Badanie niemieckiego Instytutu Budownictwa Pasywnego „Komfort życia”: Pozytywny wpływ ciepłych ramek dystansowych na komfort cieplny
Nie od dziś wiadomo, że ciepłe ramki dystansowe przyczyniają się do zwiększenia komfortu przebywania w pomieszczeniach, a także do zapobiegania powstawaniu pleśni. W celu udokumentowania tych zalet w oparciu o konkretne dane, w przeprowadzonym przez siebie badaniu „Komfort życia” Instytut Budownictwa Pasywnego w Darmstadt zajął się kwestią, w jaki sposób w odniesieniu do okien możliwe jest zdefiniowanie i przestrzeganie kryteriów komfortu i higieny w różnych strefach klimatycznych.
Jak rozumieć pojęcie „komfortu”? Czy możliwe jest jego fizyczne zmierzenie i potwierdzenie?
Ludzie odczuwają komfort cieplny w pomieszczeniu wówczas, gdy panuje w nim odpowiednia „temperatura operatywna”. Jest to wartość średnia temperatury powietrza i otaczających powierzchni. Różnica temperatur między powietrzem a powierzchniami powinna być jak najmniejsza. Duże różnice temperatur powodują bowiem odczuwanie nieprzyjemnego wrażenia przeciągu. Zimne powietrze opada na zimne powierzchnie i powoduje wrażenie chłodnego strumienia przepływającego przez pomieszczenie.
Udowodniono, że temperatura w budynku odczuwana jest jako komfortowa, gdy różnica temperatur pomiędzy powietrzem w pomieszczeniu („temperatura operatywna”) a chłodniejszymi obszarami otaczającymi, takimi jak ściany zewnętrzne, sufity, podłogi lub okna, nie przekracza 4,2 Kelwina. Innymi słowy: aby pomieszczenie było postrzegane jako komfortowe, chłodne powierzchnie mogą mieć temperaturę niższą maksymalnie o 4,2 K od powietrza.
Na tej podstawie można uzyskać informacje dotyczące komfortu cieplnego występującego w danej lokalizacji. W oparciu o warunki brzegowe, tj. najniższą średnią dzienną wartość temperatury w roku referencyjnym oraz maksymalną różnicę temperatur występującą w lokalizacji, można obliczyć współczynnik przenikania ciepła U, poniżej którego zagwarantowany będzie komfort cieplny.
Na przykład: jeśli temperaturę operatywną w pomieszczeniu przyjmiemy jako 22 °C, a temperatura zewnętrzna wynosi -16 °C, wówczas wartość U wynosi 0,85 W / (m²K). Wartość ta jest znana jako kryterium komfortu cieplnego domu pasywnego w klimacie umiarkowanym i dotyczy okna wbudowanego.
Jeśli w badaniu uwzględnimy okno, które nie jest wbudowane, wówczas w klimacie umiarkowanym uzyskanie wartości 0,80 W / (m²K) pozwala zapewnić odpowiedni bufor na mostki termiczne.
Obliczenia matematyczne wskazują również, że maksymalna wartość współczynnika U zależy od temperatury zewnętrznej, a zatem od lokalnego klimatu.
Czy moment, w którym rozpocznie się powstawanie pleśni, można obliczyć w oparciu o wzór matematyczny?
Unikanie kondensacji oraz powstawania pleśni są również ważnymi czynnikami przekładającymi się na komfort i zdrowie. Zasadniczo wilgoć skrapla się w najzimniejszym punkcie pomieszczenia. A ten występuje często na krawędzi szyby. W rezultacie często powstaje tutaj pleśń, ponieważ wysoka wilgotność zapewnia najlepsze warunki do jej rozwoju. W połączeniu z wodą kondensacyjną może to również prowadzić do występowania szkód budowlanych.
Co istotne, wzrost pleśni zachodzi powyżej temperatury punktu rosy. Temperatury powierzchni muszą być zatem wyższe niż tak zwana „temperatura powstawania pleśni”, aby skutecznie chronić konstrukcję budynku i zdrowie jego mieszkańców.
Wartość tego parametru można obliczyć przy użyciu wzoru matematycznego. Jako wskaźnik warunków higienicznych występujących na krawędzi szyby przyjęty został współczynnik temperaturowy fRsi Jeśli wartość ta wynosi co najmniej 0,7 w klimacie umiarkowanym, można założyć, że przy normalnej wilgotności powietrza panującej w pomieszczeniu pleśń nie będzie powstawać. Skutecznym rozwiązaniem zapobiegającym jej tworzeniu jest podniesienie temperatury na krawędzi szyby.
Poniższa tabela zawiera wymagania dotyczące komfortu i higieny dla różnych klimatów:
Które przykłady zostały szczegółowo przeanalizowane w badaniu?
Okna budynku należy zawsze rozpatrywać przy uwzględnieniu lokalizacji budynku. To założenie bezsporne. W badaniu przeanalizowano przykładowo przydatność różnych połączeń profili okiennych, przeszkleń i ramek dystansowych w pięciu rodzajach warunków klimatycznych, tj. w klimacie polarnym, subpolarnym, umiarkowanym, podzwrotnikowym i zwrotnikowym.
Poniższa tabela podsumowuje wyniki badania. Zaprezentowano w niej, które zestawienia ram okiennych, przeszkleń i ramek dystansowych są odpowiednie pod względem komfortu i higieny w różnych warunkach klimatycznych.
Jakie wnioski wynikają z badania?
Badanie autorstwa Instytutu Budownictwa Pasywnego (PHI) w Darmstadt wskazuje, że wybór ramki dystansowej ma istotny wpływ na jakość termiczną okna. Począwszy od klimatu podzwrotnikowego zaleca się na ogół szyby zespolone dwukomorowe w połączeniu z wysoce energooszczędnymi ramkami dystansowymi, jak np. Swisspacer Ultimate. Wtedy wartości konieczne do uzyskania komfortu i higieny można osiągnąć nawet przy nieizolowanych ramach okiennych, które znajdują szerokie zastosowanie w tych regionach. Dzięki użyciu dobrze izolowanych ram okiennych wymagania stawiane zarówno wobec klimatu podzwrotnikowego, jak i umiarkowanego mogą być spełnione przy użyciu ramek dystansowych wykonanych ze stali nierdzewnej, a także za pomocą ramek klasy premium marki Swisspacer. Ramki Swisspacer Ultimate w połączeniu ze szczególnie dobrze izolowaną ramą okna są szczególnie pożądane w przypadku spełnienia powyższych wymagań w klimacie polarnym.
Badanie zostało zlecone przez firmę Swisspacer. Instytut Budownictwa Pasywnego w Darmstadt i Swisspacer współpracują od wielu lat w zakresie badań, które dostarczają podstawowych informacji rynkowych. Począwszy od tego roku Swisspacer bierze udział w konkursie Passivhaus Award i jest fundatorem własnej nagrody specjalnej, która zostanie przyznana po raz pierwszy w 2021 roku.
Badanie „Komfort życia – w jaki sposób w odniesieniu do okien możliwe jest zdefiniowanie i przestrzeganie kryteriów komfortu i higieny w różnych strefach klimatycznych” można pobrać tutaj: