Η υγροποίηση, ή αλλιώς το ίδρωμα των κουφωμάτων, των τζαμιών και των τοίχων, είναι ένα φαινόμενο το οποίο εμφανίζεται κατά κύριο λόγo το χειμώνα. Αυτό συμβαίνει επειδή τότε έχουμε τις μέγιστες θερμοκρασιακές διαφορές του εσωτερικού χώρου με το εξωτερικό περιβάλλον. Για να γίνει πιο κατανοητό το φαινόμενο θα πρέπει πρώτα να δώσουμε τον ορισμό του και τους παράγοντες που το επηρεάζουν.

Ο ατμοσφαιρικός αέρας περιέχει στη μάζα του υδρατμούς υπό μορφή μικρών σταγονιδίων που όμως δεν είναι ορατές γι΄αυτό δεν γίνονται αντιληπτές. Η ποσότητα των συγκρατούμενων υδρατμών εξαρτάται από την πίεση και την θερμοκρασία του αέρα. Η επίδραση της πίεσης, σε αυτό το φαινόμενο είναι αμελητέα, ενώ η θερμοκρασία το επηρεάζει σημαντικά. Με την άνοδο της θερμοκρασίας αυξάνεται η ικανότητα του αέρα να συγκρατεί υδρατμούς, ενώ με την πτώση της θερμοκρασίας η ικανότητά του αυτή μειώνεται όπως βλέπουμε στο παρακάτω διάγραμμα.

Η περιεκτικότητα του αέρα σε υδρατμούς μετριέται σε απόλυτες και σχετικές τιμές.

Απόλυτη υγρασία ονομάζουμε την ποσότητα των υδρατμών που περιέχονται στη μονάδα όγκου του αέρα σε μία συγκεκριμένη θερμοκρασία και εκφράζεται σε g/m³.

Σχετική υγρασία είναι ο λόγος της ποσότητας των υδρατμών που περιέχεται στον αέρα σε συγκεκριμένη θερμοκρασία προς την μέγιστη δυνατή ποσότητα υδρατμών που μπορεί να συγκρατηθεί στον ίδιο όγκο αέρα και στην ίδια θερμοκρασία.

φ=C/C_S x 100 (%)

όπου φ=σχετική υγρασία.

         C= η συγκέντρωση των μορίων υδρατμού που περιέχονται στον αέρα σε μια συγκεκριμένη θερμοκρασία.

         C_S= Η συγκέντρωση των μορίων σε κατάσταση κορεσμού στον ίδιο όγκο αέρα και στην ίδια θερμοκρασία.

ΠΟΤΕ ΕΜΦΑΝΙΖΕΤΑΙ

Όταν οι υδρατμοί που βρίσκονται στην ατμόσφαιρα φθάσουν σε κατάσταση κορεσμού και επομένως η σχετική υγρασία είναι φ=100%, τότε οι επιπλέον υδρατμοί δεν μπορούν πλέον να συγκρατηθούν, συμπυκνώνονται και επικάθονται επάνω στις επιφάνειες των δομικών στοιχείων υπό μορφή σταγονιδίων. H συμπυκνωμένη αυτή ποσότητα υγρασίας είναι η δρόσος, ενώ η θερμοκρασία κατά την οποία εκδηλώνεται το φαινόμενο καλείται σημείο δρόσου ή θερμοκρασία δρόσου και ταυτίζεται με τη θερμοκρασία κορεσμού.

Όταν ο θερμός αέρας ενός δωματίου έρχεται σε επαφή με μια ψυχρή επιφάνεια (π.χ. συμβατικό κούφωμα) χάνει μέρος της θερμότητάς του και ψύχεται. Με την πτώση της θερμοκρασίας του μειώνεται και η ικανότητά του να συγκρατήσει ποσότητα υδρατμών (Cs), άρα αυξάνεται η σχετική υγρασία (φ) (όπως συμπεραίνουμε από την παραπάνω σχέση).

Αν ο αέρας ψυχθεί τόσο, ώστε η θερμοκρασία του να πέσει κάτω από το σημείο δρόσου, τότε παρατηρείται επιφανειακή συμπύκνωση ή αλλιώς υγροποίηση. Στο παραπάνω διάγραμμα βλέπουμε ότι αν η θερμοκρασία του αέρα πέσει από τους 20^οC στους 10^οC θα αποβληθεί ποσότητα υγρασίας 7,9 g/m³.

Επίσης συμπύκνωση μπορεί να εκδηλωθεί και αν αυξηθεί η σχετική υγρασία του χώρου (φ) όχι με πτώση της θερμοκρασίας, αλλά με αύξηση της υγρασίας (C), δηλαδή με αύξηση της ποσότητας υδρατμών στο χώρο. Αυτό παρατηρείται σε χώρους που υπάρχουν πολλά άτομα λόγω της αναπνοής, καθώς ο εκπνεόμενος αέρας περιέχει μεγάλη ποσότητα υδρατμών. Oμοίως και με το βρασμό νερού στο χώρο της κουζίνας. Το νερό εξατμίζεται από το μαγειρικό σκεύος και οι παραγόμενοι υδρατμοί εμπλουτίζουν τον αέρα με πρόσθετη ποσότητα υγρασίας (υδρατμών) και ανεβάζουν το επίπεδο της σχετικής υγρασίας. Tο ίδιο συμβαίνει και σε ένα μπάνιο κατά τη χρήση του ζεστού νερού.

Επομένως συμπύκνωση μπορεί να σχηματισθεί με δύο τρόπους:

• Mε πτώση της θερμοκρασίας του αέρα και άρα μείωση της ικανότητας να συγκρατηθεί ποσότητας υδρατμών.

• Mε αύξηση της περιεχόμενης ποσότητας υδρατμών για την ίδια τιμή θερμοκρασίας του αέρα.

Όπως προαναφέρθηκε, το φαινόμενο της συμπύκνωσης εμφανίζεται συνήθως κατά τη χειμερινή περίοδο και όταν η εξωτερική θερμοκρασία πέφτει σε χαμηλά επίπεδα. Τα σημεία που εμφανίζεται είναι τα πιο ψυχρά που σημαίνει ότι από εκεί έχουμε απώλειες θερμότητας όπως τα πλαίσια κουφωμάτων αλουμινίου που δεν είναι μονωμένα, τις μαρμαροποδιές των κουφωμάτων, στη συναρμογή τοίχου με τις κάσες των κουφωμάτων, στα τζάμια και γενικώς σε κάθε στοιχείο που μπορεί να αποτελεί ισχυρή θερμογέφυρα. Παρακάτω δίνεται ένας πίνακας με τις μέγιστες επιφανειακές θερμοκρασίες όπου σχηματίζεται υγροποίηση.

Παρατηρώντας τον παραπάνω πίνακα βλέπουμε ότι για εσωτερική θερμοκρασία αέρα 20^oC και σχετική υγρασία 60% (κάτι πολύ σύνηθες) θα εμφανιστεί υγροποίηση σε οποιοδήποτε στοιχείο θα έχει θερμοκρασία κάτω από 12^oC.

Αν αυξηθεί η σχετική υγρασία για την ίδια πάντα θερμοκρασία, το φαινόμενο θα εμφανιστεί εντονότερο. Το ίδιο συμβαίνει και αν στην ίδια σχετική υγρασία αυξηθεί η θερμοκρασία του εσωτερικού αέρα.

Ένα ενεργειακό κούφωμα έχοντας χαμηλότερο συντελεστή θερμοπερατότητας (πίο θερμομονωτικό) έχει μεγαλύτερη θερμοκρασία στην εσωτερική του επιφάνεια απ'ότι ένα συμβατικό, γεγονός που επιβεβαιώνεται και στην παρακάτω εικόνα.

Για εξωτερική θερμοκρασία -11^oC και θερμοκρασία εσωτερικού χώρου 20^oC το συμβατικό κούφωμα (αριστερά) έχει στην εσωτερική του επιφάνεια θερμοκρασία 5^oC ενώ το ενεργειακό 12^oC (δεξιά). Συνεπώς το ένα θα εμφανίσει υγροποίηση σε σχετική υγρασία 40% ενώ στο άλλο θα εμφανιστεί το φαινόμενο όταν το ποσοστό σχετικής υγρασίας ξεπεράσει το 60%. Το ίδιο αποδεικνύεται και στον παρακάτω πίνακα.

Βλέπουμε ότι για εσωτερική θερμοκρασία αέρα 20^oC και σχετική υγρασία 60% θα εμφανιστεί υγροποίηση σε συμβατικό κούφωμα όταν η εξωτερική θερμοκρασία γίνει 9,2^oC και κάτω, ενώ όταν έχουμε ενεργειακό κούφωμα η θερμοκρασία θα πρέπει να πέσει κάτω από τους -1,5 ^oC για να παρατηρηθεί το φαινόμενο.

ΕΠΙΠΤΩΣΕΙΣ

Η υγρασία από όπου και αν προέρχεται δεν παύει να έχει αρνητικές συνέπειες για τα σπίτια και να είναι επιβλαβής για την υγεία των ανθρώπων.

Και αυτό επειδή:

• Προσβάλλει και καταστρέφει τα δομικά υλικά λόγω της απορρόφησής της απ’ αυτά.

• Μειώνει τη θερμομονωτική ικανότητα των δομικών στοιχείων λόγω παραμονής της μέσα στους πόρους και στις κυψέλες των θερμομονωτικών υλικών.

• Ευνοεί την ανάπτυξη βακτηριδίων και την παραμονή μικροοργανισμών μέσα στα υλικά, κυρίως όταν συνοδεύεται από υψηλή θερμοκρασία.

• Δημιουργεί αίσθημα δυσφορίας στους ανθρώπους που ζουν ή εργάζονται σ' έναν υγρό χώρο.

• Επιδρά δυσμενώς στην υγεία των ανθρώπων, όταν πρόκειται για μακροχρόνια και σταθερή

κατάσταση.

• Δημιουργεί αντιαισθητική εικόνα στο χώρο (μούχλα).

Δεν θα πρέπει να γίνεται σύγχυση μεταξύ της υγρασίας που οφείλεται στη δρόσο και στην υγρασία που οφείλεται σε άλλα αίτια (υγρασία εδάφους, βροχής ή υγρασία οφειλόμενη σε φθορές των σωληνώσεων). Για το λόγο αυτό θα πρέπει κανείς να έχει υπόψη του τα βασικά χαρακτηριστικά διάκρισής της.

Διακρίνεται από τις άλλες μορφές υγρασίας από τον τρόπο εμφάνισης:

• Είναι κατά κανόνα παροδικό και περιοδικό φαινόμενο.

• H προσβολή δεν προχωρεί σε βάθος στο δομικό στοιχείο, αλλά παραμένει επιφανειακή σε αντίθεση με άλλες μορφές υγρασίας.

• Είναι φαινόμενο του εσωτερικού χώρου, γι’ αυτό και εμφανίζεται μόνο στη εσωτερική επιφάνεια του σπιτιού.

ΤΡΟΠΟΙ ΑΝΤΙΜΕΤΩΠΙΣΗΣ

Για να μη σχηματισθεί συμπύκνωση στις επιφάνειες των δομικών στοιχείων ενός χώρου, πρέπει οι επιφανειακές τους θερμοκρασίες να είναι υψηλότερες της θερμοκρασίας δρόσου του αέρα για τη δεδομένη τιμή θερμοκρασίας. Με άλλα λόγια θα πρέπει να αντιμετωπιστούν δραστικά οι θερμογέφυρες που είναι υπεύθυνες για την διαφυγή θερμότητας από το εσωτερικό του σπιτιού. Για να το πετύχουμε αυτό θα πρέπει:

• Oι τοίχοι να είναι καλά μονωμένοι.
• Tα κουφώματα αλουμινίου να είναι ενεργειακά (θερμοδιακοπτόμενα).
• Τα τζάμια να είναι ενεργειακά με πλήρωση αερίου argon.
• Τα κενά μεταξύ κάσας και κουφώματος θα πρέπει να καλύπτονται με μονωτικά υλικά (αφρός πολυουρεθάνης, ακρυλικός στόκος κ.α.).
• Επίσης θα πρέπει τα κουτιά των ρολών να έχουν θερμομονωτική προστασία από την εσωτερική πλευρά και όχι από την εξωτερική, μιας και ο εσωτερικός χώρος του κουτιού επικοινωνεί με το εξωτερικό περιβάλλον μέσω της σχισμής περιέλιξης των περσίδων.

Αυτές είναι οι κυριότερες ενέργειες που πρέπει να κάνουμε για να μειώσουμε σημαντικά ή να εξαλείψουμε το φαινόμενο της υγροποίησης.

Επίσης υπάρχουν και ορισμένες πρακτικές συμβουλές που θα πρέπει να ακολουθούνται:

• Να αποφεύγεται το στέγνωμα των ρούχων στον εσωτερικό χώρο του σπιτιού.

• Να είναι κλειστές οι εσωτερικές πόρτες όταν η νοικοκυρά μαγειρεύει και το παράθυρο της κουζίνας να είναι στην ανάκλιση.

• Να είναι περιορισμένος ο αριθμός των φυτών εσωτερικού χώρου.

• Να γίνεται σωστός και συχνός αερισμός του σπιτιού ανοίγοντας δύο παράθυρα που βρίσκονται σε αντίθετες πλευρές έτσι ώστε να δημιουργείται ρεύμα αέρα.

Αυτό που πρέπει να επισημάνουμε είναι ότι το φαινόμενο της υγροποίησης των υδρατμών μπορεί να παρουσιαστεί και στα ενεργειακά κουφώματα αλουμινίου αλλά σε πιο ακραίες συνθήκες. Τέλος δίνεται ένα διάγραμμα στο οποίο καταγράφονται οι τιμές υγρασίας και θερμοκρασίας βάση των οποίων έχουμε καλύτερες συνθήκες διαβίωσης.

Κλάδης Δημήτρης

Μεταλλουργός Μηχανικός Ε.Μ.Π.

Ο συντελεστής Ug είναι ο αριθμός που προσδιορίζει την ροή θερμότητας που μεταφέρεται διαμέσου του κεντρικού τμήματος των υαλοπινάκων δηλαδή χωρίς την επίδραση των άκρων του. Ο συντελεστής θερμοπερατότητας τζαμιού Ug ορίζει την ποσότητα θερμότητας σε Watt, ανά μονάδα χρόνου, που μπορεί να διαπεράσει ένα τζάμι με επιφάνεια 1m² όταν η διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ των δύο επιφανειών του (μέσα-έξω) είναι 1 βαθμός Κ ή 1 ^oC και μετριέται σε Watt ανά τετραγωνικό μέτρο ανά βαθμό Kelvin (W/m²K). Ο τρόπος υπολογισμού του σύμφωνα με το πρότυπο ΕΛΟΤ EN 673 γίνεται με τους ακόλουθους υπολογισμούς:

Ο συντελεστής Ug δίνεται από την εξίσωση:
⅟u_g =⅟he +⅟ht +⅟hi (1)
Όπου:
he και hi : είναι οι συντελεστές της εξωτερικής και της εσωτερικής θερμότητας που μεταφέρεται.
ht : είναι η συνολική θερμική αγωγιμότητα του υαλοπίνακα.
⅟ht = ₁Σⁿ ⅟hs + ₁Σm dj . rj (2)
Όπου:
hs : είναι η θερμική αγωγιμότητα σε κάθε διάκενο με αέριο.
n : είναι ο αριθμός των διάκενων.
dj : είναι το πάχος κάθε στρώματος υλικού.
rj : είναι η ειδική θερμική αντίσταση κάθε υλικού ( η ειδική θερμική αντίσταση του γυαλιού = 1.0 mK/W ).
m : είναι ο αριθμός των στρωμάτων των υλικών.
hs= hr + hg (3)
όπου:

hr: είναι η αγωγιμότητα λόγω ακτινοβολίας.
hg: είναι η αγωγιμότητα του αερίου.
Η παράμετρος hr δίνεται από την σχέση :
hr= 4σ ( ⅟ε₁ +⅟ε₂ ‐1 )⁻¹ Tm³ (4)
όπου:
σ: είναι η σταθερά του Stefan‐Boltzmann.
Tm : είναι η μέση απόλυτη θερμοκρασία του διάκενου του γυαλιού.
ε₁ και ε₂ : είναι οι διορθωμένοι συντελεστές θερμικής εκπομπής στην θερμοκρασία Tm (αναλύονται παρακάτω).
Η παράμετρος hg δίνεται από την σχέση
hg= Nu λ⁄s (5)
όπου:
s: είναι το πλάτος του διάκενου.
λ: είναι η θερμική αγωγιμότητα του αερίου.
Nu: είναι ο αριθμός του Nusselt
Nu= A ( Gr Pr )ⁿ (6)
A: μία σταθερά
Gr: ο αριθμός του Grashof.
Pr: ο αριθμός του Prandtl.
n: ένας εκθέτης.

Gr =9.81 s³ ΔΤ p²⁄ Tm μ² (7)
Pr=μ c/λ (8)
Όπου:
ΔΤ : η διαφορά θερμοκρασίας στο όριο μεταξύ της γυάλινης επιφάνειας και του διάκενου με το αέριο.
p: πυκνότητα αερίου.
μ: το δυναμικό ιξώδες του αερίου.
c: η συγκεκριμένη ικανότητα θερμότητας.

Tm: η μέση θερμοκρασία.
Για κατακόρυφους υαλοπίνακες οι παράμετροι της εξίσωσης (6) είναι
Α= 0.035
n= 0.38
Για οριζόντιους ή υπό γωνία υαλοπίνακες και για ανοδική ροή θερμότητας , η θερμότητα που μεταφέρεται ενισχύεται.
Σε αυτή την περίπτωση θα πρέπει η εξίσωση (6) να εξεταστεί με τις ακόλουθες τιμές για τις παραμέτρους Α και n.
Οριζόντιοι υαλοπίνακες : Α= 0.16 και n= 0.28
Υπό γωνία 45⁰ : Α= 0.10 και n= 0.31
Για τις ενδιάμεσες γωνίες η γραμμική παρεμβολή είναι ικανοποιητική. Όταν υπάρχει καθοδική ροή της θερμότητας το Nu=1 αντικαθίσταται μέσα στην σχέση (5).

Συντελεστής θερμικής εκπομπής ε
Για να υπολογίσουμε την αγωγιμότητα ακτινοβολίας hr στην εξίσωση (4) θα πρέπει να γνωρίζουμε τους διορθωμένους συντελεστές θερμικής εκπομπής ε στις επιφάνειες των ορίων των εσωκλειόμενων κενών. Για τις γυάλινες επιφάνειες που δεν έχουν επίστρωση, ο διορθωμένος συντελεστής θερμικής εκπομπής που πρέπει να χρησιμοποιείται είναι 0.837. Για επιστρωμένες επιφάνειες ο διορθωμένος συντελεστής προκύπτει από τον κανονικό συντελεστή θερμικής εκπομπής ε_n αφού πρώτα ο τελευταίος καθοριστεί με ένα υπέρυθρο φασματόμετρο.

Ιδιότητες του αερίου στο διάκενο

Οι ιδιότητες του αερίου του διάκενου που απαιτούνται είναι η θερμική αγωγιμότητα (λ) ,η πυκνότητα (p), το δυναμικό ιξώδες (μ) και συγκεκριμένη ικανότητα θερμότητας (c). Οι σχετικές τιμές αντικαθίστανται στις σχέσεις (7) και (8) για τους αριθμούς του Grashof και Prandtl και ο αριθμός του Nusselt καθορίζεται από την σχέση (6). Αν ο αριθμός του Nusselt είναι μεγαλύτερος από 1 αυτό δείχνει ότι η μεταφορά εμφανίζεται ενισχύοντας την ροή θερμότητας. Αν η υπολογισθείσα τιμή του αριθμού του Nusselt είναι μικρότερη από 1 αυτό δείχνει ότι η ροή θερμότητας μέσα στο αέριο είναι υπό διεξαγωγή και ο αριθμός του Nusselt δίνεται στην οριακή τιμή του 1. Με εφαρμογή στην σχέση (5) προκύπτει η αγωγιμότητα του αερίου hg.

Συντελεστής μεταφοράς θερμότητας he

Ο συντελεστής μεταφοράς θερμότητας he αναφέρεται στην ταχύτητα του ανέμου κοντά στον υαλοπίνακα, την θερμική εκπομπή και άλλους κλιματικούς παράγοντες. Για συνήθεις κατακόρυφες γυάλινες επιφάνειες η τιμή του συντελεστή he είναι 23 W/m²K.

Εσωτερικός συντελεστής μεταφοράς θερμότητας hi
Ο εσωτερικός συντελεστής μεταφοράς θερμότητας hi δίνεται από την ακόλουθη σχέση :
hi = hr + hc (9)
όπου :
hr: αγωγιμότητα λόγω ακτινοβολίας.
hc: αγωγιμότητα λόγω μεταφοράς.
Ο συντελεστής hr για μη επιστρωμένες γυάλινες επιφάνειες είναι 4.4 W/m² K. Αν η εσωτερική επιφάνεια του υαλοπίνακα έχει χαμηλότερη θερμική εκπομπή ( low‐e ) τότε ο συντελεστής hr δίνεται από την σχέση :
hr= 4.4ε⁄0.837 (10)
ε: ο διορθωμένος συντελεστής θερμικής εκπομπής της επιστρωμένης επιφάνειας.

0.837: ο διορθωμένος συντελεστής θερμικής εκπομπής για μη επιστρωμένο γυαλί.

Αυτό ισχύει μόνο εφόσον δεν υπάρχει καμία συμπύκνωση στην επιστρωμένη επιφάνεια.
Η τιμή του συντελεστή hc είναι 3.6 W/m² K για ελεύθερη μεταφορά. Αν πάνω ή κάτω από το παράθυρο είναι τοποθετημένη μία αεροκουρτίνα η τιμή αυτή μπορεί να είναι μεγαλύτερη αν ένα ρεύμα του αέρα φυσά στο παράθυρο.
Για κατακόρυφες γυάλινες επιφάνειες και ελεύθερη μεταφορά θερμότητας ισχύει :

hi= 4.4 + 3.6 = 8.0 W/m2 K (11)
η οποία είναι τυποποιημένη για λόγους σύγκρισης των τιμών του συντελεστή Ug των υαλοπινάκων.

Δηλωμένες τιμές – Τυποποιημένες οριακές συνθήκες
Για όλες τις περιπτώσεις όπου οι τιμές του Ug είναι δηλωμένες, για επιπρόσθετους σκοπούς, οι τυποποιημένες οριακές συνθήκες που αναφέρονται παρακάτω πρέπει να χρησιμοποιούνται.
Οι τυποποιημένες οριακές συνθήκες για δηλωμένες τιμές είναι :
r: θερμική ειδική αντίσταση του γυαλιού 1.0 mK/W
ε: συντελεστής θερμικής εκπομπής 0.837
ΔΤ: : η διαφορά θερμοκρασίας στο όριο μεταξύ της γυάλινης επιφάνειας και του κενού με το αέριο 15 K
Tm : είναι η μέση απόλυτη θερμοκρασία του κενού του γυαλιού 283 K
σ: είναι η σταθερά του Stefan‐Boltzmann 5.67 10^⁻8 W/m²K⁴

he: συντελεστής της εξωτερικής θερμότητας που μεταφέρεται 23 W/m² K
hi: συντελεστής της εσωτερικής θερμότητας που μεταφέρεται 8 W/m² K
A: μία σταθερά 0.035
n: ένας εκθέτης 0.38

Λαμβάνοντας υπόψη ότι η θερμική αγωγιμότητα είναι το αντίστροφο της θερμικής αντίστασης ενός υλικού δηλαδή U=1/R όπου R είναι η θερμική αντίσταση ο τύπος (1) μπορεί να απλοποιηθεί αποφεύγοντας τους πολύπλοκους ενδιάμεσους υπολογισμούς σε:

Rg=Re+Ri+Σ^n-1Rs+Σⁿdj.rj

όπου:

Rg: Ο συντελεστής θερμικής αντίστασης του υαλοπίνακα.

Re: Ο συντελεστής θερμικής αντίστασης στο επιφανειακό στρώμα αέρα μεταξύ του υαλοπίνακα και του εξωτερικού περιβάλλοντος.

Ri: Ο συντελεστής θερμικής αντίστασης στο επιφανειακό στρώμα αέρα μεταξύ του υαλοπίνακα και του εσωτερικού χώρου.

Rs: Ο συντελεστής θερμικής αντίστασης του εγκλωβισμένου στρώματος αέρα στο διάκενο ανάμεσα στα φύλλα του υαλοπίνακα.

dj: Το πάχος κάθε φύλλου του υαλοπίνακα.

rj: Η θερμική αντίσταση κάθε φύλλου του υαλοπίνακα (η ειδική θερμική αντίσταση του γυαλιού = 1.0 mK/W).

Όταν έχουμε διαφορά θερμοκρασίας ανάμεσα σε δύο αντικείμενα έχουμε μεταφορά θερμότητας από το σώμα με την υψηλότερη θερμοκρασία στο σώμα με την χαμηλότερη θερμοκρασία. Η μεταφορά ή μετάδοση θερμότητας ανάμεσα σε δύο σώματα είναι ένα φυσικό φαινόμενο που πραγματοποιείται με τρεις τρόπους-μηχανισμούς:

• Αγωγή θερμότητας που πραγματοποιείται μέσω της μάζας ή των μορίων στερεών.
• Συναγωγή θερμότητας που πραγματοποιείται στα ρευστά.
• Θερμική ακτινοβολία που πραγματοποιείται μεταξύ σωμάτων που βρίσκονται σε απόσταση μεταξύ τους.

Η μεταφορά θερμότητας ανά μονάδα χρόνου σε ένα σώμα ονομάζεται θερμική ροή Q και εξαρτάται από την θερμική του αγωγιμότητα ή αλλιώς θερμοπερατότητα.

Ο συντελεστής θερμοπερατότητας κουφώματος ορίζει την ποσότητα θερμότητας σε Watt, ανά μονάδα χρόνου, που μπορεί να διαπεράσει ένα κούφωμα με επιφάνεια 1m² όταν η διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ των δύο επιφανειών του (μέσα-έξω) είναι 1 βαθμός Κ ή 1 ^oC.

Ο γενικός τύπος δίνεται από την σχέση:

ή αλλιώς

όπου

U_w : Ο συντελεστής θερμoπερατότητας του κουφώματος σε (W/m²K).
U_f : Ο συντελεστής θερμoπερατότητας του πλαισίου του κουφώματος σε (W/m²K).
U_g : Ο συντελεστής θερμoπερατότητας του υαλοπίνακα σε (W/m²K).

A_f : Το συνολικό εμβαδόν της επιφάνειας του πλαισίου του κουφώματος σε (m²).
A_g : Το συνολικό εμβαδόν του υαλοπίνακα σε (m²).
l_g : Το συνολικό περιμετρικό μήκος του υαλοπίνακα σε (m).
Ψ_g : Η γραμμική θερμοπερατότητα στη συναρμογή του πλαισίου του υαλοπίνακα (αποστάτης) σε (W/mK).
A_w : Το συνολικό εμβαδόν της επιφάνειας του κουφώματος σε (m²).

Παρακάτω δίνεται ένα παράδειγμα υπολογισμού συντελεστή θερμοπερατότητας για ένα δίφυλλο ενεργειακό κούφωμα Europa 5500 hybrid διαστάσεων 1,40m x 2,20m με ενεργειακό τζάμι με πλήρωση αερίου argon.

Έχουμε:

U_f =2,5 W/m²K (από πιστοποιητικό δοκιμών)
U_g= 1,0 W/m²K (από πιστοποιητικό δοκιμών)

A_w =1,40 x 2,20 = 3,08m²

A_g= 0,54 x 2,02 x 2 = 2,18 m²

A_f = Aw - Ag = 3,08 - 2,18 = 0,9 m²
l_g =4 x 0,54 + 4 x 2,02 = 10,24 m.
Ψ_g =0,11 W/mK (από τον πίνακα)

Οπότε ο τύπος γίνεται:

΄Οπως μπορούμε να παρατηρήσουμε η συνολική θερμοπερατότητα ένος κουφώματος εξαρτάται από την θερμοπερατότητα του πλαισίου, από την θερμοπερατότητα του τζαμιού καθώς και από το ποσοστό της συνολικής επιφάνειας που καταλαμβάνει το καθένα από αυτά. Έτσι συμπεραίνουμε ότι όσο μεγαλώνει η συνολική επιφάνεια ενός κουφώματος τόσο μεγαλύτερο ρόλο παίζει ο υαλοπίνακας, αφού καταλαμβάνει μεγαλύτερο ποσοστό επιφάνειας. Η θερμοπερατότητα του κουφώματος σε αυτή την περίπτωση μειώνεται γιατί ο υαλοπίνακας έχει κατά βάση μικρότερο συντελεστή από αυτό του πλαισίου. Παρακάτω δίνεται ένας πίνακας με τους συντελεστές θερμοπερατότητας προφίλ αλουμινίου και τζαμιών που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την κατασκευή κουφωμάτων.

Υπολογίζοντας τον συντελεστή θερμοπερατότητας για το ίδιο κούφωμα κατασκευασμένο από συμβατικό προφίλ με ένα απλό διπλό τζάμι έχουμε:

Οπότε η % διαφορά σε θερμοπερατότητα είναι [1-(1,8/4,02)] = 55%

Άρα ένα ενεργειακό κούφωμα μας προσφέρει μείωση δαπανών ενέργειας κατά 55% σε σχέση με ένα απλό συμβατικό.

Τα Ευρωπαϊκά πρότυπα προβλέπουν την κατάταξη των κουφωμάτων σε κατηγορίες σύμφωνα με τις επιδόσεις τους σε αεροπερατότητα, υδατοστεγανότητα και αντοχή στην ανεμοπίεση.

Αεροπερατότητα: ΕΝ 12207:2000 / ΕΝ 1026:2000

Χωρίζεται σε δύο κατηγορίες. Στην αεροπερατότητα του κουφώματος που οφείλεται στην συνολική του επιφάνεια και αυτή που οφείλεται στους αρμούς του φύλλου. Από την σύγκριση αυτών των δύο προκύπτει η τελική ταξινόμηση. Έτσι αν ένα κούφωμα βρίσκεται στην ίδια κλάση και στις δύο κατηγορίες, αυτή είναι και η κλάση που τελικά κατατάσσεται. Αν οι κλάσεις στις δύο κατηγορίες είναι γειτονικές, τότε το κούφωμα παίρνει την πιο ευνοϊκή γι' αυτό κλάση. Αν έχουν διαφορά δύο κλάσεων τότε το κούφωμα παίρνει την μεσαία κλάση.

Όπου h η ώρα.

Αυτό σημαίνει ότι ένα κούφωμα με διαστάσεις 1,4m x 1.4m συνολικού εμβαδού 1,96m² που είναι στην κλάση 2, έχει αεροπερατότητα όταν αυτό είναι κλειστό, 27m³/(h m²) δηλαδή 52,92m³/h από την επιφάνειά του και 6,75m³/(h m)  από τους αρμούς του σε διαφορά πίεσης 100Pa. Επίσης το κούφωμα έχει δοκιμαστεί για άνεμο μέχρι 9 μποφόρ.

Υδατοστεγανότητα: ΕΝ 12208:2000/ ΕΝ 1027:2000

Εδώ προβλέπονται δύο μέθοδοι δοκιμής. Μία για κούφωμα απόλυτα εκτεθειμένο σε βροχή και μία για κούφωμα προστατευμένο από πρόβολο ή μπαλκόνι. Το δείγμα υποβάλλεται σε δοκιμή με ψεκασμό νερού και του ασκείται πίεση για προκαθορισμένο χρόνο.

Μέθοδος Α: Τελείως εκτεθειμένα.

Μέθοδος Β: Μερικώς προστατευμένα.

Από το πίνακα προκύπτει ότι ένα κούφωμα που έχει υδατοστεγανότητα 5Α, έχει δοκιμαστεί σε πίεση 200 Pa που αντιστοιχεί σε άνεμο 8 μποφόρ.

Αντοχή στην ανεμοπίεση: ΕΝ 12210:2000/ ΕΝ 12211:2000

Σε αυτή την δοκιμή στο κούφωμα ασκούνται 3 πιέσεις και μετριέται το σχετικό βέλος κάμψης της πρόσοψης. Η P1 αντιστοιχεί στην πραγματική πίεση. Η P2 ισοδυναμεί με το 0,5 της P1 και η P3 ισοδυναμεί με το 1,5 της P1.

Το κούφωμα που δοκιμάζεται σε φορτίο ανέμου μεγαλύτερο από της κλάσης 5 ταξινομείται Εxxxx όπου xxxx η πραγματική πίεση P1 (π.χ. Ε2450 σημαίνει ότι ασκήθηκε πίεση 2450 Pa). Στην πίεση P1 και P2 δεν θα πρέπει να εμφανίζονται ελαττώματα και το κούφωμα θα πρέπει να λειτουργεί κανονικά. Αντίθετα στην πίεση P3 επιτρέπονται κάμψεις ή στρεβλώσεις αρκεί να μην σημειωθούν αποκολλήσεις κομματιών ή εξαρτημάτων και το κούφωμα να παραμείνει κλειστό.

Η τελική ταξινόμηση προέρχεται από τον συνδιασμό των κλάσεων των δύο παραπάνω πινάκων.

Όσο μεγαλύτερη είναι η κατηγορία τόσο καλύτερες επιδόσεις έχει το κούφωμα στη συγκεκριμένη δοκιμή. Για να καταλάβουμε καλύτερα τι σημαίνουν οι κλάσεις των κουφωμάτων δίνεται παρακάτω ο πίνακας αντιστοιχίας ταχύτητας ανέμου και ανεμοπίεσης.

dgs

αηβψζβφ

gds

Σε αυτή την ενότητα μπορείτε να ενημερωθείτε για θέματα που αφορούν τα κουφώματα αλουμινίου.

(Σύντομα θα καλυφθούν όλα τα θέματα.)

1. Τι είναι το αλουμίνιο.

2. Διέλαση αλουμινίου.

3. Ηλεκτροστατική βαφή-ανοδίωση.

4. Υπολογισμός θερμοπερατότητας κουφώματος Uw.

5. Ενεργειακά τζάμια.

6. Ηχομόνωση.

7. Ταξινόμηση κουφωμάτων σύμφωνα με τις επιδόσεις τους.

8. Ασφάλεια κουφωμάτων WK1, WK2, WK3.

9. Ορισμός θερμοπερατότητας τζαμιού Ug.

10. Φαινόμενο υγροποίησης στα κουφώματα.

11. Λάστιχα EPDM.

12. Έλεγχος ηλιακής ακτινοβολίας.

13. Μεταφορά θερμότητας.

14. Περιμετρικοί μηχανισμοί κουφωμάτων.