Jakość energetyczna szklanych domów

Wymagania dotyczące budynków określone są w rozporządzeniu w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie [1], które zostało znowelizowane 6 listopada 2008 r. [2]1). Rozszerzono zakres wymagań dotyczących budynków ze względu na oszczędność energii i izolacyjność cieplną.

Budynek i jego instalacje ogrzewcze, wentylacyjne i klimatyzacyjne, ciepłej wody użytkowej, a w przypadku budynku użyteczności publicznej również oświetlenia wbudowanego, powinny być mianowicie zaprojektowane i wykonane w taki sposób, aby ilość ciepła, chłodu i energii elektrycznej, potrzebnych do użytkowania budynku zgodnie z jego przeznaczeniem, można było utrzymać na racjonalnie niskim poziomie.

Ponadto budynek powinien być zaprojektowany i wykonany w taki sposób, aby ograniczyć ryzyko jego przegrzewania w okresie letnim. Zapis ten dotyczy wszystkich typów budynków. Nie ma jednak jasno sprecyzowanego warunku, za pomocą którego można zweryfikować poprawność przyjętych rozwiązań. W znowelizowanym rozporządzeniu określone też zostały wymagania dotyczące izolacyjności termicznej przegród budowlanych. Stolarka budowlana powinna mianowicie spełniać wymogi pod względem granicznej wartości U, które określono dla budynków o różnym przeznaczeniu (tabele 1, 2 i 3).

Tab. 1. Wymagania U(max) dotyczące okien, drzwi balkonowych i drzwi zewnętrznych w budynku mieszkalnym i zamieszkania zbiorowego według rozporządzenia w sprawie warunków technicznych [2]

Tab. 2. Wymagania U(max) dotyczące stolarki budowlanej, świetlików i drzwi zewnętrznych w budynku użyteczności publicznej według rozporządzenia w sprawie warunków technicznych [2]

Tab. 3. Wymagania U (max) dotyczące okien, świetlików, drzwi i wrót w budynku produkcyjnym, magazynowym i gospodarczym według rozporządzenia w sprawie warunków technicznych [2]

Dodatkowo w znowelizowanym rozporządzeniu określono graniczne wartości współczynnika przepuszczalności energii całkowitej okna oraz przegród przezroczystych gC, który odnosi się do wszystkich rodzajów budynków. Liczony jest według wzoru: gc = fc·gG, gdzie: gG – współczynnik przepuszczalności energii całkowitej dla zestawu szybowego.

Wartości współczynnika przepuszczalności energii całkowitej dla najczęściej występujących rozwiązań przedstawiono w tabeli 2.1.5 rozporządzenia (tabela 4) [2]. W przypadku innych rozwiązań można wprowadzić wartości podane w odpowiednich dokumentach, np. deklaracji zgodności CE lub aprobacie technicznej. W rozporządzeniu [2] podano również wartości współczynnika korekcyjnego ze względu na zastosowane urządzenia przeciwsłoneczne – fC.

Przykładowe parametry zamieszczono w tabeli 2.1.6 nowelizacji [2] (tabela 5). Podobnie jak przy gG zastosowanie innych wartości jest możliwe pod warunkiem potwierdzenia gwarantowanych przez producentów wartości w odpowiednich dokumentach. Wielkości miesięcznych zysków ciepła od nasłonecznienia przez okna w przegrodach pionowych budynku należy obliczać zgodnie z normą PN-EN 13790:2008 [3], według przedstawionej niżej procedury.

Tabela 4. Wartości współczynnika przepuszczalności energii całkowitej dla rodzaju oszklenia

 

Tabela 5. Wartości współczynnika korekcyjnego redukcji promieniowania ze względu na zastosowane urządzenia przeciwsłoneczne

Zyski ciepła dla poszczególnych elementów obudowy budynku:  Φ_sol,k = F_sh,ob,k A_sol,k I_sol,k – F_r,k Φ_r,k (1),

gdzie:

F_sh,ob,k – współczynnik zacienienia powierzchni nasłonecznionej k związany z zewnętrznymi elementami zacieniającymi, A sol,k – efektywne pole powierzchni nasłonecznionej k [m2],

I_sol,k – średnia miesięczna wartość promieniowania słonecznego na powierzchnię k dla danej orientacji przegrody oraz jej kąta nachylenia [W/m2],

F_r,k – współczynnik kierunkowy dla danej przegrody k i powierzchni nieba, Φ r,k – strumień ciepła oddawanego przez przegrodę k w kierunku nieba na drodze promieniowania [W].

A_sol,k = F_sh,gl,k g_gl,k (1 - F_F,k) A_w,p,k (2),

gdzie:
F_sh,gl,k – współczynnik zacienienia powierzchni nasłonecznionej k związany z ruchomymi elementami zacieniającymi, g gl,k - współczynnik przepuszczalności energii promieniowania słonecznego dla przegrody k,
F_F,k – współczynnik uwzględniający udział powierzchni ramy w całkowitej powierzchni przegrody nasłonecznionej k,
A_w,p,k – całkowite pole powierzchni przegrody nasłonecznionej k [m²].

Φ_r,k = R_se U_c A_c h_r  Δθ_er  (3),

gdzie:
R_se – współczynnik oporu cieplnego zewnętrznej powierzchni przegrody [m²·K/W],
U_C – współczynnik przenikania ciepła dla przegrody [W/(m²·K)],
A_C – pole powierzchni przegrody nasłonecznionej [m²],
h_r – współczynnik zewnętrznego promieniowania cieplnego [W/(m²·K)],
Δθ_er – średnia różnica temperatur powietrza zewnętrznego i nieba [°C].

h_r = 4 εσ (θ_ss + 273)⁴  (4),

gdzie:
ε – emisyjność powierzchni zewnętrznej przegrody,
σ – stała Stefana-Boltzmanna [W//(m²·K⁴)],
θ _ss - średnia arytmetyczna temperatura powierzchni przegrody i nieba [°C].