Spis treści
Nowy problem w nowoczesnym budownictwie
W ostatnich latach przegrzewanie budynków stało się jednym z istotnych problemów eksploatacyjnych w budownictwie mieszkaniowym i komercyjnym. Paradoksalnie, im bardziej energooszczędny i szczelny budynek, tym większe ryzyko nadmiernego wzrostu temperatury w okresie letnim.
Jednym z głównych elementów wpływających na to zjawisko są okna – odpowiadające zarówno za zyski energetyczne, jak i straty ciepła.
Czym jest przegrzewanie budynku?
Przegrzewanie to stan, w którym temperatura wewnętrzna budynku przekracza poziom komfortu cieplnego użytkowników, mimo braku ogrzewania.
Nie chodzi wyłącznie o wysoką temperaturę powietrza, ale także o odczuwalny komfort cieplny, który zależy od:
- promieniowania słonecznego,
- wilgotności,
- wentylacji,
- akumulacji ciepła w przegrodach.
W praktyce oznacza to, że pomieszczenie może być niekomfortowe nawet przy pozornie akceptowalnej temperaturze.
Polecamy: Stolarka okienna w projektowaniu mikroapartamentów – jak maksymalizować przestrzeń światłem?
Główne przyczyny przegrzewania budynków
Zyski słoneczne
Jednym z podstawowych i jednocześnie najtrudniejszych do kontrolowania źródeł przegrzewania budynków są zyski słoneczne. Wynikają one z przenikania promieniowania słonecznego przez przegrody przezroczyste, przede wszystkim okna.
Przegroda szklana działa jak selektywny filtr – przepuszcza promieniowanie krótkofalowe (głównie widzialne oraz bliskiej podczerwieni), które po dostaniu się do wnętrza jest absorbowane przez powierzchnie wewnętrzne i przekształcane w ciepło długofalowe.
Efekt ten jest szczególnie wyraźny w pomieszczeniach o dużej powierzchni przeszkleń oraz w budynkach o wysokiej szczelności powietrznej, gdzie naturalna wymiana powietrza jest ograniczona.
Istotnym parametrem opisującym ten proces jest współczynnik g (solar factor, SHGC – Solar Heat Gain Coefficient). Określa on, jaka część energii słonecznej padającej na okno jest finalnie przekazywana do wnętrza pomieszczenia. Im wyższa jego wartość, tym większy potencjał przegrzewania budynku w okresie letnim.
Zyski wewnętrzne
Drugą istotną grupą czynników są zyski wewnętrzne, czyli energia cieplna generowana w samym budynku. Źródłem tego ciepła są przede wszystkim urządzenia elektryczne, systemy oświetleniowe oraz aktywność użytkowników.
W nowoczesnych budynkach problem ten jest dodatkowo potęgowany przez wysoką szczelność przegród oraz ograniczoną infiltrację powietrza. W efekcie ciepło nie jest efektywnie odprowadzane na zewnątrz, co prowadzi do jego akumulacji wewnątrz pomieszczeń. W budynkach o intensywnym użytkowaniu, np. biurowych lub mieszkalnych o małej kubaturze, zyski wewnętrzne mogą stanowić zauważalny udział w całkowitym bilansie cieplnym.
Błędy projektowe
Oprócz czynników fizycznych istotną rolę w problemie przegrzewania odgrywają błędy na etapie projektowania budynku. W wielu przypadkach wynikają one z priorytetowego traktowania efektywności energetycznej zimą, przy jednoczesnym niedoszacowaniu warunków letnich.
Do najczęstszych nieprawidłowości należą:
- zbyt duże powierzchnie przeszkleń bez odpowiednich systemów zacieniania, co prowadzi do niekontrolowanego wzrostu zysków solarnych,
- brak analizy nasłonecznienia budynku na etapie projektu, w tym nieuwzględnienie sezonowych kątów padania promieniowania,
- niewłaściwie zaprojektowana wentylacja, która nie zapewnia skutecznego odprowadzania nadmiaru ciepła,
- pominięcie orientacji budynku względem stron świata, co skutkuje nieoptymalnym rozmieszczeniem przeszkleń i stref funkcjonalnych.
W efekcie nawet budynki spełniające wysokie standardy energetyczne mogą doświadczać problemów z przegrzewaniem, jeśli nie uwzględniono pełnej dynamiki zysków cieplnych w analizie projektowej.
Polecamy: Od małych okien do przeszklonych ścian – jak zmieniła się stolarka okienna w mieszkalnictwie?
Rola okien w bilansie cieplnym budynku
Okna stanowią jeden z najbardziej newralgicznych elementów przegrody zewnętrznej, zarówno w kontekście strat energii, jak i jej pozyskiwania. W odróżnieniu od ścian pełnych, pełnią funkcję dynamiczną – ich zachowanie zmienia się w zależności od pory roku, kąta padania promieniowania słonecznego oraz warunków eksploatacyjnych. Z tego względu w analizach energetycznych budynków traktowane są jako element o największym wpływie na zmienność bilansu cieplnego.
Z jednej strony stolarka okienna pozwala na wykorzystanie tzw. pasywnych zysków solarnych w sezonie grzewczym, co może istotnie zmniejszać zapotrzebowanie na energię do ogrzewania. Z drugiej jednak strony, w okresie letnim te same mechanizmy prowadzą do intensywnego nagrzewania wnętrz, szczególnie w budynkach o dużych przeszkleniach i wysokiej szczelności powietrznej. Właśnie ta dwoistość funkcji sprawia, że okna wymagają szczególnie precyzyjnego doboru parametrów technicznych.
W praktyce projektowej ich oddziaływanie opisuje się trzema podstawowymi wskaźnikami, które są również uwzględniane w europejskich normach oceny efektywności energetycznej przegród, m.in. w systemach zgodnych z PN-EN ISO 10077 (dotyczącą współczynnika przenikania ciepła) oraz PN-EN 410 (dotyczącą właściwości promieniowania szyb):
Współczynnik przenikania ciepła Uw
Parametr Uw określa zdolność okna do ograniczania strat ciepła pomiędzy wnętrzem a środowiskiem zewnętrznym. Im niższa jego wartość, tym lepsza izolacyjność termiczna całej konstrukcji – obejmującej zarówno ramę, jak i pakiet szybowy.
W aktualnych wymaganiach technicznych dla budynków (WT 2021) maksymalna wartość Uw dla okien pionowych wynosi 0,9 W/m²K, co oznacza wysokie wymagania w zakresie energooszczędności. W praktyce jednak w nowoczesnym budownictwie energooszczędnym i pasywnym stosuje się rozwiązania o parametrach nawet w zakresie 0,7–0,85 W/m²K, co pozwala ograniczyć straty energii i stabilizować temperaturę wewnętrzną.
Współczynnik przepuszczalności energii słonecznej g
Współczynnik g (solar factor) określa, jaka część energii promieniowania słonecznego przenika przez szybę i zostaje zamieniona na ciepło wewnątrz pomieszczenia. Jest to jeden z najważniejszych parametrów w kontekście kontroli przegrzewania budynków.
Wartości tego współczynnika dla nowoczesnych pakietów szybowych mieszczą się zazwyczaj w przedziale 0,30–0,60, przy czym niższe wartości oznaczają skuteczniejsze ograniczenie zysków cieplnych latem. Dobór tego parametru zawsze wymaga kompromisu – zbyt niska wartość może ograniczać pasywne zyski zimą, natomiast zbyt wysoka zwiększa ryzyko przegrzewania.
Przepuszczalność światła Lt
Parametr Lt określa procent światła widzialnego, który przenika przez szybę do wnętrza. W warunkach użytkowych ma on bezpośredni wpływ na komfort wizualny oraz sposób postrzegania przestrzeni.
Typowe wartości dla nowoczesnych pakietów trzyszybowych wynoszą około 70–80%, choć w rozwiązaniach o podwyższonych właściwościach selektywnych mogą być nieco niższe. Wysoka przepuszczalność światła pozwala ograniczyć zużycie energii elektrycznej na oświetlenie, a jednocześnie wpływa na optyczne powiększenie przestrzeni, co ma szczególne znaczenie w budownictwie mieszkaniowym o małej powierzchni użytkowej.
Polecamy: Rolety zewnętrzne – bezpieczeństwo i funkcjonalność w pigułce
Jak okna wpływają na przegrzewanie?
Efekt szklarniowy
Promieniowanie słoneczne przenika przez szybę i zostaje częściowo zatrzymane wewnątrz. Ciepło nie może swobodnie uciec, co prowadzi do wzrostu temperatury – szczególnie w pomieszczeniach z dużymi przeszkleniami.
Orientacja względem stron świata
Największe ryzyko przegrzewania występuje:
- na południu – wysoka intensywność promieniowania,
- na zachodzie – silne nagrzewanie popołudniowe.
Północ generuje najmniejsze zyski solarne.
Rodzaj zastosowanych szyb
Współczesne technologie pozwalają ograniczać przegrzewanie dzięki:
- szybom selektywnym,
- powłokom przeciwsłonecznym,
- pakietom o obniżonym współczynniku g.
Polecamy: Szkło budowlane i jego funkcje w architekturze
Czynniki architektoniczne pogłębiające problem
Na skalę przegrzewania duży wpływ mają decyzje podejmowane już na etapie koncepcji architektonicznej. Błędy w tym zakresie trudno później skorygować bez ingerencji w strukturę budynku.
Do najczęstszych należą:
- brak zacienienia zewnętrznego, który powoduje niekontrolowany napływ promieniowania słonecznego do wnętrza,
- duże przeszklenia bez analizy energetycznej, zwiększające ryzyko nadmiernych zysków cieplnych,
- brak przemyślanej organizacji przestrzeni, np. lokalizowanie stref dziennych od strony najbardziej nasłonecznionej bez odpowiednich zabezpieczeń,
- niedostosowanie projektu do lokalnych warunków klimatycznych, w tym intensywności nasłonecznienia i kierunków wiatru.
W praktyce oznacza to, że nawet budynek spełniający wymagania formalne może być podatny na przegrzewanie, jeśli nie uwzględniono realnych warunków eksploatacyjnych.
Jak ograniczyć przegrzewanie budynku?
Rozwiązania pasywne
Najbardziej efektywne i trwałe są działania o charakterze architektonicznym, które nie wymagają zużycia energii:
- odpowiednie usytuowanie budynku względem stron świata, pozwalające kontrolować ilość promieniowania słonecznego,
- elementy zacieniające, takie jak okapy, balkony czy loggie, ograniczające bezpośrednie nasłonecznienie latem,
- zieleń wysoka i niska, która działa jako naturalna bariera przeciwsłoneczna i poprawia mikroklimat otoczenia.
Stolarka okienna
Właściwy dobór okien ma kluczowe znaczenie dla kontroli temperatury wewnętrznej:
- odpowiedni dobór współczynnika g, ograniczający nadmierne zyski słoneczne,
- racjonalne kształtowanie powierzchni przeszkleń, szczególnie na elewacjach południowych i zachodnich,
- stosowanie szyb selektywnych, które redukują nagrzewanie przy zachowaniu dostępu światła dziennego.
Systemy zacieniania
Najskuteczniejsze są rozwiązania montowane po zewnętrznej stronie przegrody, które zatrzymują promieniowanie jeszcze przed dotarciem do szyby:
- rolety zewnętrzne, zapewniające wysoką skuteczność redukcji nagrzewania,
- żaluzje fasadowe, umożliwiające regulację ilości światła,
- systemy screen, łączące funkcję zacieniania z zachowaniem widoczności na zewnątrz.
Wentylacja i chłodzenie
Uzupełnieniem rozwiązań pasywnych są systemy wspomagające wymianę powietrza i odprowadzanie ciepła:
- przewietrzanie nocne, pozwalające obniżyć temperaturę przegród,
- wentylacja mechaniczna, wspierająca kontrolę warunków wewnętrznych,
- systemy klimatyzacyjne, stosowane jako rozwiązanie uzupełniające w okresach największego obciążenia cieplnego.
Podsumowanie
Przegrzewanie budynków jest zjawiskiem wieloczynnikowym, jednak okna odgrywają w nim kluczową rolę. Odpowiadają zarówno za zyski energetyczne, jak i ich kontrolę.
W praktyce oznacza to konieczność projektowania w sposób zrównoważony – łączący parametry stolarki, architekturę budynku oraz systemy zacieniania. Dopiero takie podejście pozwala utrzymać komfort cieplny bez nadmiernego zużycia energii.
***
Materiał powstał przy wykorzystaniu AI
Przejdź do galerii: Okna aluminiowe czy stalowe?
8
