Szybko okazało się, że jednym z najsłabszych ogniw w tym zakresie zaczyna być miejsce styku szyby zespolonej z kształtownikiem skrzydła i strefa brzegowa szyby zespolonej. Powodem powstawania mostka cieplnego w tym obszarze i zwiększonego przepływu energii od ciepłej szyby wewnętrznej w kierunku zimnej szyby zewnętrznej była wysoka przewodność cieplna aluminium stosowanego do produkcji ramek dystansowych. Konieczne stało się opracowanie technologii produkcji szyb zespolonych z ramkami dystansowymi wykonanymi z materiałów o niższej wartości współczynnika przewodzenia ciepła λ niż aluminium. Aktualnie aluminium wykorzystywane do produkcji ramek dystansowych jest coraz częściej zastępowane stalą, stalą szlachetną lub tworzywami sztucznymi.

Wartości obliczeniowe współczynnika przewodzenia ciepła λ dla niektórych materiałów wykorzystywanych do produkcji ramek dystansowych na podstawie normy PN-EN 12524:2003 przedstawia poniższa tabela.


Zastosowanie w produkcji szyb zespolonych ramek dystansowych wykonanych z materiałów innych niż aluminium pozwoliło na ograniczenie strat ciepła powodowanego przez mostek cieplny Ψ na styku szyby z kształtownikiem okna. Wraz z wprowadzeniem nowych typów ramek dystansowych pojawiło się na rynku pojęcie „ciepła ramka”. Czy o każdej nie-aluminiowej ramce dystansowej można powiedzieć, że jest „ciepłą ramką”? Niestety nie można.

O ile znana jest wartość obliczeniowa współczynnika przewodzenia ciepła λ materiałów z jakich wykonane są ramki o tyle ze względu na mniej lub bardziej skomplikowany kształt ramek dystansowych oraz technologie ich produkcji, w których łączone są różne materiały, zdecydowanie trudniej jest określić parametry cieplne dla samej ramki. Pierwszą próbę ustalenia wymagań minimalnych dla „ciepłych ramek” dystansowych podjęto w projekcie załącznika niemieckiej normy DIN V 4108-4:2002-02 „Krawędź szyby zespolonej o ulepszonych własnościach cieplnych”.

W polskim systemie norm zagadnienie, to podjęte zostało w załączniku E do normy PN-EN ISO 10077-1:2007 „Cieplne właściwości użytkowe okien, drzwi i żaluzji -- Obliczanie współczynnika przenikania ciepła -- Część 1: Postanowienia ogólne”, w którym stwierdza się, że ramka o ulepszonych właściwościach cieplnych jest definiowana przez poniższe kryterium:


gdzie:

d - grubość ściany ramki wyrażona w metrach
λ – przewodność cieplna materiału ramki w W/(m * K)

Przykładowe sprawdzające obliczenie dla ramki dystansowej pustej lub litej powinno odbywać się według następujących zasad:

Ciepła ramka - ekonomia i użyteczność

Zadaniem „okna energooszczędnego” jest przede wszystkim ograniczenie strat energii cieplnej odbywającej się przez to okno. Należy przyjąć, że im niższy określony metodą badawczą lub obliczeniową współczynnik przenikania ciepła okna Uw , tym mniejsze straty ciepła przez to okno. „Ciepła ramka”, a właściwie wartość liniowego współczynnika przenikania ciepła Ψ jest jednym z bardzo istotnych argumentów niezbędnych do prawidłowego, zgodnego z normą PN-EN ISO 10077-1:2007 obliczenia współczynnika przenikania ciepła Uw całego okna. Poniżej podajemy wzór na obliczanie współczynnika przenikania ciepła okna znajdujący się w przywołanej normie.


gdzie:

Uw - wartość współczynnika przenikania ciepła przez okno [W/(m2 * K)]
Af - pole powierzchni ramy okiennej [m2]
Uf - współczynnik przenikania ciepła przez ramę okienną [W/(m2 * K)]
Ag - pole powierzchni szyby zespolonej [m2]
Ug - współczynnik przenikania ciepła szyby zespolonej [W/(m2 * K)]
Lg - obwód krawędzi szyby zespolonej (także długość szprosów międzyszybowych) [mb]
Ψ - liniowy współczynnik przenikania ciepła przez krawędź [W/(m2 * K)]
W tabeli pokazujemy w jaki sposób zmiana wartości liniowego współczynnika przenikania ciepła Ψ wynikająca z zastosowania różnego typu ramek dystansowych wpływa na końcową wartość współczynnika przenikania ciepła Uw okna o określonej konstrukcji i powierzchni przy stałej wartości pozostałych argumentów.


W zależności od rodzaju „ciepłej ramki” dystansowej użytej do wykonania szyby zespolonej przykładowego okna i wartości liniowego współczynnika przenikania ciepła Ψ, współczynnik przenikania ciepła Uw ulega obniżeniu od 7,7% do 11% w stosunku do tego samego okna wyposażonego w taką samą szybę zespoloną tylko ze standardową ramką aluminiową.

Jakie jeszcze użyteczne zalety oprócz obniżenia współczynnika przenikania ciepła okna przynosi stosowanie „ciepłych ramek”? Pozwalają one także na podniesienie temperatury okna od strony pomieszczenia na styku ramy i szyby zespolonej. W efekcie, w określonych warunkach następuje ograniczenie zjawiska kondensacji pary wodnej w tym obszarze. Wyższa temperatura na krawędzi szyby wewnętrznej w pakiecie szyby zespolonej, pozwala nawet na kilkuprocentowy wzrost względnej wilgotności powietrza w pomieszczeniu. Przy tej samej podwyższonej wilgotności powietrza, w podobnych warunkach temperaturowych, przy zastosowaniu tradycyjnej ramki aluminiowej woda z pewnością wykraplałaby się na powierzchni szyby.

Poniżej przedstawiamy tabelę obrazującą zakres opisanego zjawiska dla okien PVC, opartą o wyniki badań firmy PressGlas w warunkach gdy temperatura zewnętrzna wynosi 0 ºC, a temperatura wewnętrzna w pomieszczeniu wynosi 20 ºC.


Podsumowując, zastosowanie „ciepłej ramki” do budowy szyby zespolonej może wywierać znaczący wpływ na dwa istotne parametry każdego okna. Na przenikalność cieplną odpowiedzialną za ograniczanie strat energii przez to okno oraz na temperaturę punktu rosy na styku szyby z kształtownikami okna, co z kolei ma znaczenie dla komfortu użytkowania zarówno okna, jaki pomieszczeń, w których ono się znajduje.