Analiza stolarki okiennej i drzwiowej na etapie

mb0846
– TEMAT WYDANIA
Jerzy Żurawski*
Analiza stolarki okiennej i drzwiowej
na etapie wykonywania audytu
energetycznego i projektowania
Z
azwyczaj podczas wykonywania
audytu energetycznego przyjmuje się, że współczynnik przenikania ciepła drewnianej stolarki okiennej dwuszybowej w stanie dobrym wynosi Uwo = 2,6 W/m2K, a w stanie złym wartość Uwo można zwiększyć
nawet o 20%. Tak więc wartość współczynnika przenikania ciepła może osiągnąć nawet 3,1, a w niektórych przypadkach 3,2 W/m2K. Takie uproszczenie
może doprowadzić do dużej niedokładności w obliczeniach Uokna, a w konsekwencji rozbieżności pomiędzy wartością rzeczywistą i obliczeniową wskaźnika sezonowego zapotrzebowania na
ciepło. Wykonanie audytu energetycznego powinno więc być poprzedzone
wizją lokalną, na podstawie której ocenia
się m.in. izolacyjność termiczną i szczelność stolarki okiennej i drzwiowej.
Izolacyjność termiczna okien zależy
od: rodzaju materiału z jakiego jest
wykonana rama i przeszklenie; grubości, szerokości ramy oraz parametrów izolacyjnych, a także od geometrii
okien i wartości mostka liniowego.
Aby to udowodnić, wykonano obliczenia za pomocą programu „GAP-i” wg
metody obliczeniowej zgodnej z normą PN-EN ISO 10077-1 Właściwości
cieplne okien, drzwi i żaluzji. Obliczenie współczynnika przenikania ciepła.
Część 1: Metoda uproszczona. Zgodnie z normą:
Uw =
4/6/4 bez powłoki niskoemisyjnej i bez
gazu szlachetnego Ug = 3,3 W/m2K;
• przykład 3 (P1) – z drewna miękkiego o grubości 50 mm i szerokości
60 mm – Uf = 2,0 W/m2K, oszklenie
4/9/4 bez powłoki niskoemisyjnej i bez
gazu szlachetnego Ug = 3,0 W/m2K;
• przykład 4 (P1’) – okna wykonane
z drewna grubości 75 mm i szerokości
70 mm – Uf = 1,5 W/m2K, oszklenie
4/16/4 z powłoką niskoemisyjną, z gazem typu argon Ug = 1,0 W/m2K
i z mostkiem liniowym Ψ = 0,06 W/m2K;
• przykład 5 (P2’) – z PVC trzykomorowego szerokości 73 mm –
Uf = 1,59 W/m2K, oszklenie 4/16/4
z powłoką niskoemisyjną, z gazem
typu argon Ug = 1,0 W/m2K i mostkiem
liniowym Ψ = 0,06 W/m2K;
• przykład 6 (P3’) – z PVC trzykomorowego z wkładką termiczną, szerokość profili 73 mm – Uf = 1,21 W/m2K,
oszklenie 4/14/4/14/4 z powłoką niskoemisyjną, z gazem typu argon
Ug = 0,6 W/m2K i mostkiem liniowym
Ψ = 0,04 W/m2K.
W podanych przykładach wartości Uwo
są bardzo zbliżone. W praktyce często
zdarza się, że wartości te znacznie się
różnią, szczególnie dla okien o znacznie
różnych wymiarach, np. w przypadku:
okna małego 600 x 900 mm jednokwaterowego przy Uf = 1,9 i Ug = 1,1 W/m2K
– Uw okna wynosi Uw = 1,83 W/m2K;
okno duże o wymiarach 2200 x 2400 mm
czterokwaterowe o tych samych Uf i Ug
daje współczynnik przenikania ciepła
okna Uw = 1,58 W/m2K, czyli wartość Uw
jest o 16% mniejsza tylko ze względu na
wielkość okna i liczbę kwater.
Porównanie izolacyjności
termicznej różnych okien
Okna wykonane z tego samego
materiału mają różną izolacyjność
termiczną (tabela 1). Jak wynika
z wartości U, okna bez szprosów,
słupków i innych elementów konst-
Tabela 1. Uw badanych okien, przykłady( P1, P2, P3, P4, P5, P6) w zależności od
rodzaju ramy, szyby i schematu liczby kwater
Typ Wymiary
[mm]
Schemat
Szt. (P1) Uwo (P2) Uwo (P3) Uwo (P4) Uwo (P5) Uwo (P6) Uwo
[W/m2K] [W/m2K] [W/m2K] [W/m2K] [W/m2K] [W/m2K]
Ok1 2040x1500
9
3,09
2,95
2,76
1,60
1,46
0,99
Ok2 860x1500
15
3,09
2,96
2,77
1,54
1,40
0,91
Ok3 1470x1500
17
3,09
2,95
2,76
1,58
1,44
0,94
DZ1 1080x2200
2
3,09
2,95
2,76
1,55
1,41
0,91
Wartość średnioważona U dla całej
stolarki Uwośr.
3,09
2,95
2,76
1,58
1,43
0,95
Różnica wartości Uwśr [%]
112
107
100
166
153
100
AgUg + Af Uf + IgΨ g
Ag + Af
Badania dotyczyły następujących
okien:
• przykład 1 (P1) – z drewna twardego o grubości 50 mm i szerokości
50 mm – Uf = 2,36 W/m2K, oszklenie
4/6/4 bez powłoki niskoemisyjnej i bez
gazu szlachetnego Ug = 3,3 W/m2K;
• przykład 2 (P2) – z drewna miękkiego o grubości 50 mm i szerokości
50 mm – Uf = 2,0 W/m2K, oszklenie
* Dolnośląska Agencja Energii i Środowiska
8 ’2007 (nr 420)
1
TEMAT WYDANIA –
rukcyjnych charakteryzują się lepszą
izolacyjnością termiczną. Na rysunku
pokazano wpływ budowy okna na
straty ciepła w budynku.
Jest to wartość bieżąca netto oceny
efektywności ekonomicznej inwestycji
rzeczowej. Wskaźnik NPV stanowi różnicę pomiędzy zdyskontowanymi przepływami pieniężnymi a nakładami początkowymi i jest określony wzorem:
n
NPV =
∑ (1 + r )
CFt
t
− I0
t =1
Wpływ budowy okna na straty ciepła
w budynku
Wnioski z obliczeń są następujące:
1) izolacyjność okien zależy od zastosowanych materiałów oraz od schematu – podziału okna i liczby kwater.
W projektowaniu konieczne jest
uwzględnianie wpływu podziału okna
na jego izolacyjność termiczną;
2) izolacyjność termiczna okien
wykonanych z profili pieciokomorowych z wkładką termiczną oraz z szybą 0,6 W/(m2K) (P3’) jest o 66% wyższa od okien trzykomorowych, co
oznacza, że konieczne jest precyzyjne
określenie parametrów stolarki okiennej na etapie projektu (tzn. z czego
okno powinno być wykonane oraz parametry końcowe stolarki okiennej);
3) cena okien (P3’) jest o 50% wyższa od okien (P1’). Wycenę stolarki
okiennej należy wykonywać na podstawie cen konkretnego producenta
spełniającego założenia projektu lub
skorzystać np. z programu GAP-i;
4) konieczne jest określenie Uwo i Uw1
każdego okna oraz wartości średnioważonej Uw całej stolarki okiennej.
Audytor na etapie wykonywania audytu powinien skonsultować się z architektem co do podziału przewidzianych do wymiany okien oraz obliczyć
przewidywaną ich izolacyjność, wycenić, a następnie wykonać analizę
ekonomiczną. W projekcie obliczenia
te powinny być wykonane ponownie,
aby potwierdzić zaprojektowaną izolacyjność okien. Projektowanie stolarki okiennej należy zakończyć wykonaniem opisu konstrukcji okien.
Analiza ekonomiczna
Ekonomicznie uzasadniony wybór
stolarki okiennej powinien być poprzedzony wykonaniem analizy dynamicznej
np. z wykorzystaniem wskaźnika NPV.
2
8 ’2007 (nr 420)
gdzie:
NPV – wartość bieżąca netto;
CFt – przepływy gotówkowe w okresie t;
r – stopa dyskonta;
I0 – nakłady początkowe,
t – kolejne okresy (najczęściej lata)
eksploatacji inwestycji.
W analizach opartych o NPV możliwe jest uwzględnienie utraty wartości
pieniądza w czasie oraz wzrost cen
nośników energii, który w ostatnich latach jest znaczny.
Wykonując analizę ekonomiczną na
podstawie wskaźnika SPBT – czyli
prostego czasu zwrotu poniesionych
nakładów inwestycyjnych, który dla
okien prawie zawsze przekracza 10 lat,
można dość do zupełnie innych wniosków. W tabeli 2 zamieszczono wyniki analizy przy założeniach że stopa
dyskonta wynosi 4%, a wzrost cen
Projektowanie stolarki
budowlanej na etapie
audytu energetycznego
Konieczne jest zaprojektowanie
podziału okna z uwzględnieniem
minimalnych strat ciepła oraz dokonanie wyceny przyjętych rozwiązań. Niestety, większość audytów
obarczonych jest znacznym błędem w określeniu U okien i ich
ceny. Stosowanie wyceny okien wraz
z ich montażem wg katalogów
SEKOCENBUDU
jest
błędne.
A przecież wyniki z audytu stają się
wytycznymi do projektowania. Często zakładamy w audycie, że stolarka
okienna ma osiągnąć współczynnik
przenikania ciepła Uw = 1,3 W/m2K za
cenę 500 zł/m2. W trakcie realizacji
inwestycji okazuje się, że nie jest
możliwe wykonanie takiej stolarki
w założonej cenie. Z powodu niedoszacowania inwestor staje przed koniecznością dopłaty do stolarki
okiennej, co przy dużym obiekcie
może doprowadzić do dużych kłopotów finansowych.
Określone w audycie rozwiązania
muszą być możliwe do zaprojektowania i wykonania w przyjętej cenie.
Tabela 2. Analiza opłacalności stolarki okiennej dla przykładowego budynku
o powierzchi stolarki okiennej 217 m2
Typ okna
F
U
Straty Oszczę- Cena Oszczę- Koszt Koszt SPBT NPV20
[m2] [W/m2K] ciepła dności ciepła dności 1 m2 stolarki [lata]
[zł]
[GJ/r.] [GJ/r.] [zł/GJ]
[zł]
okna
[zł]
netto
[zł/m2]
Zespolone drewniane z lat 80-tych
3,2
142
PVC 3-komorowe
szyba 1,1
1,63
72
70
60
4200
364
78988
18,8
5012
PVC 5-komorowe
szyba 1,0
217
60
1,53
66
76
60
4560
425
92225
20,2
-8625
PVC 5-komorowe
termoszyba 1,0
1,22
54
88
60
5280
460
99820
18,9
5780
PVC 5-komorowe
termoszyba 0,6
0,97
43
99
60
5940
525
113925
19,2
4875
OKNA PASYWNE
Profil pasiv i szyba 0,6
0,8
35
107
60
6420
780
169260
26,4
-40860
energii ponad inflację 6% rocznie,
okres badania 20 lat. Najniższa wartość SPBT dotyczy okien trzykomorowych z szybą 1,1 W/m2K i wynosi SPBT
= 18,8 lat. Jednak najwyższa wartość
NPV występuje w oknach z szybą
1,0 W/m2K wykonanych z profili pięciokomorowych z wkładką termiczną
NPV = 5780 zł i taki wariant gwarantuje
większe zdyskontowane zyski.
Wymagane jest więc określenie
współczynnika przenikania ciepła Uw,
wartości średnio ważonej całej stolarki Uwśr oraz wycena przyjętych
rozwiązań. Jest to przedsięwzięcie
złożone i czasochłonne. Warto więc
wykorzystać gotowe oprogramowanie
GAP-i, które pozwala wykonać prawidłowe analizy opłacalności stolarki
okiennej.