Ciepła ramka dystansowa
Dotychczas powszechnie stosowane aluminiowe ramki dystansowe, element niezbędny w szybie zespolonej, przy coraz lepszych wartościach współczynników przewodzenia ciepła ram okiennych i przeszkleń okazały się słabym punktem konstrukcji szyby zespolonej. Aluminium ma znacznie większą zdolność przewodzenia ciepła niż pozostałe części składowe okien. Ramka aluminiowa na obrzeżu szyby jest więc ostatnią drogą nadmiernego przenikania ciepła z pomieszczenia na zewnątrz. Efekt ten został uwzględniony w nowym podejściu do obliczania współczynnika Uw okna i został opisany przez współczynnik Psi (Ψ). Rozwiązaniem tego problemu może być zastosowanie ramki dystansowej – zwanej ciepłą ramką*, wykonanej ze złożonego materiału izolacyjnego lub stali szlachetnej (nierdzewnej). Zastosowanie „ciepłej ramki” polepsza izolację termiczną na brzegach, co powoduje podwyższenie temperatury szyb w tym obszarze i obniża ryzyko występowania tam czasowej kondensacji pary wodnej. W efekcie dopuszczalna względna wilgotność powietrza, przy której w danych warunkach wykrapla się para wodna na powierzchni szyby może być dzięki zastosowaniu „ciepłej ramki” wyższa o ok. 10-15% bez obawy wystąpienia kondensacji pary wodnej.
Naroża gięte
Jednym z istotnych kryteriów branych pod uwagę przy ocenie szyb zespolonych jest również ich szczelność, zarówno przed wnikaniem wilgoci do wnętrza szyby, jak i stratą gazu, którym wypełnione są szyby dla poprawienia parametrów termicznych czy dźwiękochłonnych.
Aby zapewnić te najwyższe parametry, ciepła ramka dystansowa zastosowana w szybach zespolonych nie powinna być cięta i łączona w narożach za pomocą łączników plastikowych. Taki sposób formowania ramki wpływa bowiem na obniżenie szczelności szyby co może powodować szybszą ucieczkę gazu szlachetnego zawartego w przestrzeni międzyszybowej powodując z kolei pogorszenie izolacyjności cieplnej, co niweczy zyski z tytułu zastosowania ciepłej ramki. Słabe punkty jakimi są naroża szyby zespolonej wykonane z ramek przycinanych eliminuje się stosując ramki gięte w narożach, co jest jednym z podstawowych rozwiązań w kierunku stworzenia wyrobu o najwyższych parametrach jakościowych.
Kryterium ciepłej ramki wg PN-EN ISO 10077-1
Do czasu ustalenia jasnych kryteriów pozwalających na zdefiniowanie pojęcia ciepłej ramki, jako ten produkt wielokrotnie sprzedawano na rynku profile dystansowe do szyb zespolonych, które były wprawdzie cieplejsze od ramki aluminiowej, jednakże miały nieporównanie gorsze własności od prawidłowych rozwiązań. Zgodnie z tym projektem normy za krawędź o polepszonych parametrach cieplnych uznać można taką krawędź, której ramka dystansowa spełnia następującą nierówność:
gdzie:
di – grubość ścianki materiału
λi – współczynnik przewodzenia ciepła materiału w W/mK
Przykład:
2(d1λ1) + (d2λ2) ≤ 0,007 W/K
Poniższa tabela pokazuje jak powyższe kryterium spełniają poszczególne typy ramek:
| Rodzaj ramki | Wartość ∑ (di x λi) wg PN-EN ISO 10077-1 |
Ocena kwalifikacji ramki jako „ciepłej ramki” |
| Aluminiowa | 0,1120 | negatywna |
| Termo TGI | 0,0020 | pozytywna |
| Stal Nierdzewna Chromatech |
0,0052 | pozytywna |
| Stal nierdzewna Chromatech Plus |
0,0043 | pozytywna |
| Stal nierdzewna Chromatech Ultra |
0,0026 | pozytywna |
Należy podkreślić, że rzeczywisty efekt mostka termicznego na krawędzi szyby zespolonej zamontowanej w oknie zależy od rodzaju ramki dystansowej, izolacyjności cieplnej środkowej części szyby zespolonej oraz od głębokości osadzenia szyby w profilu i współczynnika przenikania ciepła Uf profilu. Wraz ze wzrostem głębokości osadzenia szyby zmniejsza się udział strat ciepła w oknie przez jej krawędzie i minimalizuje się możliwość wystąpienia pary wodnej.
Przedstawiona poniżej tabela porównuje wsp. Psi najbardziej popularnych na rynku giętych w narożach ciepłych ramek* dystansowych z ramką aluminiową. Dane te podane są na podstawie wytycznych IFT Rosenheim WA-08/1 opracowanych na podstawie badań przeprowadzonych w 2008r.
| Konstrukcja szyby | Rodzaj profilu ramy | Rodzaj użytej ramki dystansowej | Wsp. Psi |
| Top-Glas Ug=1,1 4/16/4T Ar |
PVC/Drewno | Aluminium | 0,08 |
| Top-Glas Plus Ug=0,7 4T/12/4/12/4T Ar |
PVC/Drewno | Aluminium | 0,08 |
| Top-Glas Ug=1,1 4/16/4T Ar |
PVC | Termo – TGI | 0,044 |
| Top-Glas Plus Ug=0,7 4T/12/4/12/4T Ar |
PVC | Termo – TGI | 0,041 |
| Top-Glas Ug=1,1 4/16/4T Ar |
PVC | Stal nierdzewna – Chromatech | 0,051 |
| Top-Glas Plus Ug=0,7 4T/12/4/12/4T Ar |
PVC | Stal nierdzewna – Chromatech | 0,048 |
| Top-Glas Ug=1,1 4/16/4T Ar |
PVC | Stal nierdzewna – Chromatech plus | 0,051 |
| Top-Glas Plus Ug=0,7 4T/12/4/12/4T Ar |
PVC | Stal nierdzewna – Chromatech plus | 0,048 |
| Top-Glas Ug=1,1 4/16/4T Ar |
PVC | Chromatech Ultra | 0,041 |
| Top-Glas Plus Ug=0,7 4T/12/4/12/4T Ar |
PVC | Chromatech Ultra | 0,038 |
| Top-Glas Ug=1,1 4/16/4T Ar |
Drewno | Termo – TGI | 0,044 |
| Top-Glas Plus Ug=0,7 4T/12/4/12/4T Ar |
Drewno | Termo – TGI | 0,043 |
| Top-Glas Ug=1,1 4/16/4T Ar |
Drewno | Stal nierdzewna – Chromatech | 0,053 |
| Top-Glas Plus Ug=0,7 4T/12/4/12/4T Ar |
Drewno | Stal nierdzewna – Chromatech | 0,053 |
| Top-Glas Ug=1,1 4/16/4T Ar |
Drewno | Stal nierdzewna – Chromatech plus | 0,052 |
| Top-Glas Plus Ug=0,7 4T/12/4/12/4T Ar |
Drewno | Stal nierdzewna – Chromatech plus | 0,052 |
| Top-Glas Ug=1,1 4/16/4T Ar |
Drewno | Chromatech Ultra | 0,041 |
| Top-Glas Plus Ug=0,7 4T/12/4/12/4T Ar |
Drewno | Chromatech Ultra | 0,040 |
Z powyższej tabeli wynika, że zastosowanie ciepłej ramki z tworzyw sztucznych lub stali nierdzewnej zmniejsza wsp. Psi do 30% w stosunku do szyby z ramką aluminiową. Efektem tego jest podniesienie temperatury okna od strony pomieszczenia na styku ramy i szyby zespolonej.
W efekcie dopuszczalna względna wilgotność powietrza, przy której w danych warunkach wykrapla się para wodna na powierzchni szyby może być dzięki zastosowaniu „ciepłej ramki” wyższa o ok. 10-15% bez obawy wystąpienia kondensacji pary wodnej. Obniża się również dopuszczalna minimalna temp. zewnętrzna, przy której wykrapla się para wodna na powierzchni szyby.
Poniższa tabela przedstawia przykładowy rozkład porównawczy temperatur na powierzchni okna od strony pomieszczenia dla różnych rodzajów ramek dystansowych dla Top-Glas Ug=1,1 4/16/4T Ar.
| Warunki badania | Rodzaj profilu ramy okiennej | Rodzaj użytej ramki dystansowej | Temperatura na krawędzi szyby wew. w szybie zespolonej [°C] |
Δt na krawędzi i w środku szyby wewnętrznej [°K] |
Wilgotność punktu rosy na krawędzi szyby wewnętrznej [%] |
||
| Temperatura zewnętrzna 0°C temperatura wewnętrzna +20°C |
Drewno | Sztuczne tworzywo | 13,3 | 4,5 | 64,1 | ||
| Stal nierdzewna | 12,4 | 5,2 | 62,8 | ||||
| Aluminium | 10,8 | 6,8 | 55,7 | ||||
| PCV | Sztuczne tworzywo | 13,2 | 4,7 | 64,3 | |||
| Stal nierdzewna | 12,5 | 5,3 | 62,3 | ||||
| Aluminium | 11,1 | 6,7 | 56,2 | ||||
Przykład obliczenia wsp. przenikani ciepła okna Uw.
Sposób obliczania współczynnika przenikania ciepła okna Uw , w którym został uwzględniony wpływ połączenia ramy z szybą został wskazany w normie PN-EN ISO 10077 w postaci następującego wzoru:
Uw – współczynnik U okna [W/m2K]
Ae – powierzchnia ramy
Uf – współczynnik przenikalności cieplnej ramy w [W/m2K]
Ag – powierzchnia oszklenia w [m2]
Ug – współczynnik przenikalności cieplnej szyby w [W/m2K]
Lg – obwód w m (krawędź szkła)
Ψ – Linearna przenikalność cieplna w [W/mK] krawędzi okna
Aby przybliżyć powyższy wzór przedstawiamy przykład obliczeniowy dla okna jednoskrzydłowego O32 o wymiarach 535 x 1435 mm. Okno wykonane jest z trzykomorowego profilu PCV o całkowitej szerokości ramy i skrzydła 125mm.
Do obliczeń przyjęto następujące założenia:
Ae = 0,43 m2
Uf = 1,2 W/m2K
Ag = 0,3377 m2
Ug = 1,1 W/m2K
Lg = 2,94 m
Ψa = 0,06 W/mK (ramka aluminiowa)
Ψc = 0,044 W/mK (Termo TGI)
Ψd = 0,051 W/mK (Chromatech)
Ψe = 0,051 W/mK (Chromatech Plus)
Ψf = 0,041 W/mK (Chromatech Ultra)
Okno z ramką aluminiową (a):
Uw,a = 1,39
Okno z ramką Termo TGI (c):
Uw,c = 1,32
Okno z ramką Chromatech (d):
Uw,d = 1,35
Okno z ramką Chromatech Plus (e):
Uw,e = 1,35
Okno z ramką Chromatech Ultra (e):
Uw,f = 1,31
Otrzymane wyniki wykazują, że współczynnik Uw okna z ciepłą ramką poprawia się odpowiednio w stosunku do okna z ramką aluminiową o:
6,1% dla ramki Chromatech Ultra
5,3% dla ramki Termo TGI
2,9% dla ramki Chromatech Plus i Chromatech
Podsumowanie korzyści
Dokonując wyboru ciepłych ramek dystansowych, które znajdują się w ofercie mamy na uwadze:
• zapewnienie długoletniej prawidłowej szczelności szyb zespolonych dzięki gięciu ramek w narożach,
• maksymalizację oszczędności strat energii cieplnej przez redukcję mostka termicznego połączenia ramy z szybą,
• ograniczenie ryzyka kondensacji pary wodnej na obrzeżach szyby wewnątrz pomieszczenia,
• bezproblemowy montaż szprosów.
Oferowany asortyment
| Rodzaj ramki | Kolor | Szerokości |
| Termo TGI | RAL szary 7035, 7040; brązowy 8003, 8016; czarny 9005 |
8, 10, 12, 14, 15, 16, 18, 20, 22, 24 |
| Stal nierdzewna Chromatech | naturalny czarny 9005 |
8, 10, 12, 14, 15, 16, 18, 20 |
| Stal nierdzewna Chromatech Plus | naturalny | 10, 12, 14, 16, 18, 20 |
| Chromatech Ultra | szary RAL 7035; czarny 9004 |
16 |
Cechy szczególne oferowanych ramek
Oferowane przez PRESS GLASS ramki dystansowe, oprócz cech wspólnych posiadają cechy, które w zależności od potrzeb, odbiorcy mogą wyróżnić:
• ramka ze stali nierdzewnej Chromatech Plus i Chromatech, ma najlepsze właściwości mechaniczne, największą sztywność i szczelność ze wszystkich oferowanych ramek,
• Chromatech Ultra ma najlepszą izolacyjność cieplną ze wszystkich oferowanych ramek,
• ramka ze stali nierdzewnej Chromatech Ultra ma najlepsze właściwości mechaniczne, największą sztywność i szczelność z porównaniu z ramkami plastykowymi z folią ze stali nierdzewnej,
• stalowe ramki posiadają optymalny współczynnik rozszerzalności liniowej, który wynosi 9×10-6K-1. Dla porównania dla szkła współczynnik ten wynosi 12×10-6K-1. Szkło i stal posiadają zatem bardzo zbliżone współczynniki rozszerzalności liniowej, co w praktyce skutkuje minimalnym naprężeniem na granicy szkło-ramka dystansowa, tym samym minimalnym wybrzuszeniem ramki, spowodowanym nagrzewaniem się szyb zespolonych. Dla przykładu: szyba zespolona o długości 200 cm wyprodukowana w temperaturze +20 oC i poddana nagrzaniu do temperatury +80 oC wykazuje następującą rozszerzalność liniową:
* szkło – 1,08 mm/m;
* ramka dystansowa ze stali nierdzewnej – 1,44 mm/m;
* ramka dystansowa aluminiowa – 2,88 mm/m !!!
Podczas gdy pomiędzy szkłem a ramką stalową różnica w rozszerzalności liniowej wynosi 0,36 mm, to już pomiędzy szkłem a ramką aluminiową różnica wynosi aż 1,8 mm. W związku z tym zastosowanie stalowej ramki dystansowej pięciokrotnie zmniejsza wartość naprężeń na krawędzi uszczelnienia szyby w porównaniu z ramką aluminiową.