Wooden windows - their influence on the energy efficiency of the house

I wrote the other day about case eficiente energetic și despre pereți din panouri de CLT care permit păstrarea căldurii în interior, folosiți la construirea passive houses. Dar eficiența energetică nu se obține doar prin izolarea termică a pereților. Pierderea de caldură poate avea loc și prin alte puncte. De departe cele mai sensibile zone sunt cele vitrate. Ferestrele mobile sau cele fixe tip vitrină, ușile vitrate sunt toate puncte sensibile. Problema poate fi rezolvată folosind ferestre care să nu lase căldura sa iasă iarna și s-o împiedice să intre vara. Astfel de ferestre sunt cele cunoscute sub numele termopan și pot avea ramele din diverse materiale. Cum pot fi și ferestre din lemn, evident că este vorba despre termopane din lemn, așa cum ne-am obișnuit să le spunem.

Termenul termopan este de fapt varianta românească a unei mărci înregistrate. „Thermopane” este numele sub care a fost înregistrată în 1941, de către firma LOF Glass Company, Ohio, SUA, prima fereastră care avea geamul format din 2 straturi de sticlă montate într-o singură ramă. Sistemul fusese insa inventat în 1930, tot în SUA, de C.D.Haven, dar nevoia ca geamul să aibă grosimea uniformă și să fie complet drept a făcut imposibilă fabricarea lui la aceea vreme, ajungându-se la costuri de producție foarte mari.

În timp acest sistem s-a dovedit a fi foarte eficient energetic. Acum ne este foarte greu să credem că o casa nouă poate fi construită fără termopane, iar posesorii de case vechi aleg tot mai mult să înlocuiască vechile ferestre din lemn cu cele tip termopan.

Cum se determină eficiența ferestrelor termopan din lemn

Foarte important în cazul ferestrelor termopan este coeficientul de transfer termic care, la fel ca în cazul izolațiilor termice, se măsoară în W/m²K. Cu cât acesta este mai mic cu atât fereastra este mai eficientă termic. De exemplu, în cazul caselor pasive acesta trebuie să fie mai mic de 0,85.

Fereastra termopan este alcatuită din ramă și sandwich-ul de sticlă. Calculul coeficientului de transfer termic se face pentru ambele componente, întrucât căldura poate trece prin amândoua. În plus, căldura poate ieși din casă și prin zona de montaj al ferestrei în perete, așa că la fel de important este și coeficientul de transfer termic pentru fereastra montată. Pentru casa pasivă toti cei 3 coeficienți trebuie să fie sub 0,85.

How to build wooden window frames

Ramele ferestrelor se fac din cherestea, putând fi folosite diferite specii de lemn: fir, spruce, pine, oak. Spre deosebire de tamplaria clasica, unde rama este realizată dintr-o singură bucată de lemn, la ferestrele termopan este făcută din mai multe straturi de lemn lipite între ele. Așezarea straturilor se face în lungul fibrei, nu perpendicular unul pe celălalt.

Cele mai eficiente rame sunt cele în care fibra straturilor este așezată în oglindă. Căldura traversează rama sub forma unei unde. În momentul în care întâlnește stratul de lemn orientat invers se micșorează amplitudinea undei, reducându-se și cantitatea de căldură transferată. Cu cât rama este formtă din mai multe straturi (mai groasă), cu atât va fi mai eficientă energetic. Este de la sine ințeles că nu se poate exagera cu grosimea ramei în ideea unei eficiențe cât mai bune. Toate celementele sunt calculate pentru a obține cel mai bun rezultat astfel că și grosimea se alege astfel încât să fie eficientă, dar și rezistentă, ușoară, simplu de utilizat și estetică.

De multe ori eficiența ramei este îmbunătățită prin realizarea în interiorul unuia din straturile de lemn a unor profile, a unor orificii. Aerul din aceste profile funcționează ca izolator. Tot în ideea creșterii performanței se folosesc combinații între lemn și materiale compozite.

Un tip de rama foarte eficienta, folosită de obicei la casele pasive, este cea placată la exterior cu aluminiu. Între lemn și metal există spațiu liber iar aerul din acest spațiu este un foarte bun izolator. Avantajul este că metalul este foarte rezistent la intemperii și nu există pericolul să putrezească, cum se poate intampla cu lemnul dacă soluția constructivă nu este bine aleasă.

Cerințele pentru un geam eficient energetic

Geamul ferestrelor este de fapt un panel format din 2 sau 3 straturi de sticlă. Între aceste straturi este aer uscat sau gaze inerte care reduc transferul de caldură, panelul fiind închis etanș. Gazele folosite sunt argon sau kripton. Kriptonul este mai eficient comparativ cu argonul, dar și mai scump. Este folosit atunci când modelul impune o distanță mai mică între straturile de sticlă. Uneori se folosește un amestec al celor 2 gaze, obținându-se o creștere a eficienței, fără o creștere foarte mare a prețului.

Sticla folosită trebuie să fie de foarte bună calitate, rezistentă, cu grosime uniformă. Poate să conțină absorberi UV, să fie ușor colorată, iar pe suprafață să fie aplicate folii protectoare foarte subțiri care reflectă razele soarelui sau cresc rezistența mecanică.

Între straturile de sticlă se pun benzi care păstrează distanța dintre ele constantă chiar dacă sunt variații ale presiunii atmosferice. Benzile previn acumularea de umezeală – sunt anticondens – sau scurgerile de gaz inert din interior.

La casele pasive se folosesc ferestre din 3 straturi de sticlă. Panelul fornat din cele 3 straturi are grosimea de 40-50 mm, fiind foarte eficient energetic. Foliile care acoperă sticla pot acumula caldură și o pot elibera atunci când tempetatura scade în interior.

Cum trebuie făcut montajul pentru a obține maximum de eficiență termică

Montarea ferestrelor este foarte importantă și influențează eficiența termică și fonică a ferestrelor. Montarea se face direct în golul lasat de constructor în peretele casei sau într-o ramă de lemn ce se fixează ulterior în spațiul destinat ferestrei. Fixarea ferestrelor se face cu spumă poliuretanică care umple complet spațiul liber dintre perete și rama ferestrei.

Pereții în care se montează ferestrele sunt mult mai groși decât rama ferestrei, aceaștia fiind pereți de rezistență. Montarea ferestrelor în golul lăsat de constructor pentru acest scop se poate face în 3 feluri:

• la exterior, fereastra fiind la nivel cu fațada,
• la interior, fereastra fiind la același nivel cu fața din interior a peretelui, sau
• la jumătatea distanței dintre pozițiile de mai sus. Studiile au arătat ca cea mai eficientă este acest mod de montare sau cât mai aprope de el.

La montare, în interiorul spumei poliuretanice se formează mici canale prin care se poate pierde căldura. La casele pasive fixarea ferestrelor în perete se face cu ajutorul unor folii înguste care se lipesc atât la interior, cât și la exterior. Aceste folii lipite pe conturul ferestrei (contur care va fi acoperit de tencuială) continuă izolația peretelui, impiedicând formarea punților energetice. În acest fel este impiedicată ieșirea căldurii prin canale din spumă. Foliile sunt sub forma unor role de scotch care se lipesc atât pe ramă cât și pe perete.

Hardware, fittings, finishing of wooden windows

Calitatea și eficiența ferestrei este asigurată și de feronerie, de garniturile folosite și de finisajul ales. Feroneria trebuie să asigure închiderea perfectă, iar balamalele sa poată susține greutatea ferestrei. O balama slabă va ceda treptat, ferestra nu se va mai așeza perfect și astfel pot apărea pierderile de căldură.

Garniturile trebuie să fie de bună calitate și să reziste atât temperaturilor scăzute din timpul iernii, cât și celor ridicate de vara. Un material de proastă calitate va deveni mai rigid, chiar casant, pe timpul iernii, iar închiderea nu va mai fi etanșă. Vara, un material slab calitativ poate deveni mult prea moale, chiar lipicios, pierzându-și calitățile.

Window finishing se face cu materiale rezistente la exterior. Cele mai rezistente în timp sunt vopsele, iar cel mai puțin rezistă lacurile lucioase. Un lac perfect transparent nu asigură protecția ferestrei împotriva radiației UV. De aceea, lacurile pentru exterior sunt ușor colorate cu pigmenți. Dacă se colorează lemnul, baițurile folosite trebuie să reziste la exterior.

Eficiența energetică a casei poate fi îmbunătățită doar prin simpla înlocuire a ferestrelor

În cazul construcției caselor pasive performanțele ferestrelor, ca și cele ale pereților,  sunt calculate în funcție de condițiile climaterice din zona respectivă. Cu toate că sunt construite după reguli stricte și norme clare, fiecare casă pasivă construită este unică în felul ei. Întreaga casă este proiectată până la cele mai mici amănunte iar alegerea ferestrelor se face încâ în faza de proiect.

În cazul caselor gata construite, înlocuirea ferestrelor obișnuite cu ferestre termopan poate crește eficiența energetică a casei, reducând astfel costurile cu energia. Puteți găsi o mulțime de calcule referitoare la economiile de energie, unele dintre ele făcute chiar pentru 20 de ani de la momentul schimbării ferestrelor.

Și în acest caz montajul ferestrei este la fel de important ca ferestra în sine. Dacă vă hotărâți să faceți un astfel de pas analizați foarte bine posibilitățile și apelați la o firmă specializată pentru montarea lor. Nu încercați să faceți rabat la calitate, nu faceți economii în această fază. Economiile vor apărea după aceea, dar numai cu condiția ca alegerea ferestrei și înlocuirea ei să fie corect făcute.