Przewiń do artykułu

Woda na szybach. Parowanie szyb okiennych. Skraplanie wody na szybach.

Kolejny raz okazało się, że późna jesień i zima, to dla nas nie tylko czas podsumowań mijającego i przygotowań do działalności w nowym roku, ale także codziennych odpowiedzi na telefony i maile czytelników, w których stawiane są pytania o przyczyny parowania zewnętrznych powierzchni szyb lub co najczęstsze o wodę zbierającą się w dolnej części szyb zespolonych na ich styku z kształtownikami okiennymi. Ze względu na liczbę pytań, wszystkim zainteresowanym postaramy się odpowiedzieć jednym artykułem, choć ze względu na mostek termiczny występujący przy ramce dystansowej kondensacja pary wodnej na szybach zupełnie inaczej przebiega na zewnątrz i wewnątrz budynku. Na poniższym schemacie pokazano miejsce występowania mostka termicznego w szybie zespolonej.

Mostek termiczny. Szyba zespolona.
Mostek termiczny. Szyba zespolona.

Kondensacja pary wodnej na wewnętrznej powierzchni szyby zawsze zaczyna się w częściach narożnikowych, głównie na skutek dodatkowego schładzania powierzchni szyby na skutek mostka termicznego.

Woda na szybach zespolonych. Skraplanie wilgoci na szybie zespolonej.
Okno. Woda na szybach zespolonych.
Skraplanie wilgoci na szybie zespolonej.
Woda na szybach zespolonych. Skraplanie wilgoci na szybie zespolonej.
Okno. Woda na szybach zespolonych.
Skraplanie wilgoci na szybie zespolonej.

Kondensacja na powierzchni zewnętrznej rozpoczyna się od środkowej części szyby, bowiem jest to najchłodniejsze miejsce zewnętrznej powierzchni szyby zespolonej ponieważ krawędzie zewnętrznej części szkła ulegają ogrzaniu na skutek mostka termicznego.

Parowanie okien

Woda na szybie zespolonej. Kondensacja pary wodnej na szybie. Parowanie szyby od strony wewnętrznej.

Zjawisko przejściowej kondensacji pary wodnej na styku dolnej krawędzi szyby z profilem okiennym może występować ze szczególnym natężeniem w następujących okolicznościach:

  • W okresach wysokiej wilgotności.
  • W pomieszczeniach, gdzie chwilowo następuje gwałtowne podwyższenie poziomu wilgotności, np. w łazienkach, kuchniach, a w pewnych okolicznościach i okresach doby także w pomieszczeniach mieszkalnych.
  • W okresach wyjątkowo mroźnych.

Można wyodrębnić 5 różnych czynników mających wpływ na zjawisko kondensacji pary na wewnętrznej powierzchni szyb, są to:

  • Warunki klimatyczne na zewnątrz budynku.
  • Temperatura na powierzchni szyby.
  • Temperatura powietrza wewnątrz pomieszczenia/budynku.
  • Poziom wilgotności wewnątrz pomieszczenia/budynku.
  • Natężenie wentylacji.

Choć okresowe pojawianie się wody na wewnętrznej powierzchni szyb może być dla użytkowników okien irytujące, z punktu widzenia fizyki budowli, trzeba je uznać za zjawisko normalne, o wybitnie przejściowym charakterze, które trudno wyeliminować w 100%, ale którego występowanie można i należy ograniczać. Konieczne wydaje się również wskazanie, że raczej do rzadkości będą należały przypadki, w których kondensację pary wodnej w dolnej części szyby będzie można beż żadnych wątpliwości uznać za uzasadniony powód do reklamacji, z tytułu wad konstrukcyjnych okna. Co więcej, negatywne skutki mostka cieplnego są tym bardziej wyraźne, im lepszy jest współczynnik przenikania ciepła Ug dla środkowej części szyby oraz współczynnik przenikania ciepła Uf kształtownika okiennego, w którym osadzona jest szyba.

Woda na szybach zespolonych. Skraplanie wilgoci na szybie zespolonej.
Woda na szybach zespolonych.
Skraplanie wilgoci na szybie zespolonej.

Regułą jest, że sprzedawcy okien broniący się przed reklamacjami, na uwagi nabywców dotyczące wody pojawiającej się w dolnej części skrzydeł używają od razu argumentu o „nieprawidłowej wentylacji” pomieszczeń. Ilość i różnorodność wymienionych wyżej czynników mających wpływ na to zjawisko wyraźnie wskazuje, że każdy przypadek występowania kondensacji pary wodnej wymaga indywidualnego zbadania i rozpatrzenia, a „nieprawidłowa wentylacja”, choć powszechnie przywoływana jako winowajca wcale nie musi być jedyną i główną przyczyną jego powstawania. Warto wiedzieć, że nawet w pomieszczeniach dobrze wentylowanych i ogrzewanych użytkownik może stworzyć „zamknięte przestrzenie”, powodując powstanie mikroklimatów o niezwykle wysokiej wilgotności. Dobrą ilustracją mogą być na przykład okna zasłonięte różnorakimi roletkami, żaluzjami wewnętrznymi, a nawet nieco grubszymi zasłonami albo umieszczanie mebli lub innych elementów wystroju wnętrz w pobliżu okien. W takich miejscach ryzyko występowania zjawiska kondensacji pary wodnej wzrasta zdecydowanie. Nie należy również zapominać, że prowadzone w pomieszczeniach prace remontowe i budowlane z użyciem materiałów wymagających dużych ilości wody np. betonu, gipsu, płytek ceramicznych, a nawet niektórych warstw izolacyjnych powodują powstawanie mikroklimatów o wysokiej wilgotności przyczyniających się do zwiększenia ryzyka występowania zjawiska kondensacji pary wodnej na wewnętrznej powierzchni okien.

Ograniczanie zjawiska kondensacji jest możliwe poprzez oddziaływanie na cztery z powyżej wymienionych pięciu parametrów. Cztery, bo z oczywistych względów nikt z użytkowników okien nie ma wpływu na warunki klimatyczne panujące na zewnątrz budynku. Balansowanie pomiędzy wartościami parametrów aż do uzyskania równowagi w określonych warunkach nie jest sprawą łatwą, dlatego bezwzględnie najlepszym sposobem ograniczenia kondensacji na powierzchni wewnętrznej jest wychwytywanie pary wodnej już w momencie powstawania i bezpośrednie usuwanie jej na zewnątrz.

Kupując nowe okna warto również wiedzieć, że ryzyko kondensacji pary wodnej na dolnych krawędziach szyb zespolonych można także ograniczyć jeśli do konstrukcji szyb użyte zostały tzw. ciepłe ramki wykonane z materiałów dobrze izolujących zamiast standardowego jeszcze aluminium. Zadaniem ciepłej ramki jest podwyższenie temperatury powierzchni wewnętrznej krawędzi tafli szkła, co zmniejsza tym samym ryzyko kondensacji pary wodnej - szczególnie w narożnikach. Przy dzisiejszym stanie techniki okiennej, wartość mostka termicznego powodującego zjawisko kondensacji można również ograniczać dokonując zakupów okien, w których dolna krawędź szyby jest osadzona maksymalnie głęboko we wrębie szybowym skrzydeł okiennych. Przykładem tego typu rozwiązania dla okien PVC może być technologia wklejania szyby zespolonej we wrąb szybowy.

Wykraplanie (kondensacja) pary wodnej na powierzchni zewnętrznej. Skraplanie sie wody na szybie od strony zewnętrznej.

Zjawisko kondensacji pary wodnej na zewnętrznej powierzchni szyby zespolonej może wystąpić, jeśli temperatura zewnętrznej powierzchni szkła będzie wyraźnie niższa od temperatury powietrza na zewnątrz budynku, a punkt rosy* powietrza będzie wyższy od temperatury szkła.

O temperaturze na zewnętrznej powierzchni szkła decydują następujące czynniki:

  • Ilość ciepła przechodząca przez szybę od wewnątrz pomieszczenia, która zależy z kolei od różnicy temperatur między powierzchnią wewnętrzną, a powierzchnią zewnętrzną szyby oraz od wartości współczynnika przenikania ciepła szyby Ug.
  • Wymiana ciepła z powietrzem zewnętrznym przez konwekcję**
  • Straty ciepła przez promieniowanie, przede wszystkim w kierunku nieba.

Badania i pomiary wskazują, że wymiana ciepła pomiędzy szybą, a otoczeniem przez promieniowanie jest stosunkowo niewielka w przypadku nieba zachmurzonego. Natomiast jeśli niebo jest w nocy bezchmurne, wówczas następują duże straty termiczne właśnie w kierunku nieba. Wpływ promieniowania przeszklonej powierzchni w kierunku nieba najlepiej można zaobserwować na zaparkowanych na dworze samochodach. W nocy, przy bezchmurnym niebie, powierzchnia karoserii i szyb jest rano częściowo mokra, a w chłodniejszych okresach nawet oszroniona, choć w nocy nie padało. Co równie charakterystyczne, jeśli samochód ustawiony jest równolegle do budynku, karoseria i szyby od strony budynku zawsze pozostają suche, gdyż budynek znacznie zmniejsza wymianę przez promieniowanie między powierzchnią samochodu, a niebem.

Poniżej prezentujemy tabelę z wyliczeniami firmy Pilkington, w której podano przy jakiej temperaturze zewnętrznej powierzchni szyby i przy jakiej względnej wilgotności powietrza na zewnątrz, na zewnętrznej powierzchni szyby nastąpi kondensacja pary wodnej, przy założeniu że temperatura wewnątrz pomieszczenia wynosi 20 ºC, a niebo jest bezchmurne.

Prędkość wiatru m/s Temp. powietrza ºC Szyba pojedyncza
Ug = 5,8 W/(m2 * ºK)
Szyba zespolona
Ug = 2,9 W/(m2 * ºK)
Szyba zespolona
Ug = 1,3 W/(m2 * ºK)
Temperatura szkła ºC Kondensacja Temperatura szkła ºC Kondensacja Temperatura szkła ºC Kondensacja
0 -10 2,2 brak -4,9 brak -9,9 99%
0 0 7,3 brak 2,2 brak -1,3 90%
0 10 12,4 brak 9,3 95% 7,2 83%
4 10 11,2 brak 9,7 99% 9,0 93%
10 10 10,7 brak 9,9 99% 9,5 97%

Z analizy danych zawartych w tabeli wynika, że:

  • Szyba pojedyncza praktycznie nigdy nie osiąga temperatury powierzchni niższej niż temperatura powietrza na zewnątrz, co wyklucza jakąkolwiek kondensację na jej powierzchni zewnętrznej.
  • Poprawa współczynnika przenikania ciepła szyby Ug (izolacji termicznej) prowadzi do zmniejszenia ilości ciepła przekazywanego w kierunku powierzchni zewnętrznej. Zewnętrzna powierzchnia szkła staje się chłodniejsza, a ryzyko kondensacji wzrasta.
  • Przy dużej prędkości wiatru temperatura szkła zbliża się do tempera tury powietrza na zewnątrz.
  • Ryzyko, że temperatura szkła będzie znacznie niższa od temperatury powietrza na zewnątrz, maleje w miarę jak temperatura na zewnątrz spada.

Podsumowując można przyjmować, że zjawisko kondensacji pary wodnej na zewnętrznej powierzchni szyby będzie zachodziło w nocy i nad ranem, przy bezchmurnym niebie oraz bezwietrznej pogodzie, a ryzyko wzrasta dodatkowo w przypadku okien (szyb) instalowanych w ścianach, w których zjawisko promieniowania w kierunku nieba jest bardziej intensywne, na przykład w budynkach położonych na uboczu, bowiem podstawową przyczyną kondensacji są straty cieplne w kierunku bezchmurnego nieba.

Zjawiska kondensacji pary wodnej w okolicach środkowej części zewnętrznych powierzchni szyb zespolonych nie należy uważać za kryterium ich złej jakości, a tym bardziej za objaw gorszej jakości okien, a raczej za dowód dobrej izolacji termicznej.

OKNOTEST.PL

* punkt rosy - temperatura, przy jakiej zawarta w powietrzu para wodna ulega skropleniu

** konwekcja – proces przenoszenia ciepła wynikający z makroskopowego ruchu materii w gazie bądź cieczy, np. powietrzu, wodzie. Czasami przez konwekcję rozumie się również sam ruch materii związany z różnicami temperatur, który prowadzi do przenoszenia ciepła. Ruch ten precyzyjniej nazywa się prądem konwekcyjnym. Wyróżnia się:

  • konwekcję swobodną powodowaną różnicą temperatur (gęstości)
  • konwekcję wymuszoną powodowaną różnicą ciśnień
Więcej produktów Przejdź do kategorii „Artykuły i wiadomości branżowe” Przejdź do kategorii „Okna energooszczędne”