Kwestia podwójnego lub potrójnego oszklenia pojawia się w niemal każdej rozmowie na temat specyfikacji energooszczędnego budynku, a odpowiedź jest mniej oczywista, niż się wydaje. Potrójne oszklenie ma lepszą wydajność termiczną niż podwójne oszklenie – to prosta prawda. Jednak to, czy lepsza wydajność uzasadnia wyższy koszt, większą wagę i nieco zmniejszoną przepuszczalność światła, zależy od klimatu, rodzaju budynku, obciążeń grzewczych i chłodniczych oraz docelowego standardu wydajności energetycznej. Dokonanie właściwego wyboru wymaga zrozumienia, co tak naprawdę oznaczają liczby i co oznaczają dla konkretnego projektu.
Jak izolowany Szkło Jednostki działają
Zarówno szyby podwójne, jak i potrójne to izolowane szyby zespolone (IGU) — zespoły dwóch lub więcej tafli szkła oddzielonych ramkami dystansowymi i uszczelnionych w celu utworzenia jednej lub większej liczby wnęk wypełnionych powietrzem lub gazem. Uszczelniona wnęka znacznie zmniejsza przenikanie ciepła w porównaniu z pojedynczą szybą, ponieważ nieruchome powietrze lub gaz we wnęce ma bardzo niską przewodność cieplną, a gdy wnęka jest wystarczająco szeroka, tłumi konwekcyjne przenoszenie ciepła pomiędzy szybami wewnętrznymi i zewnętrznymi.
Podwójna szyba zespolona ma jedną wnękę pomiędzy dwiema szybami. Zestaw trzyszybowy ma dwie wnęki i trzy szyby. Dodatkowa wnęka w potrójnym oszkleniu zapewnia drugą barierę termiczną, dlatego jego właściwości termiczne są lepsze. Poprawa wydajności z podwójnej do potrójnej jest rzeczywista i wymierna, ale wiąże się z malejącymi korzyściami: pierwsza wnęka zapewnia największą poprawę wydajności w porównaniu z pojedynczym oszkleniem; druga wnęka zapewnia mniejszą, stopniową poprawę w porównaniu z podwójnymi szybami; hipotetyczna czwarta szyba zapewniłaby jeszcze mniejsze korzyści przyrostowe.
Kluczowy miernik wydajności: wartość U
Wartość U (zapisana również jako Ug dla środka szyby lub Uw dla całego okna łącznie z ramą) mierzy przenikanie ciepła przez oszklenie w watach na metr kwadratowy na kelwin różnicy temperatur (W/m²·K). Niższy współczynnik U oznacza lepszą izolację termiczną – mniej ciepła ucieka przez szybę na każdy stopień różnicy temperatur pomiędzy wnętrzem i otoczeniem.
Punktem odniesienia jest pojedyncza przezroczysta szyba, której współczynnik U w środku szyby wynosi około 5,8 W/m²·K. Typowe zakresy wydajności dla szyb zespolonych:
| Typ przeszklenia | Typowy współczynnik U w środku (W/m²·K) | Konfiguracja |
|---|---|---|
| Pojedyncze przeszklenie | 5,6–5,8 | Jedna szyba, bez wnęki |
| Standardowe podwójne przeszklenie (wypełnione powietrzem) | 2,7–3,0 | Dwie szyby, komora wypełniona powietrzem, bez powłoki Low-E |
| Podwójne szyby z argonem niskoemisyjnym | 1,0–1,4 | Dwie szyby wypełnione argonem z powłoką Low-E |
| Potrójne szyby (argon, jedno niskoemisyjne) | 0,7–1,0 | Trzy szyby, dwie wnęki argonowe, jedna lub dwie powłoki niskoemisyjne |
| Potrójne szyby Premium (dwa niskoemisyjne argon/krypton) | 0,5–0,7 | Trzy szyby, wnęki wypełnione kryptonem, dwie powłoki Low-E |
Poprawa współczynnika U w porównaniu ze standardowym podwójnym oszkleniem (2,8 W/m²·K) na podwójnym oszkleniem Low-E z argonem (1,2 W/m²·K) jest znacznie większa niż dalsza poprawa w porównaniu z podwójnym lub potrójnym oszkleniem Low-E (0,8 W/m²·K). Jest to główny powód, dla którego odpowiednio dobrany podwójny pakiet szybowy — z powłoką niskoemisyjną i wypełnieniem argonem — jest właściwą specyfikacją dla znacznie szerszego zakresu budynków i klimatów niż gołe podwójne szyby, i dlaczego dodatkowy przypadek potrójnego przeszklenia jest najbardziej przekonujący w najzimniejszych klimatach i budynkach o najwyższych parametrach.
Wydajność akustyczna
Izolacja termiczna i akustyczna to powiązane, ale nie identyczne właściwości szyb zespolonych, a związek między rodzajem oszklenia a izolacją akustyczną jest mniej prosty niż porównanie właściwości cieplnych.
W przypadku standardowych podwójnych i potrójnych szyb z szybami o tej samej grubości, trzecia szyba w potrójnym szybie dodaje masę zespołowi, co ogólnie poprawia izolację akustyczną w zakresie średnich i wysokich częstotliwości. Jednakże dodatkowa wnęka wytwarza również dodatkową częstotliwość rezonansową, a przy częstotliwościach bliskich temu rezonansowi izolacyjność akustyczna może w rzeczywistości być niższa w przypadku szyby zespolonej z potrójną szybą niż w przypadku szyby zespolonej z podwójną szybą o równoważnej całkowitej grubości szkła.
Aby uzyskać maksymalne parametry akustyczne, najskuteczniejszym podejściem w szybach zespolonych jest zastosowanie szyb o różnej grubości (oszklenie asymetryczne) w konfiguracjach podwójnych lub potrójnych — różne częstotliwości rezonansowe dwóch grubości szyb zapobiegają zbieżnemu zapadowi, który ma miejsce, gdy obie szyby rezonują z tą samą częstotliwością. Podwójna szyba zespolona o grubości 6 mm i 10 mm z argonem i wnęką o średnicy 32 mm będzie zazwyczaj pod względem izolacji akustycznej lepsza od konwencjonalnej potrójnej szyby zespolonej o grubości 4 mm, 4 mm i 4 mm, mimo że zawiera tylko dwie szyby.
W przypadku projektów, w których głównym czynnikiem wpływającym na właściwości akustyczne (budynki w pobliżu dróg, linii kolejowych lub lotnisk), wybór szkła akustycznego — szkła laminowanego z międzywarstwą tłumiącą drgania — w asymetrycznej konfiguracji z podwójnymi szybami jest często bardziej efektywny w przeliczeniu na koszt jednostkowy niż w przypadku potrójnych szyb. Wymagania akustyczne i termiczne należy oceniać oddzielnie i określić najlepszą specyfikację dla każdego z nich, zamiast zakładać, że potrójne oszklenie automatycznie zapewnia najlepszą łączną wydajność.
Waga i implikacje strukturalne
Potrójne oszklenie jest znacznie cięższe niż podwójne oszklenie przy tych samych wymiarach szyb. Standardowy pakiet potrójny z trzema szybami o grubości 4 mm i dwiema wnękami o średnicy 16 mm ma całkowitą grubość około 44 mm i masę jednostkową około 30 kg/m² samego szkła. Odpowiednik podwójnej szyby zespolonej z dwiema szybami o grubości 4 mm i jedną wnęką o grubości 16 mm ma grubość około 36 mm i waży około 20 kg/m². Ta różnica masy ma praktyczne konsekwencje:
Ramy okienne i okucia muszą być przystosowane do wyższej masy potrójnych szyb zespolonych. Standardowe okucia do podwójnych szyb — zawiasy, uchwyty, mechanizmy uchylno-obrotowe — zazwyczaj nie są odpowiednie dla potrójnych szyb zespolonych tego samego rozmiaru i należy je odpowiednio określić. Zwiększa to całkowity koszt okna, przekraczając premię za koszt jednostkowy szyby.
Systemy szklenia strukturalnego i systemy ścian osłonowych muszą uwzględniać dodatkowe obciążenie własne. W wysokich ścianach osłonowych, gdzie skumulowany ciężar szkła obciąża system konstrukcyjny na wielu kondygnacjach, dodatkowy ciężar potrójnego przeszklenia na jednostkę może przełożyć się na znaczące implikacje konstrukcyjne, które wymagają przeglądu technicznego.
W przypadku bardzo dużych otworów przeszklonych — powszechnych we współczesnej architekturze komercyjnej — obsługa i montaż ciężkich potrójnych szyb zespolonych wymaga dodatkowego sprzętu i pracy, co zwiększa koszt instalacji wykraczający poza cenę materiału.
Transmisja światła
Każda dodatkowa szyba zmniejsza przepuszczalność światła w niewielkim, ale wymiernym stopniu. Typowa szyba z przezroczystego szkła float przepuszcza około 88–90% światła widzialnego. Każda granica szkło-powietrze (powierzchnia szklana) pochłania i odbija niewielką część padającego światła. Potrójna szyba zespolona z trzema przezroczystymi szybami ma o około 2–4% niższą przepuszczalność światła widzialnego niż równoważna szyba zespolona, w zależności od zastosowanych typów powłok niskoemisyjnych. W budynkach o dużych przeszkleniach, gdzie światło dzienne jest podstawową wartością architektoniczną – w obiektach handlowych, muzeach, budynkach biurowych z oświetleniem dziennym – redukcja ta może mieć znaczenie z punktu widzenia założeń projektowych. W przypadku okien mieszkalnych na północnych szerokościach geograficznych, gdzie pożądany jest maksymalny zysk energii słonecznej w zimie, obniżony współczynnik wzmocnienia ciepła słonecznego (SHGC) potrójnych szyb może nieznacznie zmniejszyć pasywne ogrzewanie słoneczne, co w pewnym stopniu równoważy korzyści w zakresie izolacji termicznej.
Kiedy potrójne przeszklenie jest właściwym wyborem
Potrójne oszklenie jest najwyraźniej uzasadnione w zimnym klimacie (stopniodni ogrzewania powyżej około 3000 HDD), gdzie oszczędności energii grzewczej w całym okresie użytkowania budynku są wystarczająco duże, aby odzyskać premię kosztową. Rynki nordyckie i północnoeuropejskie (Skandynawia, Finlandia, Niemcy, północna Polska) przyjęły potrójne szyby w standardzie w budownictwie mieszkaniowym; z tego powodu klimat i koszty energii sprawiają, że ekonomia działa.
Normy dotyczące domów pasywnych i budynków o zerowym zużyciu energii netto często wymagają potrójnych szyb, ponieważ współczynnik U dla całego okna wynoszący 0,8 W/m²·K lub lepszy, określony w tych normach, jest bardzo trudny do osiągnięcia w przypadku podwójnych szyb, niezależnie od powłoki i optymalizacji wypełnienia. Jeśli budynek ma otrzymać konkretny certyfikat charakterystyki energetycznej, który wymaga współczynnika U okna poniżej 1,0 W/m²·K, potrójne oszklenie będzie prawdopodobnie praktyczną drogą do spełnienia normy.
W budynkach komercyjnych w klimacie umiarkowanym (większość Europy Zachodniej, umiarkowany klimat kontynentalny) wysokowydajne podwójne szyby z powłokami niskoemisyjnymi i wypełnieniem argonem osiągają parametry termiczne (Ug ≈ 1,0–1,2 W/m²·K), które spełniają większość aktualnych norm energetycznych i zapewniają dobry zwrot ekonomiczny. W tych kontekstach czasami stosuje się potrójne oszklenie ze względu na prestiż, wyróżnienie marketingowe lub w celu zapewnienia przyszłościowej wydajności w obliczu coraz bardziej rygorystycznych przepisów, ale krańcowa oszczędność energii jest niewielka w porównaniu z dodatkowymi kosztami przy obecnych cenach energii.
W gorącym klimacie (Bliski Wschód, regiony tropikalne) głównym problemem jest przyrost ciepła słonecznego, a nie utrata ciepła w zimie, a współczynnik wzmocnienia ciepła słonecznego (SHGC) i odpowiedni dobór powłoki niskoemisyjnej mają większe znaczenie niż różnica termicznego współczynnika U między podwójnymi i potrójnymi szybami. W tych klimatach wysokowydajne podwójne szyby przeciwsłoneczne są zazwyczaj lepszą inwestycją niż potrójne szyby, które zapewniają minimalne dodatkowe korzyści w budynkach zdominowanych przez chłodzenie.
Często zadawane pytania
Czy potrójne szyby zawsze zapewniają lepszą kontrolę kondensacji niż podwójne szyby?
Tak, przy zimnej pogodzie, ale wielkość poprawy zależy od temperatury wewnętrznej powierzchni szyby. Kondensacja tworzy się na szklanych powierzchniach, gdy temperatura powierzchni spada poniżej punktu rosy powietrza wewnętrznego. Potrójne oszklenie utrzymuje wyższą temperaturę wewnętrznej powierzchni szkła niż podwójne oszklenie ze względu na niższy współczynnik U, co oznacza, że wewnętrzna powierzchnia pozostaje powyżej punktu rosy przy niższych temperaturach zewnętrznych. W przypadku budynków w bardzo zimnym klimacie, gdzie kondensacja na oknach z podwójnymi szybami stanowi praktyczny problem – szczególnie we wnętrzach o dużej wilgotności, takich jak baseny, kuchnie komercyjne i budynki mieszkalne o dużym natężeniu ruchu – wyższa temperatura powierzchni wewnętrznej potrójnych szyb zapewnia znaczną redukcję kondensacji. W klimacie umiarkowanym, gdzie temperatura wewnętrznej powierzchni podwójnych szyb jest już znacznie wyższa od typowego punktu rosy w pomieszczeniach, różnica w wydajności kondensacji nie jest praktycznie znacząca.
Czy w tej samej elewacji budynku można zastosować szyby podwójne i potrójne?
Tak, jest to powszechne w projektach, w których różne orientacje lub pozycje elewacji mają różne wymagania dotyczące wydajności. Przeszklenia wychodzące na południe w zimnym klimacie korzystają z wyższego współczynnika zysku ciepła słonecznego, aby zmaksymalizować pasywne zyski słoneczne, co można łatwiej osiągnąć w konfiguracji z podwójnymi szybami z odpowiednią powłoką Low-E niż w przypadku pakietu potrójnego, gdzie dodatkowa szyba zmniejsza SHGC. Przeszklenia wychodzące na północ w tym samym budynku korzystają w większym stopniu z izolacji termicznej potrójnego przeszklenia, bez negatywnego wpływu na nasłonecznienie. Mieszane specyfikacje w ramach jednej fasady wymagają starannego uszczegółowienia, aby zapewnić zgodność różnych grubości jednostek z głębokością wrębu ramy w systemie ramowym, a także należy zweryfikować wizualną jednolitość koloru szkła i współczynnika odbicia — różne konfiguracje powłok mogą powodować widoczne różnice w kolorze i współczynniku odbicia pomiędzy modułami, co wpływa na wygląd fasady.
Jaki jest okres zwrotu inwestycji w przypadku wymiany szyb z podwójnymi na potrójne?
Okres zwrotu inwestycji zależy od wzrostu kosztów potrójnego lub podwójnego oszklenia, lokalnego kosztu energii, stopniodni ogrzewania w danej lokalizacji oraz powierzchni okien w budynku. Ogólna wytyczna w klimacie północnoeuropejskim, w którym koszty energii wynoszą 0,15–0,20 EUR/kWh: wymiana standardowych podwójnych szyb (Ug ≈ 2,8) na potrójne szyby (Ug ≈ 0,7) w dobrze izolowanym domu z przeszkleniem o powierzchni 30 m² może zaoszczędzić 300–500 kWh energii grzewczej rocznie, co stanowi wartość 45–100 EUR rocznie. Jeśli premia za potrójne lub podwójne oszklenie (w tym ramy i montaż) wynosi 3 000–6 000 euro za ten sam dom, prosty okres zwrotu wynosi 30–60 lat, zwykle dłużej niż żywotność okna. Ekonomika znacznie się poprawia, gdy porównuje się potrójne szyby z podwójnymi szybami o niskiej wydajności (bez niskoemisyjności i wypełnienia gazem) oraz gdy budynek znajduje się w chłodniejszym klimacie, z większą liczbą dni ogrzewania i wyższymi kosztami energii. Wysokowydajne podwójne szyby niskoemisyjne często mają lepsze uzasadnienie ekonomiczne w przypadku większości projektów o klimacie umiarkowanym; potrójne oszklenie jest uzasadnione tam, gdzie wymaga tego standard budynku lub gdzie klimat jest na tyle zimny, że przesuwa zwrot kosztów do akceptowalnego zakresu.
