W budynku energooszczędnym okna są bardzo ważnym elementem, który może znacząco wpływać na zapotrzebowanie energetyczne budynku. Są one również istotne ze względu na aspekty zdrowotne oraz odczucie komfortu. Z tego powodu w trakcie projektowania wykonujemy symulacje oświetlenia światłem naturalnym wewnątrz budynku, aby potwierdzić zapewnienie odpowiedniego komfortu użytkownikom. Niewłaściwie zabezpieczone okna mogą też być źródłem dyskomfortu, szczególnie latem, z powodu przegrzewania budynku.
Rozmieszczenie okien
Sposób rozmieszczenia poszczególnych funkcji budynku względem stron świata, a także przeszkleń w budynku jest istotnym elementem projektowania budynków energooszczędnych. Jedną z zasad projektowania tego typu budynków jest umieszczanie pokoi mieszkalnych, a przede wszystkim pokoju dziennego, od strony południowej. Na elewacji południowej należy projektować największe przeszklenia w celu pozyskiwania energii promieniowania słonecznego zimą. Okna na elewacji południowej w bilansie energetycznym są plus-energetyczne. Przykładowy bilans energetyczny okien w budynku pasywnym przedstawia Rysunek 1. Aby okno było plus-energetyczne, musi posiadać odpowiednie parametry, które zostaną omówione w dalszej części artykułu. Przeszklenia znajdujące się od strony wschodniej, południowej i zachodniej należy zabezpieczyć przed przegrzewaniem latem. Najskuteczniej przez słońcem chronią elementy zewnętrzne - mogą to być markizy, żaluzje czy zadaszenia nad oknami. Na elewacji północnej należy projektować minimalną liczbę okien, to samo dotyczy strony wschodniej i zachodniej, gdyż te okna w bilansie energetycznym są ujemne energetycznie. Okna znajdujące się od wschodu i zachodu nie mają możliwości pozyskiwania zbyt dużo energii zimą, natomiast niezabezpieczone powodują przegrzewanie budynku latem.
Rysunek 1. Bilans energetyczny okien w budynku pasywnym: a) duże przeszklenia w ścianie północnej, b) duże przeszklenia w ścianie południowej. Obliczenia wykonane przy użyciu programu Passive House Planning Package (PHPP).
Jakie okna i drzwi stosować?
Nawet najlepsze okno czy drzwi zewnętrzne będą miały wyższy współczynnik przenikania ciepła niż ściana zewnętrzna. Z tego powodu w budynkach energooszczędnych należy stosować okna „ciepłe”. Co to oznacza? Przede wszystkim powinno się stosować okna o niskim współczynniku przenikania ciepła Uw. Przyjmuje się, że Uw okien powinno wynosić 0,8 W/m2K lub mniej, drzwi zewnętrzne podobnie, aczkolwiek takie parametry mają najdroższe drzwi. Z racji tego, że drzwi w przegrodach zewnętrznych jest niewiele, można zastosować tańsze drzwi o nieco gorszym współczynniku przenikania ciepła. Ważna jest natomiast ich szczelność. Ale to nie jedyne parametry, na które musimy zwrócić uwagę. Na współczynnik Uw okien wpływają parametry cieplne ramy okiennej, pakietów szybowych czy rodzaj zastosowanej ramki dystansowej w pakiecie szybowym. Z tych powodów należy stosować pakiety trzyszybowe o współczynniku Ug = 0,6 – 0,7 W/m2K. Ważnym elementem jest rama okna, która najczęściej ma gorsze parametry cieplne od szyb. Aby uzyskać wymagane Uw okna rama powinna mieć współczynnik Uf = 0,80 - 0,95 W/m2K. Należy wystrzegać się rozwiązań, w których wprawdzie okno ma współczynnik Uw=0,8 W/m2K, ale uzyskano go w wyniku zastosowania super energooszczędnych pakietów szybowych (np. Ug=0,3 W/m2K) i słabej jakości ramy (np. o współczynniku Uf=1,5 W/m2K). W pakietach szybowych powinna ponadto być zastosowana „ciepła” ramka dystansowa, nie należy stosować zwykłych aluminiowych ramek.
Należy zwrócić uwagę, że kształt i wielkość okien wpływają na współczynnik Uw – im mniejsze okno lub wąskie i długie, tym trudniej uzyskać dobre parametry okna (większy jest udział w takich oknach ramy w stosunku do powierzchni szklenia). To samo dotyczy dzielenia na kwatery okienne – okna z wieloma kwaterami mają gorsze parametry cieplne niż okno bez podziałów.
Oprócz współczynników przenikania ciepła należy zwracać również uwagę na dwa inne parametry – współczynnik przepuszczalności energii promieniowania słonecznego oraz Lt – współczynnik przepuszczalności światła. W dużym uproszczeniu na oknach południowych współczynnik g powinien być maksymalnie wysoki (współczynnik g może mieć wartość od 0 do 1). Niestety wartość współczynnika g jest wprost proporcjonalna do współczynnika przenikania ciepła – im niższe Ug (lepsze) tym niższy współczynnik g (mniej energii promieniowania przenika do wnętrza). Zaleca się, aby okna od strony południowej miały g = 0,6 lub więcej – aby mogły pozyskiwać jak najwięcej energii promieniowania słonecznego zimą. Natomiast okna zachodnie, wschodnie i północne mogą mieć współczynnik g niższy – ograniczy to przegrzewanie budynku latem.
Montaż okien
Niewłaściwy montaż okien może powodować znaczne straty energii. Należy zadbać, aby montować okna przy zastosowaniu elementów ciepłego montażu w warstwie ocieplenia ściany. Na rynku jest wiele rozwiązań, np. elementy ze specjalnych konglomeratów na bazie pianki poliuretanowej czy modyfikowanego polistyrenu ekstrudowanego, konsole stalowe czy nawet montaż na łatach drewnianych kotwionych do ściany. Dodatkowo należy wokół okien przykleić taśmę rozprężną, która po osadzeniu okien szczelnie wypełni szczelinę między oknem, a elementem montażowym. Kolejnym ważnym elementem ciepłego montażu są taśmy, które przykleja się do okna oraz ściany. Od wewnątrz należy stosować taśmy paroszczelne, natomiast od zewnątrz taśmy paroprzepuszalne.
Od zewnątrz można dodatkowo wykonać węgarki z materiału termoizolacyjnego, osłaniające fragment ramy okiennej. Taki montaż zapewni szczelne połączenie oraz znacznie ograniczy mostek cieplny.