Przewiń do artykułu

Okna z nawiewnikiem, czy bez?

Montować „nawiewniki” w oknach, czy nie? To rozterka wielu posiadaczy mieszkań i domów z wentylacją grawitacyjną. Po jednej stronie barykady stoją mocno już niedoskonałe wymagania przepisów techniczno-budowlanych i normy wentylacyjnej, po drugiej ochota na energooszczędność, a dokładniej na niższe rachunki za ogrzewanie. Postanowiliśmy w badaniu sprawdzić do czego będzie bliżej posiadaczom okien z nawiewnikami i bez nawiewników.

Nawiewnik

Każde urządzenie montowane w oknie lub na oknie w celu umożliwienia przepływu powietrza zewnętrznego do wnętrza pomieszczeń zwykło nazywać się potocznie i krótko „nawiewnikiem”. Nie jest to do końca słuszne, a przy dzisiejszym stanie prawnym w zakresie ochrony konsumenta może być też przyczyną nieporozumień i reklamacji. Niebezpieczeństwo tkwi w powszechnej nieznajomości definicji pojęcia „nawiewnik”, a co za tym idzie w błędnym jego stosowaniu. Pojęcie „nawiewnik” zostało zdefiniowane w normie PN-EN 12792:2006 „Wentylacja budynków -- Symbole, terminologia i oznaczenia na rysunkach”.

Nawiewnik, jest to uzbrojony otwór, przez który powietrze dopływa do obsługiwanego pomieszczenia; jego konstrukcja ma zapewnić utrzymanie określonych warunków komfortu w zakresie temperatury, prędkości, wilgotności i poziomu dźwięku w strefie przebywania ludzi.

Nawiewnik/wywiewnik (ATD)* – element składowy instalacji wentylacji, którego przeznaczeniem jest zapewnienie założonego przepływu powietrza do lub z obsługiwanego pomieszczenia.

Czy proste urządzenia montowane w oknach lub na oknach mają konstrukcję zapewniającą utrzymanie określonych warunków komfortu w zakresie temperatury, prędkości, wilgotności i poziomu dźwięku w strefie przebywania ludzi albo są elementami systemu wentylacji, zapewniając założony przepływ powietrza? Na pewno nie.

Wydaje się, że na gruncie normy PN-EN 12792:2006 w odniesieniu do urządzeń montowanych w oknach lub na oknach wyłącznie w celu umożliwienia dopływu powietrza do pomieszczeń, zdecydowanie poprawniej byłoby posługiwać się innym normowym pojęciem, a mianowicie „nawiewnik powietrza zewnętrznego”, za który można uważać:

Urządzenie do przepływu powietrza montowane w przegrodzie zewnętrznej (nawiewnik powietrza zewnętrznego) – urządzenie umożliwiające dopływ powietrza przez obudowę budynku z równoczesnym ograniczeniem przenikania do wewnątrz deszczu, śniegu, ciał obcych itd.

Ta definicja lepiej pasuje do urządzeń, które na co dzień oferuje się nabywcom okien. Mowa w niej jedynie o umożliwieniu dopływu powietrza przez obudowę budynku w całkowitym oderwaniu od ilości dostarczanego powietrza, a także skutków, jakie dopływ powinien lub może wywołać. To bardzo ważne, bo w praktyce ani sprzedawca okna, ani jego użytkownik nie mają większego wpływu na ilość powietrza przepływającego przez nawiewnik powietrza zewnętrznego niezależnie od jego konstrukcji i sterowania. Wielkość strumienia powietrza wentylacyjnego w głównej mierze zależna jest od… natury, a dokładniej różnicy ciśnień po obu stronach przegrody powodowanej oddziaływaniem wiatru. Podawane powszechnie wartości przepływów nominalnych powietrza przy różnicy ciśnień 10 Pa już tylko ze względu na metody badań nawiewników powietrza zewnętrznego mogą być i będą różne od przepływów faktycznych, występujących w rzeczywistych warunkach użytkowania, w których urządzenia zostają połączone z konstrukcją okienną i poddane odziaływaniu czynników zewnętrznych, a przede wszystkim oddziaływaniom wiatru.

Aby uzmysłowić czytelnikom, że decyzja o zastosowaniu nawiewników powietrza zewnętrznego nie jest tak błaha, jak się wydaje przeprowadziliśmy w ramach programu badań Pro Quality badanie, którego głównym celem było sprawdzenie, czy i jak dalece zmienia się szczelność konstrukcji okiennych z PVC-U w wyniku zastosowania w nich nawiewników powietrza zewnętrznego.

Przepuszczalność powietrza made in Oknoplast

Porównawcze badanie przepuszczalności powietrza konstrukcji okiennych szczelnych oraz wyposażonych w różne rodzaje nawiewników powietrza zewnętrznego było możliwe dzięki uprzejmości i współpracy firmy Oknoplast Sp. z o.o. Chcemy serdecznie podziękować za możliwość skorzystania z profesjonalnego sprzętu, w który wyposażone jest firmowe laboratorium badawcze, za przygotowanie wskazanych przez nas próbek okien i urządzeń oraz oddelegowanie do pomocy pracowników, których wkład pracy w badanie jest wręcz nieoceniony. Dziękujemy!

Komora ciśnieniowa Schulten do badań szczelności
Komora ciśnieniowa Schulten do badań szczelności

Badanie przeprowadzono w dniach 07 i 08 września 2015 w laboratorium firmy Oknoplast Sp. z o.o. w Ochmanowie. Podczas badania zanotowano występowanie następujących warunków: Ciśnienie atmosferyczne – 1003 hPa, temperatura powietrza + 19 °C, wilgotność względna 45%.

Badaniu poddano pięć różnych konstrukcji okiennych o wymiarach S = 1465 mm, H = 1435 mm, wykonanych z kształtowników okiennych VEKA Perfectline w tym:

Oszklenie stałeOkno stałe
Oszklenie stałe
Oszklenie stałe
Okno stałe
Okno stałe
Okno jednoskrzydłoweOkno dwuskrzydłowe ze słupkiem ruchomym
Okno jednoskrzydłowe
Okno jednoskrzydłowe
Okno dwuskrzydłowe ze słupkiem ruchomym
Okno dwuskrzydłowe ze słupkiem ruchomym
Okno dwuskrzydłowe ze słupkiem stałym 
Okno dwuskrzydłowe ze słupkiem stałym
Okno dwuskrzydłowe ze słupkiem stałym
 

Dla poszczególnych konstrukcji długość linii stykowej wynosi odpowiednio:

  • Oszklenie stałe – brak linii stykowej.
  • Okno stałe – 5,5 mb.
  • Okno jednoskrzydłowe – 5,5 mb.
  • Okno dwuskrzydłowe ze słupkiem ruchomym – 6,84 mb.
  • Okno dwuskrzydłowe ze słupkiem stałym – 8,16 mb.

W pierwszej fazie badań ustalono przepuszczalność powietrza każdej z badanych konstrukcji bez nawiewnika powietrza zewnętrznego przy oddziaływaniu zmiennych wartości ciśnienia dodatniego będącego symulacją ciśnienia parcia wiatru. Wyniki prezentujemy w tabeli nr 1.

Tabela nr 1
Tabela nr 1

Nie powinno być żadnym zaskoczeniem, że konstrukcją okienną o najniższej przepuszczalności powietrza okazuje się być oszklenie stałe. Popularny „fix” bije na głowę każde inne okno z PVC-U. Dla wielu czytelników pewną niespodzianką może być większa szczelność okna jednoskrzydłowego, od okna stałego nazywanego potocznie „fix’em w skrzydle”. Różnica w szczelności obu konstrukcji jest konsekwencją sposobu mocowania skrzydła do ościeżnicy. W oknie stałym, skrzydło jest z reguły elementem skręcanym z ramą ościeżnicy przy użyciu łączników mechanicznych. Szczelność tak wykonanej konstrukcji okiennej zależy przede wszystkim od rodzaju, ilości i sposobu użycia łączników. W oknie jednoskrzydłowym skrzydło i ościeżnica to dwa rozłączne elementy konstrukcji współpracujące ze sobą za pośrednictwem systemu okuć obwiedniowych. Rolki zasuwnic montowanych na skrzydle zachodzą za odpowiednie zaczepy montowane na ościeżnicy, a dodatkowe elementy wrębowe zwiększają siłę docisku przez co cała konstrukcja zyskuje na szczelności.

Uzyskane wyniki potwierdzają również dość powszechne przekonanie o różnicach szczelności pomiędzy oknami dwuskrzydłowymi ze słupkiem ruchomym i stałym. Jeżeli brać pod uwagę całkowity przepływ powietrza przez konstrukcje, różnice zdają się być niewielkie. Jednakże jeżeli za podstawę oceny szczelności przyjmiemy przepuszczalność odniesienia wyznaczaną wartością współczynnika Q100L okazuje się, że okno dwuskrzydłowe ze słupkiem stałym jest konstrukcją szczelniejszą aż o 33% od podobnego okna dwuskrzydłowego ze słupkiem ruchomym.

Na koniec uwag o tej części badania refleksja natury ogólnej. Wszystkie uzyskane wyniki pozwalają stwierdzić, że przepuszczalność powietrza podstawowych konstrukcji okiennych made in Oknoplast jest na bardzo dobrym poziomie.

Wpływ nawiewników na przepuszczalność powietrza konstrukcji okiennych

W drugim etapie badania sprawdzono, jak zastosowanie różnych rodzajów nawiewników powietrza zewnętrznego może wpływać na przepuszczalność powietrza konstrukcji okiennych. Testowi poddano tylko dwie konstrukcje okienne, okno jednoskrzydłowe i okno dwuskrzydłowe ze słupkiem stałym. Wybór nie był przypadkowy i wynikał z wyników szczelności osiągniętych przez oba okna w pierwszej fazie badania.

Zanim jednak można było przystąpić do badania przepuszczalności powietrza okien wyposażonych w nawiewniki powietrza zewnętrznego konieczne było wyfrezowanie w skrzydłach i ościeżnicach otworów wlotowych i wylotowych powietrza. Otwory wykonano symulując działania ekipy monterskiej na placu budowy. Sposób frezowania szczelin wlotowych i wylotowych powietrza prezentujemy w krótkim materiale filmowym.

Podczas właściwego badania sprawdzono przepuszczalność powietrza obu konstrukcji okiennych wyposażonych w nawiewnik ciśnieniowy ze sterowaniem ręcznym oraz nawiewnik higrosterowany z dodatkowym sterowaniem ręcznym. Przepływy powietrza sprawdzano zarówno dla pozycji zamkniętej i otwartej każdego z zastosowanych urządzeń. Wyniki przepuszczalności powietrza uzyskane w obu etapach badania przez okno jednoskrzydłowe przedstawiamy w tabeli nr 2, a wyniki okna dwuskrzydłowego w tabeli nr 3.

Tabela nr 2
Tabela nr 2
Tabela nr 3
Tabela nr 3

Było do przewidzenia, że nawiewniki powietrza zewnętrznego obniżą szczelność powietrzną konstrukcji okiennych, ale teraz już nie trzeba gdybać, jak bardzo negatywny będzie ten wpływ. Szczelne dotychczas konstrukcje okienne stają się dramatycznie nieszczelne, szczególnie w warunkach oddziaływania większych różnic ciśnień. Pech chce, że takie właśnie różnice powodowane działaniem wiatru występują, a co najmniej mogą występować w Polsce akurat w okresie każdego sezonu grzewczego.

Z artykułu Pani Haliny Lorenc pod tytułem „Występowanie silnych wiatrów w Polsce” opublikowanego na stronie Instytutu Meteorologii i Gospodarki Wodnej wynika, że wzmożona częstotliwość występowania silnych wiatrów trwa od października do kwietnia. Związane jest to z typami cyrkulacji atmosfery. Cykloniczne cyrkulacje północno-zachodnie i południowo-zachodnie są charakterystyczne dla okresu jesienno-zimowego. W tym czasie warunkowe prawdopodobieństwo wystąpienia maksymalnych prędkości wiatru jest wyższe niż 75%. W sezonie zimowym - silny wiatr o prędkości co najmniej 11 m/s (≈37 km/h) występuje w ciągu 15 - 30% dni, w sezonie letnim - w ciągu 7 - 18% dni.

Przykładowe wielkości strumienia powietrza wentylacyjnego

Na podstawie wyników badania oraz informacji ze strony IMGW możemy pokusić się o sporządzenie symulacji wielkości strumienia powietrza wentylacyjnego docierającego do pomieszczenia przez okno szczelne albo okno wyposażone w jeden z typów nawiewnika powietrza zewnętrznego. Z całego okresu sezonu grzewczego wybierzmy miesiąc styczeń. Można przypuszczać, że co najmniej 7 dni każdego miesiąca stycznia będzie wietrznych z wiatrem wiejącym, co najmniej z prędkością 37 km/h =70 Pa. W pozostałe 24 dni prędkość wiatru będzie mniejsza, załóżmy, że nie przekroczy 14 km/h = 10 Pa.  Jak te warunki przełożą się na wielkość strumienia powietrza wentylacyjnego docierającego do pomieszczenia, w którym zainstalowano dwuskrzydłowe okno ze słupkiem stałym o wymiarach 1465mm x 1435 mm szczelne albo wyposażone w nawiewniki powietrza zewnętrznego?

Miesiąc styczeń – łączna liczba dni 31, w tym:
7 dni - (168h) - z wiatrem silnym 37 km/h = 70 Pa
24 dni - (576h) - z wiatrem słabym do 14 km/h = 10 Pa
Typ konstrukcji okiennej Całkowita wielkość strumienia powietrza wentylacyjnego w m3
Okno dwuskrzydłowe ze słupkiem stałym bez nawiewnika 220,08
Nawiewnik higrosterowany poz. zamknięta** 2870,4
Nawiewnik higrosterowany poz. otwarta*** 5452,32
Nawiewnik ciśnieniowy poz. zamknięta 1842,72
Nawiewnik ciśnieniowy poz. otwarta 15101,28

Smutna to prawda, ale z chwilą podjęcia decyzji o zastosowaniu prostych nawiewników powietrza zewnętrznego należy raczej porzucić marzenia o energooszczędności i niższych rachunkach za energię cieplną do celów ogrzewania. Każdy metr sześcienny powietrza infiltrującego przez konstrukcję okienną i każdy metr sześcienny powietrza dostarczony przez nawiewnik powietrza zewnętrznego trzeba ogrzać do temperatury zapewniającej użytkownikowi pożądany komfort cieplny. Nakłady na energię cieplną niezbędną dla osiągnięcia tego celu wielokrotnie przekroczą możliwe zyski, które można osiągnąć w wyniku ograniczania strat ciepła przez przewodzenie związane z niską wartością współczynnika przenikania ciepła okna.

Okno z nawiewnikiem, czy bez?

Nie łatwo odpowiedzieć na tak postawione pytanie. Przede wszystkim nie należy ulegać presji mocno już niedoskonałych wymagań wentylacyjnych. Warto pamiętać, że jednym z elementów wentylacji naturalnej i to tym najprostszym oraz najtańszym jest… wietrzenie pomieszczeń! Nawiewnik powietrza zewnętrznego wydaje się być stosownym rozwiązaniem technicznym tylko wtedy, kiedy najprostsze sposoby wymiany powietrza i utrzymania stabilnego poziomu wilgotności względnej w pomieszczeniach zawodzą w dłuższym okresie czasu, a i wtedy zawsze warto zastanowić się nad liczbą urządzeń i modelem. Warto odnotować fakt pojawienia się na rynku nawiewników powietrza zewnętrznego z odzyskiem ciepła, co chyba oznacza, że czas dobrze znanych, prostych nawiewników powietrza zewnętrznego dobiega końca wszędzie tam gdzie „energooszczędność” ma być związana z faktycznym ograniczaniem zużycia i strat energii cieplnej, także w obiektach z wentylacją grawitacyjną.

OKNOTEST.PL

*ATD – skrót od angielskiego pojęcia Air Terminal Device.
** Należy przyjąć, że podana wartość jest zawyżona ze względu na warunki panujące podczas badania, a w szczególności niską wilgotność względną powietrza.
*** Należy przyjąć, że podana wartość jest zaniżona ze względu na warunki panujące podczas badania, a w szczególności niską wilgotność względną powietrza.

Więcej produktów Przejdź do kategorii „Artykuły i wiadomości branżowe” Przejdź do kategorii „Okna energooszczędne”

Bądź na bieżąco!
Newsletter!