Współczesne profile stolarki aluminiowej

Przekładki termiczne z tworzyw sztucznych w profilach stolarki aluminiowej od dawna stosowane są jako zabieg pozwalający istotnie zmniejszyć straty ciepła przez te elementy. W rozważanym poniżej profilu straty ciepła bez zastosowania przekładek są dwukrotnie większe niż w elemencie z przekładkami. Aby sprostać współczesnym trendom zrównoważonego rozwoju oraz móc konkurować z wyrobami z PCV i drewna, producenci stolarki aluminiowej projektują kolejne udoskonalenia prowadzące do zmniejszenia strat ciepła przez ich wyroby. Poniżej wymieniono najczęściej spotykane ulepszenia. W nawiasie podano o ile zmalała wartość współczynnika przenikania ciepła U_f w rozważanym profilu, na skutek zastosowania tylko tego konkretnego ulepszenia.

1. podział pustki powietrznej przy pakiecie szybowym na mniejsze pustki (2%),
2. podział pustki między skrzydłem a ościeżnicą na mniejsze (5%),
3. zastosowanie perforowanych przekładek termicznych, czyli zmniejszenie ich wsp. przewodzenia ciepła z 0,30 W/(m·K) do 0,17 W/(m·K) (6%),
4. zabezpieczenie przed technologicznym i środowiskowym niszczeniem powierzchni aluminium w nieotwieralnych pustkach między przekładkami termicznymi, co pozwala przyjąć emisyjność względną E=0,3 (7%),
5. lub nawet E=0,1 (9%),
6. zastosowanie wkładek z materiału izolacyjnego o lambda = 0,035 W/(m·K) między nieotrwieralnymi pustkami powietrznymi (11%),
7. zastosowanie wkładek z materiału izolacyjnego o lambda = 0,025 W/(m·K) między nieotrwieralnymi pustkami powietrznymi (12%).

(na rysunku powyżej pokazano poszczególne udoskonalenia zgodnie z przyjętą numeracją)

Zastosowanie jednocześnie kilku z wyżej wymienionych udoskonaleń może prowadzić do spadku wartości U_f nawet o 60%. Fakt ten potwierdzony jest w literaturze naukowo-technicznej. Znaleźć możemy tam również inne metody poprawy właściwości cieplnych stolarki. Do obliczeń na cele niniejszej prezentacji wybrano profil o zgrubnie przyjętych kształtach elementów składowych. W rzeczywistych produktach optymalizacja kształtu elementów składowych i materiałów z których są wykonane, może prowadzić do nieco innych wartości wpływu poszczególnych ulepszeń, lecz jak wynika z dostępnych autorowi prac, ogólny trend przedstawia się tak, jak wyszczególniono to powyżej.

Obliczenia wykonano metodą radiacji według normy PN-EN ISO 10077-2:2017. Norma ta dopuszcza również drugą, starszą i mniej dokładną metodę, nazwaną metodą równoważnego współczynnika przewodzenia ciepła. Właściwości cieplne współczesnych profili o skomplikowanych kształtach lepiej i zazwyczaj korzystniej dla producentów określa metoda radiacji.

Na poniższym rysunku widzimy pole temperatury w przypadku profilu aluminiowego bez przekładek termicznych. W obrębie profilu obserwuje się występowanie niskich i stosunkowo równomiernie rozłożonych temperatur, w przeciwieństwie do panelu izolacyjnego / pakietu szybowego po prawej stronie rysunku, gdzie występuje wyraźny gradient tempertatury z wartościmi w zakresie skrajnych wartości brzegowych.

W przypadku profilu z przekładkami termicznymi największy gradient termiczny w profilu obserwuje się w obszarze występowania tych przekładek. Na pozostałych obszarach panuje stosunkowo jednakowa temperatura zbiżona do temperatry pomieszczenia, lub do temperatury zewnętrzej.