• im większa powierzchnia oszklenia w odniesieniu do całej powierzchni okna, tym mniejszy współczynnik przenikania ciepła;
• ramy i szyby od dobrego producenta to nie wszystko. Wybierajmy renomowanego producenta całych okien, który zapewni dobrą izolacyjność połączenia oszklenia z szybą;
• nie oszczędzajmy na montażu - niefachowe osadzenie okna w ścianie spowoduje, że nie zachowa ono deklarowanych przez producenta właściwości cieplnych.