Položaj prozora u zidu može znatno da promeni njegove toplotne karakteristike nakon ugradnje. Istraživanje iz Južne Koreje pokazalo je da je kod jednog analiziranog PVC sistema efektivni koeficijent prolaza toplote bio oko 3,3 puta veći od nominalnog, uz povećan rizik od površinske kondenzacije.
Spoljašnja izolacija betonskih zidova (Foto: AI generated)
Prozor sa dobrim izolacionim svojstvima može izgubiti veliki deo svoje prednosti ukoliko spoj sa zidom omogućava intenzivan prolaz toplote. Na tom mestu nastaju toplotni mostovi, čiji intenzitet zavisi od položaja rama, kontinuiteta izolacije i načina pričvršćivanja.
Suhyun Lim i Minseok Jeon, istraživači Instituta za pasivne zgrade i zgrade nulte energije u Seulu, analizirali su kako se ovi uticaji menjaju kod betonskih zidova sa spoljašnjom i unutrašnjom izolacijom.
Oglas
Njihov rad, objavljen u časopisu Buildings, povezuje proračun toplotnih gubitaka sa procenom rizika od kondenzacije na unutrašnjim površinama.
Dvanaest kombinacija zida i prozora
Istraživanjem su obuhvaćena dva PVC prozorska sistema, tri položaja ugradnje i dve pozicije termoizolacije. Posmatrani su jednostruki sistem sa troslojnim zastakljenjem i dvostruki klizni sistem sa dve odvojene ravni krila, od kojih svaka ima dvoslojno zastakljenje.
Izrazi jednostruki i dvostruki ovde označavaju konstrukciju prozorskog sistema, dok broj slojeva stakla predstavlja zasebnu karakteristiku.
Zid je u oba slučaja imao 200mm armiranog betona i 120mm XPS izolacije, uz obrnut redosled slojeva. Prozori su postavljani na spoljašnjoj strani preseka zida, u srednjem položaju i prema unutrašnjosti. Za objedinjeni proračun korišćen je referentni prozor dimenzija 2×2m, pričvršćen sa 8 čeličnih nosača.
Autori su primenili dvodimenzionalne i trodimenzionalne simulacije prenosa toplote prema postupcima iz ISO 10211 i ISO 10077-2. Za procenu kondenzacije usvojena je spoljna temperatura od −15°C i unutrašnja od 25°C, prema uslovima za područje Seula.
Ugradnja menja toplotne karakteristike prozora
Koeficijent prolaza toplote prozora (Uw) opisuje toplotne karakteristike samog prozorskog sklopa. Niža vrednost znači manje propuštanje toplote. Da bi se sagledao uticaj ugradnje, autori su izračunali i efektivnu vrednost Uw,install, koja uključuje dodatni prolaz toplote duž spoja prozora i zida, kao i kroz metalne nosače.
Nominalna U-vrednost jednostrukog sistema iznosila je 0,765W/(m2·K), a dvostrukog 1,334W/(m2·K). Jednostruki sistem je, dakle, imao povoljnija početna svojstva, ali se nakon uračunavanja ugradnje odnos u pojedinim konfiguracijama preokrenuo.
Efektivni koeficijent prolaza toplote Uw,install u W/(m²·K), sa uračunatim linijskim i tačkastim toplotnim mostovima, bez dodatnih detalja za njihovo ublažavanje
Spoljašnja izolacija traži kontinuitet oko rama
Kod spolja izolovanih betonskih zidova najpovoljnije toplotne rezultate dala je ugradnja prozora prema spolja, u zoni izolacionog sloja. Takav raspored omogućava bolji kontinuitet termoizolacije oko prozorskog otvora.
Najizraženije pogoršanje zabeleženo je kada je jednostruki prozor postavljen prema unutrašnjosti spolja izolovanog zida. Njegova efektivna U-vrednost dostigla je 2,544W/(m2·K), naspram nominalnih 0,765W/(m2·K). To predstavlja približno 3,3 puta veću vrednost za posmatrani prozor sa uticajem ugradnje. U istoj konfiguraciji dvostruki sistem imao je povoljniju efektivnu vrednost od 1,574W/(m2·K).
U najnepovoljnijem analiziranom slučaju udeo toplotnih mostova nastalih ugradnjom dostizao je približno 70% efektivne U-vrednosti jednostrukog sistema. Taj podatak odnosi se na prozor i njegov spoj sa zidom, a ne na ukupne gubitke toplote cele zgrade.
Mali toplotni most ne isključuje kondenzaciju
Kod unutrašnje izolacije raspored je drugačiji. Najpovoljnije efektivne U-vrednosti dobijene su kada je prozor postavljen prema unutrašnjosti, u ravni izolacionog sloja. Ipak, pojedine konfiguracije unutrašnje izolacije imale su izražen rizik od kondenzacije, čak i kada linijski toplotni most nije bio naročito velik.
Razlog je razlika između ukupnog dodatnog prolaza toplote kroz spoj i temperature njegove najhladnije tačke. Kod unutrašnje izolacije beton ostaje na hladnoj strani omotača. Ako se izolacija prekida na špaletni, mala izložena površina hladnog betona uz ram može znatno sniziti lokalnu površinsku temperaturu, bez podjednako velikog uticaja na ukupne toplotne gubitke.
Za procenu je korišćen temperaturni odnos TDR, pri čemu viša vrednost označava nepovoljnije uslove. Za spoljašnji i srednji položaj jednostrukog prozora u unutra izolovanom zidu izračunate su vrednosti 0,709 i 0,857, znatno iznad kriterijuma 0,28 primenjenog za područje Seula.
U unutrašnjem položaju vrednost je bila 0,252. Ovi brojevi predstavljaju procenu prema korišćenom kriterijumu, a ne rezultate merenja pojave kondenzacije.
Pojedine konfiguracije unutrašnje izolacije imale su izražen rizik od kondenzacije (Foto: AI generated)
Preklop izolacije od 30 mm poboljšava spoj
Autori su kod četiri primenljive konfiguracije spolja izolovanog zida proverili detalj sa preklopom termoizolacije preko rama od najmanje 30mm, oslanjajući se na smernice DIN 4108-2 navedene u radu. Ovde je reč o širini prekrivanja rama izolacijom.
Kod jednostrukog prozora u srednjem položaju linijski koeficijent prolaza toplote smanjen je sa 0,145 na 0,049W/(m·K), dok je efektivna U-vrednost pala sa 1,070 na 0,865W/(m2·K). Za spoljašnji i srednji položaj tog sistema prosečno smanjenje efektivne U-vrednosti iznosilo je približno 11,5%.
Za unutrašnju izolaciju posebno je ispitan drugačiji detalj: nastavak izolacije duž unutrašnje špaletne do rama, u debljini od 30mm. TDR je kod dve kritične konfiguracije smanjen sa 0,709 na 0,296 i sa 0,857 na 0,405. Poboljšanje je bilo značajno, ali nijedna vrednost nije zadovoljila korišćeni kriterijum od 0,28.
Čelični nosači zahtevaju poseban proračun
Metalni nosači stvaraju tačkaste toplotne mostove, naročito kada povezuju delove sklopa sa velikom temperaturnom razlikom i omogućavaju prolaz toplote mimo izolacije. Njihov uticaj zavisio je od položaja prozora i geometrije pričvršćivanja.
U analiziranim modelima dominirali su linijski mostovi duž spoja prozora i zida. Doprinos nosača efektivnoj U-vrednosti iznosio je najviše 0,016W/(m2·K). Međutim, kada je linijski most već mali, nosači mogu činiti primetan deo preostalog povećanja toplotnih gubitaka. Zato njihov uticaj treba posmatrati zajedno sa detaljem oslanjanja prozora.
Termografija toplotnih mostova (Foto: AI generated)
Rezultati važe za analizirane sklopove
Praktična poruka istraživanja jeste da izbor stolarije treba povezati sa projektovanjem njenog spoja sa zidom. U analiziranim spolja izolovanim betonskim zidovima prednost je imalo postavljanje prozora prema spolja, u zoni izolacije.
Kod unutrašnje izolacije povoljniji je bio položaj usklađen sa unutrašnjim izolacionim slojem. Procena pritom treba da obuhvati i prolaz toplote i najnižu unutrašnju površinsku temperaturu.
Autori naglašavaju da rezultati potiču iz numeričkih simulacija koje nisu nezavisno validirane merenjima ili referentnim proračunima. Modeli pretpostavljaju pravilno izvedene spojeve i ne obuhvataju dodatne gubitke usled infiltracije vazduha, šupljina u montažnoj peni ili oštećenih zaptivki.
Svi ispitani ramovi bili su od PVC-a, a zidovi od armiranog betona sa XPS izolacijom. Dobijene vrednosti zato se ne mogu neposredno preneti na aluminijumske profile, druge konstrukcije zidova ili drugačije klimatske uslove bez dodatne analize.
