Przeszklenia a upał, czyli jak nie zbudować sobie szklarni
Duże okna to światło, widok i poczucie przestrzeni. Latem to także szklarnia, w której klimatyzator pracuje od rana do wieczora. Przegrzewanie da się ograniczyć, ale najskuteczniejsze narzędzia działają na etapie projektu, nie po przeprowadzce.
Pamiętam budynek biurowy, który oddaliśmy w pracowni pod koniec wiosny. Pełne przeszklenia od podłogi do sufitu, widok na zieleń, wnętrza zalane światłem. W czerwcu dostaliśmy pierwsze zgłoszenia od najemców. W lipcu przyszedł list od zarządcy z pytaniem, dlaczego system chłodzenia pracuje na granicy wydajności. Osłony zewnętrzne były w projekcie, ale inwestor zrezygnował z nich w ramach oszczędności. Montaż po fakcie kosztował więcej, niż kosztowałby na etapie budowy.
Ta historia nie jest wyjątkowa. Przeszklenia są jednym z najbardziej pożądanych elementów współczesnej architektury i jednocześnie jednym z najczęstszych źródeł problemów z komfortem cieplnym. Nie trzeba z nich rezygnować. Trzeba je projektować świadomie.
Dlaczego szkło grzeje
Promieniowanie słoneczne przechodzi przez szybę, trafia na podłogę, meble i ściany, które się nagrzewają i oddają ciepło do powietrza. To ciepło w dużej części zostaje w środku, bo szyby dobrze izolują i nie wypuszczają go z powrotem. Efekt szklarniowy w najprostszej postaci.
Ile ciepła wpada, zależy od kilku czynników: powierzchni przeszkleń, ich orientacji względem stron świata, rodzaju szyby, pory roku i dnia oraz tego, czy coś zatrzymuje słońce przed szybą. Na każdy z tych czynników projektant ma wpływ, choć na niektóre tylko na etapie koncepcji.
Orientacja: najtańsza decyzja
Najtańszym sposobem na ograniczenie przegrzewania jest dobre ułożenie budynku i przeszkleń względem słońca. W naszej szerokości geograficznej sytuacja wygląda mniej więcej tak.
Południe. Latem słońce stoi wysoko, więc promienie padają na elewację południową pod stromym kątem. Łatwo je zatrzymać prostym okapem lub poziomym daszkiem. Zimą słońce jest nisko i wpada głęboko do wnętrza, co jest pożądane.
Wschód. Słońce poranne jest niskie, ale w godzinach porannych powietrze jest jeszcze chłodne. Przegrzewanie bywa odczuwalne, ale zwykle mniej dotkliwe.
Zachód. Najtrudniejsza orientacja. Popołudniowe słońce jest niskie, pada prawie poziomo, a nakłada się na najwyższą temperaturę powietrza w ciągu dnia. Okap nic tu nie da. Potrzebne są osłony pionowe lub ruchome.
Północ. Brak bezpośredniego słońca w większości dnia, stabilne, rozproszone światło. Dobre miejsce na duże przeszklenia w pracowniach i biurach.
Jeśli inwestor chce dużego przeszklenia z widokiem na zachód, co zdarza się często, bo zachodzące słońce jest piękne, trzeba od razu zaplanować ochronę.
Osłony zewnętrzne: najskuteczniejsze
Osłona zatrzymująca słońce przed szybą jest wielokrotnie skuteczniejsza niż osłona wewnętrzna. Kiedy roleta jest w środku, promieniowanie przechodzi przez szybę, nagrzewa roletę, a ta oddaje ciepło do pomieszczenia. Zewnętrzna żaluzja nagrzewa się na zewnątrz, a ciepło rozprasza się w powietrzu.
Rodzaje osłon zewnętrznych:
- Stałe elementy architektoniczne: okapy, daszki, balkony, lamele poziome lub pionowe, głębokie ościeża. Nie wymagają obsługi, są częścią architektury.
- Żaluzje fasadowe: ruchome lamele, regulowane kątowo, sterowane ręcznie lub automatycznie. Bardzo skuteczne, pozwalają dozować światło.
- Rolety zewnętrzne i screeny: tkaniny rozwijane przed oknem. Zatrzymują dużą część promieniowania, zachowując częściowy widok.
- Markizy i pergole: klasyczne rozwiązania dla tarasów i witryn.
Z architektonicznego punktu widzenia stałe elementy są najciekawsze, bo stają się częścią wyrazu budynku. Rytm lameli na elewacji, cienie rzucane na fasadę, głębokie wnęki okienne. Dobre osłony to nie dodatek, to architektura.
Szyby przeciwsłoneczne: pomocne, ale z kompromisem
Szyby z powłokami selektywnymi przepuszczają dużą część światła widzialnego, a jednocześnie odbijają znaczną część promieniowania cieplnego. To dobre rozwiązanie tam, gdzie osłony zewnętrzne są trudne do zastosowania, na przykład w wieżowcach czy w budynkach zabytkowych.
Mają jednak swoje ograniczenia. Działają cały rok, więc zimą, kiedy słońce jest pożądane, również ograniczają zyski ciepła. Niektóre powłoki mają lekko barwiony lub lustrzany odcień, co zmienia wygląd elewacji i kolor światła we wnętrzu. Przy wyborze szyby oglądajcie próbki w naturalnym świetle, a nie tylko w katalogu.
Masa termiczna i przewietrzanie nocne
Budynek o dużej masie termicznej, czyli z odsłoniętymi masywnymi stropami, ścianami z betonu czy cegły, nagrzewa się wolniej. Za dnia akumuluje ciepło, a w nocy, jeśli jest przewietrzany chłodnym powietrzem, oddaje je na zewnątrz. Rano wnętrze jest chłodniejsze.
To rozwiązanie znane od wieków w architekturze krajów południa, a w polskim klimacie działa dobrze w okresach, gdy noce są chłodne. Warunek: możliwość bezpiecznego otwarcia okien w nocy albo mechaniczna wentylacja nocna. W wielu budynkach biurowych okna są nieotwieralne, co tę strategię wyklucza.
Lekkie konstrukcje, podwieszane sufity i wykładziny ograniczają dostęp do masy termicznej. Pamiętajcie o tym, projektując wnętrza w budynku, który ma masywną konstrukcję. Zakrycie stropów sufitem podwieszanym zabiera budynkowi jedno z najlepszych narzędzi do walki z upałem.
Zieleń jako osłona
Drzewa liściaste przed elewacją południową lub zachodnią to osłona idealna. Latem dają cień, zimą przepuszczają słońce. Pnącza na pergolach czy linach działają podobnie. Wymagają czasu i pielęgnacji, ale w perspektywie kilku lat są jednym z najskuteczniejszych i najpiękniejszych sposobów na przegrzewanie.
Wnętrze też ma znaczenie
We wnętrzu można wiele zdziałać, choć osłona zewnętrzna zawsze będzie skuteczniejsza. Jasne, odbijające rolety wewnętrzne są lepsze niż ciemne. Rozplanowanie stanowisk pracy tak, żeby ludzie nie siedzieli w pełnym słońcu, zmniejsza odczuwalny dyskomfort. O zasadach ustawiania biurek względem okien pisałam w tekście o świetle dziennym w biurze. Dobre ustawienie ogranicza olśnienie, a przy okazji sprawia, że ludzie rzadziej zasuwają rolety i zapalają światło w słoneczny dzień.
Dom jednorodzinny: okno tarasowe od zachodu
W domach problem wygląda nieco inaczej niż w biurach, ale mechanizm jest ten sam. Najczęściej przegrzewa się salon z dużym oknem tarasowym i poddasze z oknami połaciowymi. Latem, gdy słońce stoi wysoko, promienie padają na pochyloną szybę okna połaciowego niemal prostopadle, więc wpada przez nią znacznie więcej ciepła niż przez okno w ścianie. Takie okno pracuje wtedy jak grzejnik. Markiza zewnętrzna na oknie dachowym to jeden z najrozsądniejszych wydatków przy budowie domu.
Przy oknach tarasowych od zachodu dobrze sprawdza się zadaszenie tarasu połączone z ruchomą osłoną pionową albo pergola z pnączami. Jeśli projekt domu jest już gotowy, przewidźcie przynajmniej w nadprożach miejsce na skrzynki rolet lub żaluzji zewnętrznych. Dołożenie ich po wykończeniu elewacji jest możliwe, ale zawsze wygląda na dodatek.
Przepisy i obliczenia
Warunki techniczne określają wymagania dotyczące ochrony przed przegrzewaniem, w tym dla przeszkleń, oraz wymagania dotyczące charakterystyki energetycznej budynku. Nie będę ich tu szczegółowo omawiać, bo zależą od rodzaju budynku i zmieniają się w czasie. Jedno trzeba jednak powiedzieć wprost: spełnienie wymagań formalnych nie oznacza jeszcze komfortu. Symulacja komfortu cieplnego dla najbardziej narażonych pomieszczeń, przygotowana na etapie projektu, pozwala uniknąć niespodzianek.
Lista kontrolna na etap koncepcji
- Sprawdź orientację wszystkich dużych przeszkleń.
- Dla elewacji zachodnich i wschodnich zaplanuj osłony zewnętrzne, najlepiej ruchome.
- Dla elewacji południowych rozważ okapy i stałe elementy zacieniające.
- Dobierz szyby do orientacji, a nie jeden typ dla całego budynku.
- Zostaw odsłoniętą masę termiczną tam, gdzie to możliwe.
- Zaplanuj przewietrzanie nocne.
- Pomyśl o drzewach i zieleni jako elemencie strategii.
W tamtym biurowcu z początku tekstu żaluzje fasadowe na zachodniej elewacji zamontowano dopiero przed drugim latem, z podnośnika, piętro po piętrze, przy pracujących biurach. Skrzynki trzeba było przykręcić na wierzchu elewacji, bo w nadprożach nikt nie zostawił na nie miejsca. Działają. Z ulicy do dziś widać, że dołożono je później.
