1. Wady współczesnych okien - nadmierna szczelność. Przez wiele

1
1. Wady współczesnych okien - nadmierna szczelność.
Przez wiele lat produkowane w Polsce okna były o niskiej jakości, niedomykające się,
wypaczone, zimne, przeciekające i nieszczelne na przedmuchy powietrza. Okna, które na zimę
należało uszczelniać na wszelkie możliwe sposoby. Gdy z początkiem lat 90-tych w polskim
budownictwie nastąpił przełom w jakości produkowanych okien i pojawiły się nowoczesne okna z
PVC, drewna czy aluminium, wydawało się, że wraz z nadejściem tych okien, problemy
użytkowania pomieszczeń takie jak; zimno, przecieki wody, wilgoć na ścianach, pleśnie czy
pogorszenie warunków mieszkaniowych znikną na zawsze i bezpowrotnie. Niestety, w niedługim
czasie okazało się, że nieosiągalna przez tyle lat wysoka jakość okien, może być w pewnych
przypadkach ich poważną wadą. Nowoczesne okna z racji konstrukcji i precyzyjnego wykonania są
bardzo szczelne na przenikanie powietrza co wpływa na zanik funkcji wentylacji, gdyż przepływ
powietrza praktycznie ustaje.
Wbudowywanie szczelnych okien, szczególnie w budynkach nowych,
powoduje, że w miejscach zimnych np. na szybach okien, nadprożach, na styku
ram okien z murem, pod oknami następować może wyraszanie wilgoci i
powstawanie pleśni. Pogarszają się również warunki użytkowania pomieszczeń,
jest duszno. Niejednokrotnie sami doprowadzamy do takiego stanu nie wietrząc
regularnie pomieszczeń z obawy o utratę ciepła. Często, przy nieprawidłowym
montażu pozostawia się mostki termiczne na obwodzie okna, lub też montuje
nowe okna poza strefą izolacji termicznej co powoduje, że zawilgocenia ścian
powstają już w warunkach normalnej eksploatacji budynku [wilgotność względna
45 – 55% przy temperaturze powietrza 20-22oC] . Wydzielająca się wilgoć: od
osób zamieszkujących, spalania gazu, gotowania, prania, podlewania kwiatów,
przy oknach bardzo szczelnych nie może być usunięta na zewnątrz. Nieszczelne okna umożliwiały
wymianę powietrza, okna bardzo szczelne tę wymianę uniemożliwiają. Co zrobić, wrócić do starych
okien już się nie da bo nikt ich nie produkuje. Produkować okna nieszczelne też nie wypada. A
może „popsuć” czyli rozszczelnić okna nowe. Okazało się, że jest to jedyne wyjście z tej
„beznadziejnej” sytuacji. Obecnie gama rozwiązań tego problemu jest bardzo szeroka, od
najprostszych jak; wycinanie uszczelek i wstawianie w szczeliny odcinków uszczelek płaskich,
stosowanie w oknach uszczelek perforowanych, karbowanych, poprzez zakładanie w okuciach
mikrouchylaczy, frezowanie w profilach kanałów wentylacyjnych, aż do rozwiązań najbardziej
nowoczesnych jakim są nawiewniki.
Rysunek 2a-c. Przewietrzanie przez
uszczelki perforowane – uszczelka
COMFOLIP,
przewietrzanie
przez
frezowane w profilach kanały, element
nawiewny.
W niniejszym artykule przedstawione zostaną wszystkie sposoby poprawienia infiltracji przez
nadmiernie szczelne współczesne okna.
2
A. Infiltracja powietrza
Szczelność na przenikanie powietrza określa się ilością (objętością) powietrza, która
przenika przez przylgi ram skrzydeł oraz przez nieszczelności okien. Wielkość infiltracji odnosi się
do długości przylg i wyrażana jest współczynnikiem infiltracji a = m3/(m. . h . daPa2/3). Jest to
objętość powietrza, która przenika (infiltruje) przez jeden metr długości przylgi w ciągu jednej
godziny przy różnicy ciśnień wynoszącej 10 daPa. Według polskiej normy PN-91/B-02020
„Ochrona cieplna budynków. Wymagania.” współczynnik infiltracji powietrza a powinien mieścić
się w granicach od 0,5 do 1,0 m3/(m. . h . daPa2/3). Podana wielkość wymaganej infiltracji - 0,5 do
1,0 m3/(m. . h . daPa2/3) - odnosi się do pomieszczeń z wentylacją grawitacyjną tj. do zdecydowanej
większości mieszkań w Polsce. Współczesne okna charakteryzuje szczelność na przenikanie
powietrza w przedziale 0,0 [okna hermetyczne] do 0.3 m3/(m. . h . daPa2/3).
B. Wentylacja
Wentylacja ma na celu usuwanie z pomieszczeń powietrza zużytego i wprowadzenie na to
miejsce powietrza świeżego z zewnątrz. Wymiana odbywa się w wyniku napływu powietrza przez
okna lub otwory znajdujące się w ścianach zewnętrznych i odpływu przez pionowe kanały
wentylacyjne - w sposób grawitacyjny lub mechaniczny. Wymaganą wielkość wymiany powietrza
określa norma PN-83/B-03430 „Wentylacja w budynkach mieszkalnych zamieszkania zbiorowego i
użyteczności publicznej. Wymagania.” Minimalna wielkość wymiany powietrza powinna wynosić:
• 70 m3 na jedną godzinę dla kuchni z oknem zewnętrznym, wyposażonej w kuchenkę gazową,
• 30 m3/h dla kuchni z oknem zewnętrznym, wyposażonej w kuchenkę elektryczną w mieszkaniu
do trzech osób oraz dla WC,
• 50 m3/h w mieszkaniu dla więcej niż trzech osób, oraz dla łazienki,
• 20 m3/h dla jednej osoby w mieszkaniu (30 m3/h dla osób palących).
C. Konieczność wymiany powietrza
Prawidłowa wymiana powietrza ma na celu usuwanie zanieczyszczeń takich jak: dwutlenek
węgla powstający w wyniku oddychania ludzi i zwierząt, spalania gazu (kuchnie, piecyki gazowe),
dymu papierosowego, pary wodnej, zapachów, gazów emitujących z mebli, z materiałów
budowlanych – wilgoci technologicznej szczególnie w nowych budynkach. W wyniku spalania gazu
powstaje dwutlenek węgla i woda - para wodna. Przy niesprawnej wentylacji i zbyt szczelnych
oknach zawartość dwutlenku węgla szybko rośnie a zmniejsza zawartość tlenu. Brak napływu tlenu
powodować może zmniejszenie skuteczności spalania gazu - niepełne spalanie i powstawanie
tlenku węgla. Stężenie dwutlenku węgla powietrzu w ilości 1,0 % powoduje pogorszenie
samopoczucia i trudności w oddychaniu, stężenie większe jest zagrażające dla życia. Zawartość
CO2 powinna wynosić nie więcej niż 0,1 do 0,2 %. Z kolei spadek zawartości tlenu z 21,0 % do 16,0
% powoduje niedotlenienie i konsekwencje takie jak w przypadku nadmiaru CO2. Para wodna
powstająca w procesie spalania gazu, z prania, suszenia, gotowania, czy podlewania roślin również
musi być usuwana na zewnątrz, inaczej zawartość wilgoci w powietrzu niebezpiecznie rośnie. Duża
wilgotność i wysoka zawartość CO2 to pożywka dla rozwoju grzybów pleśniowych, [czarnych
plam] - w miejscach wilgotnych, słabo przewietrzanych, zimnych. Nadmiar wilgoci wykrapla się na
zimnych mostkach termicznych wokół okien powodując groźne zawilgacanie złącz. Ważne jest
zarówno usuwanie zanieczyszczeń i wilgoci jak i wprowadzanie świeżego suchego powietrza i tlenu
niezbędnego w procesie oddychania ludzi i zwierząt i spalania gazu.
2. Możliwości poprawienia wymiany powietrza przez okna
3
Zwiększenie szczelności okien spowodowało konieczność wprowadzenia innych sposobów
zapewnienia wymiany powietrza. Odbywać się to może na wiele sposobów od: wycinania uszczelek
przylgowych, stosowania uszczelek płaskich, perforowanych lub karbowanych, montowania w
oknach mikrouchylaczy, okresowego przewietrzania aż do stosowania specjalnych elementów
przewietrzających - nawiewników.
Wycinanie uszczelek i wstawianie w miejsce uszczelek wyciętych uszczelek specjalnych
(płaskie, perforowane, karbowane), stosowanie specjalnych okuć z mikrouchylaczami,
przewietrzanie można nazwać biernymi sposobami (użytkownik nie ma wpływu na wielkość
wymiany powietrza). Umożliwiają one usuwanie w pewnym stopniu powietrza zużytego i
nadmiernie wilgotnego i napływ powietrza z zewnątrz. Są to sposoby łatwe i możliwe do wykonania
zarówno przez producenta okien, czy montażystę, nawet w oknach już wbudowanych. Metody te nie
mają jednak nic wspólnego [poza mokrouchylaczami] z wentylacją pomieszczeń, ilość wymiany
powietrza jest stanowczo za mała. Sposobami najbardziej nowoczesnymi, zapewniającymi
wentylację, jest stosowanie nawiewników, gdzie użytkownik ma wpływ na wielkość wymiany
powietrza. Nawiewnik można przymknąć lub zamknąć, są też nawiewniki, które otwierają się lub
zamykają samodzielnie i jest to sposób czynny wymiany powietrza. Należy jednak pamiętać, że
kanały wentylacyjne również muszą być drożne, inaczej nici z nawiewników.
2.1 Różne rodzaje uszczelek przylgowych, kanały przewietrzające
W oknach z PVC i innych rodzajach okien [aluminiowe, drewniane] opracowane zostały sposoby
poprawienia infiltracji powietrza przez okna przez stosowanie odcinków uszczelek płaskich,
wstawianych w miejsce po usuniętych uszczelkach zwykłych. Stosowane mogą być również
uszczelki z ponacinanymi fabrycznie karbami lub otworkami. Infiltracja powietrza odbywa się przez
„nieszczelności” uszczelek karbowanych lub przez otworki w uszczelkach. Infiltracja zależy od
typu uszczelki tj. jej „nieszczelności”.
Zalety rozwiązania
• Umożliwia usuwanie powietrza zużytego i nadmiernie wilgotnego i napływ powietrza z
zewnątrz,
• Sposób jest łatwy do wykonania. Może być wykonany wyłącznie przez producenta okien, pod
warunkiem, że dysponuje on takimi rodzajami uszczelek.
• Można wykonać w oknach już wbudowanych – polega to na wymianie rodzaju uszczelek
(szczególnie gdy pojawią się kłopoty z infiltracją powietrza),
Wady rozwiązania
• Może nastąpić spadek szczelności okien na przenikanie wody opadowej. Badania wykazały, że
szczelność okien przy wysokiej różnicy ciśnień np. 60 daPa, po usunięciu uszczelek, spada do
wartości 20-25 daPa.
Całość
wymiany powietrza odbywa się przez szczeliny po wyciętej uszczelce. W związku z tym
•
obserwowane są takie zjawiska jak: falowanie firanek lub zasłon powodowane przez
intensywną strugę powietrza, powstawanie ciemnych trudno zmywalnych smug, „gwizdanie”
okien.
• Nabywca nowych okien, wychowany od kilku pokoleń na oknach nieszczelnych, wymaga by
okna były szczelne i nie do pomyślenia jest dla niego by wycinać uszczelki.
• Wycinanie uszczelek powoduje spadek izolacyjności akustycznej, spadek szczelności na
przenikanie wody opadowej.
4
Rysunek 3 przedstawia jeden ze sposobów wentylowania przy zastosowaniu uszczelek płaskich
(rys. 3a) wstawionych w miejsce uszczelek zwykłych (rys. 3b). Powietrze zewnętrzne wpływa
dołem z boków okna, przez przylgi zewnętrzne (strzałki zielone), przepływa kanałami wzdłuż
wrębów w przestrzeni pomiędzy ramą ościeżnicy a skrzydła ogrzewając się jednocześnie i wpływa
do pomieszczenia górą okna przez przylgę wewnętrzną (strzałki niebieskie).
Wymienione powyżej sposoby zwiększenia infiltracji powietrza przez: wycinanie uszczelek i
stosowanie uszczelek płaskich, karbowanych, dziurkowanych zapewnia zwiększenie infiltracji
powietrza z poziomu okien hermetycznych czy o współczynniku infiltracji 0,2 (0,3)
m3/(m. . h . daPa2/3) do wartości 0,5 – 1,0 m3/(m. . h . daPa2/3). W przeważającej części przypadków
jest to skuteczny sposób na uniknięcie nadmiernie zawilgoconego powietrza. Jest to jednak bierny
sposób wymiany powietrza, zależny od wielu czynników zewnętrznych:
warunków
atmosferycznych, terenowych i rodzaju budynku. Dla budynku odsłoniętego, wysokiego (wyższa
różnica ciśnień – większe zasysanie powietrza przez wentylację) napływ powietrza przez szczeliny
w uszczelkach, karby czy perforacje czy też przez komory przewietrzające będzie większy niż dla
budynku niskiego osłoniętego. Tak samo, przy silnych wiatrach napływ powietrza będzie większy
niż przy pogodzie bezwietrznej. Różnice w napływie powietrza mogą występować w tym samym
budynku (parter – piętro ostatnie, strona nawietrzna – strona zawietrzna). Wycinanie uszczelek,
bądź wstawienie w miejsce uszczelek wyciętych specjalnych uszczelek płaskich (lub zaślepek)
wymaga bardzo starannego wykonania odwodnienia okien, dokładnego założenia uszczelek
przylgowych itp. by zapewnić szczelność na przenikanie wody opadowej. Powoduje spadek
izolacyjności akustycznej. Wycinanie uszczelek, stosowanie uszczelek płaskich, perforowanych,
innych zapewnia wyłącznie spełnienie wymagania infiltracji powietrza i nie może zapewnić
wymaganej wentylacji pomieszczeń.
2.2 Okresowe przewietrzanie, okucia z mikrouchylaczami
Niektórzy z producentów proponują okresowe wietrzenie pomieszczeń przez kilkakrotne w
ciągu dnia szerokie otwieranie skrzydła okna na okres 15- 30 minut – szczególnie rano i po dłuższej
nieobecności w domu.
Zalety rozwiązania
• Rozwiązanie zapewnia szybką wymianę powietrza bez znacznego spadku temperatury
wewnętrznej. Wielkość napływu powietrza jest bardzo duża.
Wady rozwiązania
• Mikroklimat pomieszczenia jest niekontrolowany i zmienia się w zależności od warunków
przewietrzenia - pogarsza się powoli, by po przewietrzeniu ulec poprawieniu i tak w kółko.
• Nie ma możliwości stosowania w nocy (chyba, że użytkownik wstanie) oraz w ciągu dnia w
czasie pobytu użytkowników w pracy, szkole itp.
• Jest kłopotliwe w użytkowaniu w przypadku zastawienia parapetu np. kwiatami czy w czasie
złej pogody (opady deszczu, śniegu, wichura).
Bardziej wskazane jest instalowanie w oknach specjalnych okuć z mikrouchylaczami, tj ustawienia
klamki w pozycji minimalnego uchylenia skrzydła. Uchylenie może być jedno- lub wielopozycyjne.
Wietrzenie pomieszczeń odbywa się przez nieznacznie uchylone skrzydło.
Zalety rozwiązania
5
•
Rozwiązanie zapewnia wymianę powietrza w sposób analogiczny jak istniejące niegdyś w
oknach lufciki. Wielkość napływu powietrza zależy od pozycji położenia klamki i mieści się
zazwyczaj w granicach 5,0 do 20,0 m3 (lub więcej) powietrza na godzinę.
Wady rozwiązania
• Przepływ powietrza jest niekontrolowany i zmienia się w zależności od warunków
atmosferycznych.
• Nie ma zachowanej szczelności na przenikanie wody opadowej.
• Nie ma zabezpieczenia przed włamaniem, zalecane jest więc na wyższych piętrach lub w oknach
zabezpieczonych kratami.
• Nie zapewnia zabezpieczenia przed hałasem, kurzem.
• Powoduje nadmierne zużycie energii cieplnej.
Wymienione powyżej metody można uznać za sposoby wentylacji pomieszczeń a nie tylko
poprawienia infiltracji powietrza. Są to sposoby czynne co znaczy, że użytkownik ma wpływ na
wielkość wymiany powietrza (może ją zwiększyć lub ograniczyć – w zależności od potrzeb).
Sposoby te można zaliczyć do wpływających na energooszczędne gospodarowanie energią cieplną.
Rysunek
4a-b.
Warianty
poprawienia infiltracji przez
okna. Rysunek 4a przedstawia
przepływ
powietrza
przy
zastosowaniu
uszczelek
karbowanych
–
powietrze
przepływa przez nacięcia na
powierzchni uszczelek. Rysunek
4b przedstawia przepływ przez
uszczelki płaskie i otwory
frezowane w profilach skrzydeł i
ościeżnic.
2.3 Nawiewniki
Nawiewniki są elementami umożliwiającymi wymaganą wymianę powietrza1. Mogą być różnego
rodzaju:
• o stałym przekroju otworu wlotowego,
• z regulowaną ręcznie przysłoną otworu wlotowego,
• z regulowaną automatycznie przysłoną otworu wlotowego,
• sterowane mikroprocesorem,
Nawiewniki można mocować w oknie:
• w skrzydle okiennym nad szybą,
• w ramie skrzydła lub w ramie ościeżnicy,
• jako wydzielony element okna (rodzaj lufcika),
• poza oknem.
Nawiewniki mogą być:
• uniwersalne tj. pasujące do każdego rodzaju systemu okien
• opracowane specjalnie dla danego rodzaju systemu.
Zalety rozwiązania
1
Instrukcja ITB nr 343/96 „Nawiewniki powietrza zewnętrznego do pomieszczeń”.
6
•
•
•
•
Rozwiązanie zapewnia wymianę powietrza w sposób racjonalny, zależny od potrzeb.
Wielkość napływu powietrza zależy od rodzaju nawiewnika a przypadku nawiewników
regulowanych od położenia osłony.
Przy zastosowaniu nawiewników same okna mogą być bardzo szczelne co wpływa w istotny
sposób na racjonalne gospodarowanie energią cieplną. Wpływa na energooszczędny sposób
gospodarowania energią cieplną, nawiewnik można przymknąć.
Bardzo łatwy sposób użytkowania.
Rys5a-b.
Nawiewniki
z
regulacją ręczną napływu
powietrza, przepływ stały.
Rys.
5a
nawiewnik
montowany
pod
szybą,
powietrze przechodzi przez
specjalnie wykonaną listwę
przyszybową z otworami.
Rys.
5b
nawiewnik
montowany pod oknem.
Nawiewniki w pewnym stopniu obniżają izolacyjność
akustyczną okna. Trudno pisać o wadach nawiewników, które
w Polsce zyskują dopiero uznanie. Argumentem przeciw jest
ich „wysoka” cena wpływająca na wzrost ceny okna. Jest to
jednak rozumowanie błędne.
Przykład nawiewnika samoczynnego o nazwie KLIMABOX
–
oferta
firmy
KBE,
instalowanego na ramie okiennej
przedstawia rys. 6a. Nawiewnik
działa na zasadzie zdławiania
przepływu powietrza przy jego
zwiększonym
ciśnieniu
zewnętrznym,
przepływ
powietrza jest zmienny. Zasadę
działania nawiewnika ilustruje
rys. 6b.
Podobnego typu nawiewnik przedstawiają rysunki 7a-c. Rysunki
przedstawiają sposób działania elementu przewietrzającego
GEKKO. Przy otwartym elemencie przewietrzającym (rys.7a)
powietrze wnika do wewnątrz, przy zwiększonym naporze wiatru
nawiewnik zamyka się automatycznie (rys.7c).
7
Przykłady nawiewników do
montażu
w
oknach
aluminiowych
przedstawiają
rysunki 8a-b. Rysunek 8a
nawiewnik
z
regulowaną
przesłoną przepływu powietrza.
Rysunek 8b nawiewnik o stałym
przepływie z zewnętrzną osłoną
przeciwdeszczową.
Do najnowszych rozwiązań
należy zaliczyć nawiewniki
sterowane
mikroprocesorem,
reagujące
na
spadek
temperatury,
z
rejestracją
parametrów
powietrza
i
regulowaną
wielkością
przepływu. Rysunek 9.
Nawiewnik przedstawiony na rys. 10 reaguje automatycznie na zwiększoną wilgotność powietrza i
przy wzroście zawilgocenia powietrza otwiera się automatycznie.