Szczelne okna. Ile pieniędzy ucieka oknami? Liczymy!

Wymagania przepisów techniczno-budowlanych oparte o klasyfikację przepuszczalności powietrza okien i drzwi balkonowych wynikającą z normy PN-EN 12207 tworzą bardzo szerokie widełki „szczelności”. W obiekcie budowlanym, na przykład jednorodzinnym budynku mieszkalnym, mogą być zastosowane okna i drzwi balkonowe, przez które powietrze w ogóle nie będzie przepływać albo objętość strumienia przepływającego powietrza będzie znikoma zarówno w odniesieniu do powierzchni okna, jak i długości linii stykowej. Nie ma też jednak przeszkód, by w tym samym obiekcie zastosować okna i drzwi balkonowe ledwie mieszczące się w górnej dopuszczalnej granicy klasy 3 przepuszczalności powietrza, co oznacza, że w ciągu jednej godziny przez 1 m linii stykowej przepływa aż 2,25 m³ powietrza albo 9 m³ na każdy m² powierzchni.

Nieco wcześniej, pisząc o praktycznym znaczeniu współczynnika przenikania ciepła obliczaliśmy szacunkową wielkość strat ciepła przez okna dla niewielkiego domu jednorodzinnego zlokalizowanego w Poznaniu, w którym powierzchnia okien wynosi 30 m². Zobaczmy, co w ciągu jednego sezonu grzewczego może wyniknąć dla użytkownika tego domu w przypadku zastosowania okien o zróżnicowanej przepuszczalności powietrza.

Obliczone w tabeli wielkości całkowitej objętości strumienia powietrza Vo, infiltrującego przy ciśnieniu 100 Pa przez konstrukcje okienne o łącznej powierzchni 30 m² pokazują możliwą i dopuszczalną w świetle wymagań przepisów techniczno-budowlanych aż osiemnastokrotną różnicę szczelności okien! Tak znaczące różnice muszą przełożyć się na ilość energii cieplnej, którą trzeba będzie dostarczyć do pomieszczeń w czasie trwania sezonu grzewczego, aby zapewnić pożądaną przez użytkownika temperaturę komfortu termicznego.

Przepuszczalność powietrza, a energia niezbędna do ogrzania powietrza

Aby oszacować ile energii cieplnej niezbędnej do ogrzania powietrza infiltrującego przez okna w naszym przykładowym domu, stworzymy model do obliczeń, w którym zakładamy, że w budynku z wentylacją naturalną nieszczelność okien, to jedyna nieszczelność budynku. Dla uproszczenia pominiemy w obliczeniach ewentualne zmiany wartości ciśnienia, temperatury i wilgotności powietrza.

Po przyjęciu powyższych warunków do obliczeń możemy posłużyć się następującą zależnością:

Q_ve = 0,33 * Vo * ΔT * 10^-3 [kWh]

gdzie:

Q_ve – strata ciepła na wentylację
0,33 – pojemność cieplna powietrza
Vo - objętość strumienia powietrza infiltrującego przez okno
ΔT – różnica temperatur powietrza zewnętrznego i wewnętrznego

Przykładowe obliczenie dla okien o powierzchni 30 m² i przepuszczalności powietrza 0,5 (m³/hm²). Temperatura powietrza wewnętrznego 21°C. Różnica temperatur dla miasta Poznań według danych IMiGW. Ze względu na tak przyjętą wartość ΔT obliczenia należy wykonać oddzielnie dla każdego miesiąca przyjętego sezonu grzewczego.

Ostateczne wyniki obliczeń dla wszystkich wartości przepuszczalności powietrza przedstawiamy w tabeli, w której obok wartości Vo całkowitej objętości strumienia powietrza infiltrującego przez okna w ciągu sezonu grzewczego pojawia się także szacunkowa ilość energii niezbędnej do jego ogrzania do temperatury 21°C. 

W zależności od rodzaju nośnika energii wykorzystywanego do ogrzewania domu i ceny za 1 kWh energii uzyskanej w wyniku spalania lub zużycia paliwa możemy teraz oszacować wartość nakładów na energię cieplną niezbędną do ogrzania infiltrującego powietrza. Posługując się dokładnie tymi samymi wartościami, jak w przypadku prognozowania strat ciepła przez okna, w kolejnej tabeli prezentujemy kilka wybranych obliczeń. Dotyczą one okna, o którym możemy powiedzieć, że jest wyjątkowo szczelne na przenikanie powietrza, (Q₁₀₀=0,5m³/hm²) i dwóch innych okien, których szczelność jest na granicy klasy 4 przepuszczalności powietrza (Q₁₀₀=3m³/hm²) oraz na granicy klasy 3 przepuszczalności powietrza (Q₁₀₀=9m³/hm²). 

Przestawione informacje oraz przeprowadzone obliczenia, chociaż przybliżone i szacunkowe, jasno wskazują, że przepuszczalność powietrza okien może mieć niebagatelne znaczenie zarówno dla portfela, jak i komfortu użytkowania pomieszczeń. Wydaje się, że ze względu na podobieństwo pozytywnych lub negatywnych skutków związanych z przenikalnością cieplną i przepuszczalnością powietrza okien i drzwi balkonowych obie te cechy konstrukcji okiennych powinny być zawsze rozpatrywane łącznie podczas oceny przydatności wyrobu do zamierzonego zastosowania w obiekcie budowlanym. 

OKNOTEST.PL

Niniejszy artykuł jest fragmentem Vademecum Okien PVC 2017 wyd. ALUPLAST Sp. z o.o.