| Nowoczesne okna |
Okna - newralgiczny punkt, połączenie ze ścianą..Pragnieniem każdego inwestora jest zakup nowoczesnej stolarki budowlanej, która spełniałaby wszelkie jego wymagania w zakresie funkcjonalności i komfortu zamieszkania. To oczekiwanie jest słuszne, ponieważ zastosowano w rozwoju techniki wiedzę i najnowocześniejsze środki, aby osiągnąć cel - odpowiednio wysoki komfort mieszkania.Jednak okno, a idąc dalej zespolenie okna ze ścianą rządzi się prawami fizyki. To w głównej mierze od nich uzależnione jest zachowanie się stolarki otworowej podczas eksploatacji. Aby w pełni tego doświadczyć, musimy zdawać sobie sprawę z praw natury, które pomimo rozwoju techniki zawsze pozostają niezmienne.Jedynie możemy ograniczyć występowanie pewnych zjawisk poprzez świadome ich unikanie. To czy nasze oczekiwania zostaną spełnione w znacznej mierze uzależnione jest od nas samych.Słabe miejsca - punkt rosyWynika z tego, że przy normalnym użytkowaniu obiektu budowlanego i jego stolarki otworowej, mogą wystąpić pewne niedogodności związane z właściwościami fizycznymi i technicznymi zastosowanych wyrobów.Nie oznacza to, że zastosowane wyroby są wadliwe czy nie spełniają odpowiednich wymogów. Oznacza to więc, że nie zostały zapewnione w procesie użytkowania lub powstawania budynku, odpowiednie warunki dla pracy i spełnienia tak zwanych wymagań podstawowych obiektu budowlanego. To stwierdzenie jest bardzo istotne dla zrozumienia powiązania pomiędzy zastosowaniem nowych technologii budowlanych a warunkami jakie stworzyła nam natura. Obecnie, na praktyczne doświadczenia wykonawców nie możemy liczyć, gdyż doświadczenia w tej dziedzinie są raczej żadne. Wszyscy realizujący inwestycje kierują się intuicją, a niejednokrotnie jest to tylko zwykłe szczęście, które z posiadaną wiedzą w tym zakresie nie ma zbyt wiele wspólnego.Upłynie jeszcze sporo czasu, zanim wykonawcy i inwestorzy, na polskim rynku, nabędą doświadczeń na odpowiednim poziomie. Na pocieszenie powiem tylko, że tak bardzo rozwinięte rynki, jak np. niemiecki, również borykają się z podobnymi problemami. To właśnie Niemcy, na własnej skórze przekonali się o efektach wywołanych przez nadmiernie szczelne okna i pojawianiu się w mieszkaniach zjawisk, z którymi do tej pory nie było najmniejszych problemów.Tutaj pojawia się techniczne uzasadnienie i pewność wystąpienia określonych zjawisk. Równocześnie z zapotrzebowaniem na szczelne okna, pojawiło się zapotrzebowanie na świeże powietrze. Taką możliwość stwarza wykonanie szczelin infiltracyjnych w stolarce otworowej. Zabieg ten stosuje się w celu zapewnienia odpowiedniego powietrza, które nie niesie za sobą groźby powstania różnego rodzaju niedogodności, jakimi są pleśnie i inne negatywne zjawiska. Z nimi właśnie możemy mieć styczność na co dzień. Powodzenie tej idei leży w zastosowaniu równowagi pomiędzy warunkami panującymi w pomieszczeniu, a właściwościami fizycznymi niektórych substancji. To zachowanie równowagi jest bardzo istotnym elementem, gdyż nie wszystko, co zostało stworzone w procesie budowy obiektu, może zostać zmienione. Zmiany, jakie należałoby poczynić mogą okazać się na tyle kosztowne, że niejednokrotnie lepiej będzie przystosować się do warunków, jakie sami sobie stworzyliśmy. Obecna koncepcja budynków nakazuje rozpatrywać ściany obiektu jako bardzo szczelne powłoki, przez które nie przedostają się żadne zewnętrzne czynniki (woda, powietrze, dźwięk).Ideologia ta pozwala na szersze spojrzenie na całe zagadnienie i dzięki takim właściwościom zminimalizowanie strat energii cieplnej.Praktyczne doświadczenia w znacznym stopniu odnoszą się do stanu budynku, jaki został stworzony, a nie do poszczególnych jego elementów. Powodem takiej sytuacji jest fakt, że każdy wyrób budowlany (przeznaczony do stosowania w myśl przepisów) spełnia pokładane w nim oczekiwania. Poszczególne składowe obiektu spełniają wszystkie wymogi nie jest gwarancją wykonania bardzo dobrego budynku.W niniejszej publikacji odniosę się do niektórych wartości na zasadzie przedstawienia różnic, jakie każdorazowo powstają w trakcie trwania procesu budowlanego począwszy od fazy projektowania, a skończywszy na samym użytkowaniu obiektu.Pod uwagę należy wziąć tzw. fizykę budowlaną i na jej podstawie określić właściwości w taki sposób, aby jak najmniej szkodliwe było oddziaływanie innych czynników na powłokę budynku. Dodatkowo należy określić takie parametry, jak: odporność na starzenie się, mechaniczna wytrzymałość uszczelnień, sposób zamocowania (zgodny z wytycznymi technicznymi). Pierwsza analiza owej koncepcji budynku prowadzi nas do dwóch, bardzo istotnych zagadnień:
Nie rozwiązane problemy wynikające z niewłaściwej wentylacji mają znaczny wpływ na wilgotność powietrza w pomieszczeniach. Sytuacja ta niekorzystnie odbija się zarówno na ścianach, jak i oknach.Zawartość wilgoci w powietrzu i wykraplanie wody kondensacyjnejTemperatura i zmiany wilgotności powietrza są ściśle ze sobą powiązane i wzajemnie oddziaływają na siebie.Od wielkości i wzajemnego stosunku obu tych parametrów uzależniony jest kolejny czynnik czyli "punkt rosy". W zależności od temperatury zmienia się ilość wilgoci, jaka może zostać przejęta przez powietrze. Woda kondensacyjna wykrapla się z powietrza w momencie, gdy następuje jego ochłodzenie. Spadek temperatury nie pozwala na dalsze pochłanianie wody. "Punkt rosy" jest to temperatura, przy której z powietrza o oznaczonej temperaturze wyjściowej i określonej wilgotności, następuje wytrącanie się kropel wody.Powietrze o tej temperaturze nie jest w stanie więcej jej zmieścić. 20°C i wilgotność powietrza 50% - co to oznacza?To jest tyle co 50% z maksymalnej ilości wody, jaka może się zmieścić w 1 m3 powietrza w określonych warunkach termicznych. Ich spadek do 9,3°C spowoduje, że powietrze będzie nasycone w 100%. W związku z tym nie będzie mogło pochłonąć już więcej wilgoci. Ponadto dalsze obniżanie spowoduje wykraplanie się wody na powierzchniach o temperaturze zbliżonej do tej, w jakiej następuje nasycenie 100%. Jest to tak zwana temperatura punktu rosy. Zjawisko to powoduje w konstrukcji budynku największe straty. Istnieją miejsca, w których 10°C powoduje powstawanie takiego zjawiska w praktyce. Rodzi się zatem problem, gdyż woda powstała na skutek procesów fizycznych może powodować powstawanie szkód budowlanych. W DIN V 4108-7 "izolacja cieplna w budownictwie lądowym nadziemnym" pod uwagę brane są dodatkowo takie elementy jak miejsce połączenia okna z bryłą budynku. Tabela. Temperatura punktu rosy w °C, w zależności od wilgotności wzglednej powietrza.
Mostki cieplneTym pojęciem określane są miejsca, które swoją temperaturą zbliżają się do wartości krytycznych, czyli punktu rosy, na skutek:
Wbudowanie okien do ściany prowadzi do silnego zniekształcenia izoterm. W praktyce, połączenie to należy wykonać tak, aby uniknąć występowania tego zjawiska. Na temat poprawnego wyboru pozycji zamontowania okien w bryle budynku więcej informacji może dostarczyć indywidualnie ustalony przebieg izoterm. Izoterma jest linią, która łączy na rysunku punkty o tej samej temperaturze. Jej przebieg uzależniony jest od indywidualnych właściwości, jakimi charakteryzuje się dany materiał budowlany. Miejsce połączenia okna z murem jest newralgicznym punktem, gdyż występuje tu podwójne załamanie się izotermy. Jedno uwarunkowane jest kształtem geometrycznym ościeża okna, drugie natomiast wynika z termoizolacyjności zastosowanych materiałów. Przykłady przebiegu izotermRozłożenie temperatury w elementach obiektu budowlanego, względnie każdą inną sytuację, można opisać za pomocą rysunku z przebiegiem izoterm. Na podstawie różnych analiz dzięki temu zagadnieniu potrafimy ustalić i rozwiązać problem.Położenie izoterm jest pomocne przy ocenie sytuacji sprzyjającej powstaniu szkody budowlanej. Do tej analizy wykorzystuje się izotermę 10°C. To ona powinna przebiegać wewnątrz konstrukcji budowlanych tak, aby zapobiegać tworzeniu się wody kondensacyjnej przed wewnętrznym połączeniem okna z murem. To miejsce jest newralgicznym punktem. Okoliczności sprzyjające wbudowaniu okna celem uniknięcia wykraplania się wody kondensacyjnej w konstrukcji jak również redukcji strat ciepła:
Wentylacja a zawartość wilgoci w powietrzuPowstawanie wilgotnego powietrza w pomieszczeniach mieszkalnych uzależnione jest od wielu czynników i podlega ciągłym zmianom. Bardzo istotne jest określenie ilości wymienianego powietrza w zależności od zewnętrznych i wewnętrznych warunków. Na wzrost wilgotności powietrza wpływają takie składniki jak:
Zjawisko to jest bardzo zróżnicowane i uzależnione wielkością gospodarstwa domowego. Jako przykład rozpatrzmy 4-osobowe gospodarstwo domowe, którego powierzchnia zajmuje około 100 m2. W tej sytuacji produkcja wilgoci kształtuje się w granicach 2,5 g/m3 h. Powłoka zewnętrzna budynku wyposażona powinna być w otwory (lub odpowiednie urządzenia wentylacyjne) do odprowadzenia wilgoci wraz ze zużytym powietrzem. Wszelkiego rodzaju rozszczelnienia jak też nieszczelności mają znaczny wpływ na zawartość wody w powietrzu znajdującym się w danym pomieszczeniu.Ilość wymienianego powietrza w ciągu godziny określana jest jako wartość n, a na jej wielkość wpływają parametry techniczne każdego budynku.Wielkości koniecznej wymiany powietrza przedstawione zostały w tabeli 3. Odnoszą się one do różnicy ciśnień rzędu 50 Pa. W praktyce średnie wartości różnic ciśnienia mieszczą się w przedziale ok. 5 do 10 Pa. Okazuje się, że jeden cykl wymiany powietrza należy oszacować w następujący sposób: wartość n50 należy podzielić przez wartość stałego współczynnika. Fachowa literatura zaleca przyjmowanie go w wielkości 15 do 30. Poprzez:
Na tej podstawie policzona została względna wilgotność powietrza. Występują zależności pomiędzy cyklem wymiany powietrza n, a stopniem jego nasycenia. Im większa wartość wymienianego powietrza d, tym mniejsza jest wilgotność powietrza (powietrze jest suche). Wielkość wymiany powietrza n mieści się w przedziale 0,8 do 1,6 h-1. W takim przypadku jego wilgotność ustala się w granicach pomiędzy 20 a 30%. Krótko mówiąc im większa wymiana powietrza, tym mniejsza jest w nim zawartość wilgoci. Działa to również odwrotnie. Mała cyrkulacja powietrza powoduje wzrost jego wilgotności. Przy szczelnych budynkach należy zapewnić odpowiednią wentylację, gdyż jej brak może doprowadzić do znacznego wzrostu nasycenia powietrza przez parę wodną. Z powyższego wynika, że wymiana na poziomie 0,2 do 0,4 h-1 spowoduje wzrost zawartości wody w otaczającym nas powietrzu. Poprzez to jego nasycenie osiągnie wielkość 50 do 85%. W takich przypadkach należy stosować dodatkowe wietrzenie celem usunięcia nadmiaru wilgoci. W przypadku nie przeprowadzenia takiego zabiegu stwarzamy sobie warunki sprzyjające wykropleniu się wody kondensacyjnej na powierzchniach o temperaturze zbliżonej do krytycznej. Powszechnie przyjęło się stwierdzenie, że wymiana stolarki otworowej na nową (czytaj nowoczesne technologie) nie powinna powodować żadnych negatywnych zjawisk. Uważa się wręcz, że zabieg taki pozwoli nam na zaoszczędzenie znacznych środków, jakie dotychczas przeznaczaliśmy na ogrzewanie. Praktyka pokazuje, że inwestor po przeprowadzonej wymianie okien zamyka je szczelnie, a dodatkowo znacznie ogranicza ogrzewanie.Nałożenie się obu czynników, a dodatkowo nieuniknione właściwości fizyczne, stają się przyczyną niezadowolenia z zakupionych okien. Takie myślenie jest powszechne u znacznej części społeczeństwa.Ale należy mieć świadomość, że okno nie zastąpi nam grzejnika ani centralnego ogrzewania. Okno, nawet najlepsze, potrafi przyczynić się do znacznych ograniczeń w ilości zużywanej energii cieplnej pod warunkiem zapewnienia odpowiednich warunków eksploatacyjnych. W przypadku, gdy będziemy użytkowali stolarkę, a zarazem pomieszczenia w sposób nieodpowiedni, doprowadzając je do niewłaściwego stanu, to sami sobie wyrządzimy krzywdę. Oprócz szkód jakie powstaną na skutek kondensacji pary wodnej z powietrza i jej wykraplania w momencie doprowadzenia do sprzyjających warunków, stworzymy sobie niezbyt przyjemny "smrodek", w którym to różnego rodzaju bakterie chorobotwórcze mają odpowiednie warunki do rozwoju.Wpływ szczelin na wilgotność powietrzaNiezależnie od stolarki budowlanej i sposobu jej połączenia z bryłą budynku, powstają miejsca przez które przedostaje się powietrze z zewnątrz wpływając na wentylację pomieszczeń.Powstawanie wody kondensacyjnej Transport pary wodnej przez fugę wcale nie musi mieć negatywnych wpływów na całą konstrukcję budynku. Dopiero w momencie, kiedy temperatura punktu rosy pojawi się na drodze migrującego, wilgotnego powietrza, następuje wytrącenie się wody w postaci znacznej ilości kropel. Dlaczego i w jakich miejscach pojawia się wykroplona woda kondensacyjna? Powstawanie takich warunków uzależnione jest od:
Temperatura punktu rosy dla takich warunków wynosi 1,9°C. (Tabela 1). Z kolei dla budynku bardzo szczelnego przyjęta została wymiana powietrza na poziomie n = 0,25 h-1. W takich warunkach możemy uzyskać wilgotność powietrza rzędu 70% i automatycznie podnieść punkt rosy do temperatury 14,4°C. Jest to klasyczna pułapka, z jaką spotykamy się w przypadku budynków o znacznej szczelności. Dlatego też zbyt duża szczelność może stać się przyczyną powstania strat w większym stopniu niż nieszczelności budynku.Przyczyny takiej sytuacji są następujące:
Ocena obciążenia wpływów środowiska zewnętrznego na powierzchnię okna i połączenie okna z budynkiem. Powierzchnia (1) oddzielenie od obszaru i klimatu zewnętrznego. Powierzchnia oddzielająca od obszaru i klimatu zewnętrznego musi stanowić nieprzerwaną całość z powierzchnią ściany. Jej temperatura musi być wyższa od temperatury punktu rosy. Konstrukcja musi zachowywać szczelność. Obszar (2). Newralgiczne punkty konstrukcji. Zabezpiecza oraz pomaga w uzyskaniu optymalnych właściwości ochrony cieplnej i dźwiękowej. To sformułowanie najogólniej można przedstawić, że okno i powiązane z nim elementy powinny pozostać suche, a zarazem stanowić odpowiednią przegrodę oddzielającą od środowiska zewnętrznego. Powierzchnia (3). Ochrona przed wodą opadową. Zewnętrzna powierzchnia okna powinna zabezpieczać przed przedostawaniem się wody deszczowej do środka pomieszczenia. Dodatkowo konstrukcja profili ram okiennych musi zapewniać kontrolowany odpływ wody tak, aby nie pozostawała ona w strefie okna i w strefie pozostałych elementów budowlanych. Podsumowanie Wraz z wprowadzeniem do zastosowania nowych technologii produkcji okien nastała tendencja na poprawę warunków panujących w starym budownictwie. Lecz należy mieć świadomość, że technologie te nie zawsze ze sobą chcą współpracować. Najczęstszym zjawiskiem, które pojawia się po wymianie stolarki otworowej jest zmiana wilgotności powietrza w pomieszczeniach. Dodatkowo za tym idzie znaczne prawdopodobieństwo pojawienia się miejsc, gdzie wykrapla się woda kondensacyjna, a w efekcie tego zjawiska rozwija się pleśń.Takimi miejscami są okolice mostków cieplnych.W obiektach budowlanych należy dążyć do pozostawiania szczelin infiltracyjnych, dzięki którym powietrze wraz z parą wodną będzie mogło swobodnie odpływać z pomieszczeń zapewniając właściwy mikroklimat. W przypadku braku zastosowania takich rozwiązań, ilość wody w powietrzu podnosi się znacznie w porównaniu do pomieszczeń przed wykonaniem modernizacji. Najprostszym sposobem na poprawę warunków i zapobiegania przykrym skutkom jest doprowadzenie okien do odpowiedniej szczelności (czytaj: nieszczelności) W tym zakresie jest kilka możliwości w celu osiągnięcia właściwego efektu. Najprostszym i najmniej kosztownym zabiegiem jest usunięcie uszczelki tak, aby zapewnić przepływ powietrza w wymaganych ilościach. Występują również bardziej zaawansowane technologie wietrzenia poprzez specjalnie do tego celu zaprojektowane urządzenia. Niemniej jednak, należy mieć świadomość, że zdecydowanemu pogorszeniu ulegnie dźwiękochłonność konstrukcji okiennej. Aby zapewnić właściwe spełnienie wymogów przez stolarkę otworową, należy:
Zasady jakimi należy kierować się w branży budowlanej:
Powyższy tekst proszę potraktować jako próbę przedstawienia problematyki wynikającej z jego treści. Wykonywanie jakichkolwiek prac budowlanych powinno opierać się na projekcie obiektu, który uwzględnia również inne - nieprzewidziane w tekście warunki pracy, czy też przeznaczenia budynku. Uwaga: Autor bardzo dobrze omówił całe zagadnienie szczelności okien, jednak wnioski i zalecenia przedstawione w artykule są bardzo uproszczone. Oczewiscie można wycinać uszczelki lub wiercić otwory w ościeżnicach, czy stosować nawietrzniki, jedak efekt który zakładaliśmy wymieniając okna - zmniejszenie strat ciepła, będzie wtedy znikomy. Istnieją lepsze i skuteczniejsze sposoby wentylacji w pomieszczeniach. Proszę zapoznać się z artykułami w sekcji "Po grzyba mi wentylacja".
|