Kysymys kaksinkertaisista vs. kolminkertaisista ikkunoista tulee esille lähes jokaisessa energiatehokkaan rakennuksen eritelmästä keskustelussa, ja vastaus on vähemmän ilmeinen kuin miltä se näyttää. Kolminkertaisilla laseilla on parempi lämpötehokkuus kuin kaksinkertaisilla laseilla – se on suorastaan totta. Mutta se, oikeuttaako tämä parempi suorituskyky sen korkeampia kustannuksia, suurempaa painoa ja hieman heikentynyttä valonläpäisyä, riippuu ilmastosta, rakennuksen tyypistä, lämmitys- ja jäähdytyskuormituksista sekä tavoiteltavasta energiatehokkuusstandardista. Tämän oikean valinnan tekeminen edellyttää ymmärtämistä, mitä numerot todellisuudessa tarkoittavat ja mitä ne tarkoittavat kulloinkin kyseessä olevalle projektille.
Kuinka eristetty Lasi Yksiköt toimivat
Sekä kaksois- että kolminkertaiset ikkunat ovat eristettyjä lasiyksiköitä (IGU) – kahden tai useamman lasin kokoonpanoja, jotka on erotettu toisistaan välipalkeilla ja jotka on tiivistetty yhden tai useamman ilma- tai kaasutäytteisen ontelon luomiseksi. Suljettu onkalo vähentää olennaisesti lämmönsiirtoa yksittäiseen ruutuun verrattuna, koska onkalossa olevalla hiljaisella ilmalla tai kaasulla on erittäin alhainen lämmönjohtavuus ja kun onkalo on riittävän leveä, se vaimentaa konvektiivista lämmönsiirtoa sisä- ja ulkoruudun välillä.
Kaksoislasissa on yksi ontelo kahden lasin välissä. Kolminkertaisessa ikkunassa on kaksi onkaloa ja kolme lasia. Kolminkertaisen ikkunan lisäontelo tarjoaa toisen lämpöesteen, minkä vuoksi sen lämpöteho on ylivoimainen. Suorituskyvyn parannus kaksinkertaisesta kolminkertaiseksi on todellinen ja mitattavissa, mutta se seuraa pienenevää tuottoa: ensimmäinen ontelo tarjoaa suurimman suorituskyvyn parannuksen yksittäisiin laseihin verrattuna; toinen ontelo tarjoaa pienemmän asteittaisen parannuksen kaksoislasiin verrattuna; hypoteettinen neljäs ruutu tarjoaisi vielä pienemmän lisähyödyn.
Keskeinen suorituskykymittari: U-arvo
U-arvo (myös kirjoitettu Ug lasin keskipisteen arvolle tai Uw koko ikkunalle kehys mukaan lukien) mittaa lämmönsiirtoa lasin läpi watteina neliömetriä kohti lämpötilaeron kelviniä (W/m²·K). Pienempi U-arvo tarkoittaa parempaa lämmöneristystä – vähemmän lämpöä karkaa lasin läpi sisä- ja ulkolämpötilaeroa kohti.
Vertailupisteenä yksi kirkas lasi on ruudun keskikohdan U-arvo noin 5,8 W/m²·K. Eristettyjen lasielementtien tyypilliset suorituskykyalueet:
| Lasitustyyppi | Tyypillinen keskipisteen U-arvo (W/m²·K) | Kokoonpano |
|---|---|---|
| Yksittäinen lasitus | 5.6–5.8 | Yksi ruutu, ei onkaloa |
| Tavalliset kaksoislasit (ilmatäytteiset) | 2,7–3,0 | Kaksi ruutua, ilmatäytteinen ontelo, ei Low-E-pinnoitetta |
| Kaksoislasit Low-E-argonilla | 1,0–1,4 | Kaksi ruutua, argonilla täytetty, Low-E-pinnoite |
| Kolminkertaiset ikkunat (argon, yksi Low-E) | 0,7–1,0 | Kolme ruutua, kaksi argononteloa, yksi tai kaksi Low-E-pinnoitetta |
| Ensiluokkaiset kolminkertaiset ikkunat (kaksi Low-E argon/kryptonia) | 0,5–0,7 | Kolme lasia, kryptontäytteiset ontelot, kaksi Low-E-pinnoitetta |
U-arvon parannus tavallisesta kaksoislasista (2,8 W/m²·K) Low-E-kaksoislasiin argonilla (1,2 W/m²·K) on huomattavasti suurempi kuin lisäparannus Low-E-kaksoislaseista kolminkertaisiin laseihin (0,8 W/m²·K). Tämä on keskeinen syy siihen, miksi oikein määritelty kaksoislasi – Low-E-pinnoitteella ja argontäytteellä – on oikea määritys paljon laajemmille rakennuksille ja ilmasto-olosuhteille kuin paljaat kaksinkertaiset ikkunat, ja miksi kolminkertaisten ikkunoiden porrastettu kotelo on pakottavin kylmimmässä ilmastossa ja tehokkaimmissa rakennuksissa.
Akustinen suorituskyky
Lämmöneristys ja äänieristys liittyvät toisiinsa, mutta eivät identtiset ominaisuudet IGU:issa, ja lasitustyypin ja äänieristyksen välinen suhde ei ole yhtä yksinkertainen kuin lämpötekninen vertailu.
Tavallisissa kaksois- ja kolminkertaisissa laseissa samanpaksuisilla laseilla kolmas kolminkertainen lasi lisää kokoonpanoon massaa, mikä yleensä parantaa äänieristystä keski- ja korkeilla taajuuksilla. Lisäontelo luo kuitenkin myös ylimääräisen resonanssitaajuuden, ja tätä resonanssia lähellä olevilla taajuuksilla äänieristys voi itse asiassa olla pienempi kolminkertaisessa lasissa kuin vastaavan kokoisen lasin paksuuden omaavan kaksoislasin.
Maksimaalisen akustisen suorituskyvyn saavuttamiseksi tehokkain tapa IGU:ssa on käyttää eripaksuisia laseja (epäsymmetrinen lasitus) kaksois- tai kolminkertaisissa kokoonpanoissa – näiden kahden ruudun paksuuden erilaiset resonanssitaajuudet estävät sattumanvaimentumisen, joka syntyy, kun molemmat ruudut resonoivat samalla taajuudella. 6 mm:n 10 mm:n kaksoislasi, jossa on argonia ja 32 mm:n onkalo, on tyypillisesti parempi kuin perinteinen 4 mm:n 4 mm:n 4 mm:n kolminkertainen lasi, vaikka se on vain kaksi lasia.
Projekteissa, joissa akustinen suorituskyky on ensisijainen tekijä (rakennukset lähellä teitä, rautateitä tai lentokenttiä), akustisen lasin – tärinää vaimentavalla välikerroksella varustetun laminoidun lasin – määrittäminen epäsymmetriseen kaksoislasiin on usein tehokkaampaa yksikkökustannuksia kohden kuin kolminkertaiset ikkunat. Akustiset ja lämpövaatimukset tulee arvioida erikseen, ja kullekin määritetään paras eritelmä sen sijaan, että oletetaan, että kolminkertaiset ikkunat tarjoavat automaattisesti parhaan yhdistetyn suorituskyvyn.
Paino ja rakenteelliset vaikutukset
Kolminkertaiset ikkunat ovat huomattavasti raskaampia kuin kaksoislasit samoilla lasimitoilla. Tavallisen kolminkertaisen ikkunan, jossa on kolme 4 mm:n ruutua ja kaksi 16 mm:n onkaloa, kokonaispaksuus on noin 44 mm ja yksikön paino noin 30 kg/m² pelkällä lasilla. Vastaava kaksoislasi, jossa on kaksi 4 mm:n ruutua ja yksi 16 mm ontelo, on noin 36 mm paksu ja painaa noin 20 kg/m². Tällä painoerolla on käytännön seurauksia:
Ikkunoiden kehykset ja laitteistot on mitoitettava kolminkertaisten ikkunoiden suuremman painon mukaan. Tavalliset kaksoislasit - saranat, kahvat, kallistus- ja kääntömekanismit - eivät yleensä sovellu samankokoisiin kolminkertaisiin ikkunoihin, ja ne on määritettävä vastaavasti. Tämä lisää ikkunan kokonaiskustannuksia lasiyksikkökustannuspreemion lisäksi.
Rakenteellisten lasitusjärjestelmien ja verhoseinäjärjestelmien on otettava huomioon ylimääräinen kuollut kuorma. Korkeissa verhoseinissä, joissa kertynyt lasin paino kuormittaa rakennejärjestelmää useissa kerroksissa, kolminkertaisten ikkunoiden lisäpaino yksikköä kohti voi johtaa merkityksellisiin rakenteellisiin seurauksiin, jotka vaativat teknistä tarkastelua.
Erittäin suurien lasi-aukkojen kohdalla – yleistä nykyaikaisessa kaupallisessa arkkitehtuurissa – raskaiden kolminkertaisten ikkunoiden käsittely ja asennus vaatii lisälaitteita ja työvoimaa, mikä lisää asennuskustannuksia materiaalipalkkion lisäksi.
Valonsiirto
Jokainen ylimääräinen lasi vähentää valonläpäisyä pienellä mutta mitattavissa olevalla määrällä. Tyypillinen kirkas float-lasi läpäisee noin 88–90 % näkyvästä valosta. Jokainen lasin ja ilman välinen rajapinta (lasipinta) absorboi ja heijastaa pienen osan tulevasta valosta. Kolmella kirkkaalla lasilla varustetun kolmilasin näkyvän valon läpäisy on noin 2–4 % pienempi kuin vastaavan kaksoislasin, riippuen käytetyistä Low-E-pinnoitetyypeistä. Rakennuksissa, joissa on suuret lasipinnat ja joissa päivänvalo on ensisijainen arkkitehtoninen arvo – kauppaympäristöt, museot, toimistorakennukset, joissa on päivänvalosuunnittelu – tämä vähennys voi olla olennaista suunnittelun tarkoituksen kannalta. Asuinrakennusten ikkunoissa pohjoisilla leveysasteilla, joissa talven maksimaalinen auringonotto on toivottavaa, kolminkertaisten ikkunoiden alennettu aurinkolämpökerroin (SHGC) voi hieman vähentää passiivista aurinkolämmitystä, mikä kompensoi jonkin verran lämmöneristyshyötyä.
Kun kolminkertainen ikkuna on oikea valinta
Kolminkertaiset ikkunat ovat selkeimmin perusteltuja kylmissä ilmastoissa (lämmitysastepäiviä yli noin 3000 HDD:tä), joissa lämmitysenergian säästö rakennuksen käyttöiän aikana on riittävän suuri kustannuspreemion kattamiseksi. Pohjoismaiset ja Pohjois-Euroopan markkinat (Skandinavia, Suomi, Saksa, Pohjois-Puola) ovat ottaneet kolminkertaiset ikkunat asuinrakentamisen vakioksi; tästä syystä ilmasto- ja energiakustannusympäristö saa talouden toimimaan.
Passiivitalo- ja nettonollaenergiarakennusstandardit vaativat usein kolminkertaisia ikkunoita, koska näiden standardien määrittelemää koko ikkunan U-arvoa 0,8 W/m²·K tai parempi on erittäin vaikea saavuttaa kaksoislasilla pinnoitteen ja täytön optimoinnista riippumatta. Jos rakennuksen tavoitteena on tietty energiatehokkuussertifikaatti, joka edellyttää alle 1,0 W/m²·K ikkunan U-arvoa, kolminkertaiset ikkunat ovat todennäköisesti käytännöllinen tapa saavuttaa standardi.
Lauhkean ilmaston liikerakennuksissa (suurin osa Länsi-Euroopasta, kohtalainen mannerilmasto) korkealuokkaiset kaksoislasit Low-E-pinnoitteilla ja argontäytteellä saavuttavat lämpötehokkuuden (Ug ≈ 1,0–1,2 W/m²·K), joka täyttää useimmat nykyiset energiamääräykset ja tuottaa hyvän taloudellisen takaisinmaksun. Kolminkertaiset ikkunat näissä yhteyksissä on joskus määritelty arvostuksen, markkinoinnin eriyttämisen tai tulevaisuuden kestävän suorituskyvyn saavuttamiseksi yhä tiukentuvia koodeja vastaan, mutta rajallinen energiansäästö on vaatimaton verrattuna kustannuspalkkioon nykyisillä energiahinnoilla.
Kuumissa ilmastoissa (Lähi-itä, trooppiset alueet) ensisijainen huolenaihe on auringon lämmön nousu talven lämpöhäviön sijaan, ja auringon lämmönhyötykerroin (SHGC) ja sopiva Low-E-pinnoitteen valinta ovat tärkeämpiä kuin kaksois- ja kolminkertaisten ikkunoiden U-arvon ero. Näissä ilmastoissa tehokkaat aurinkosuojatut kaksoislasit ovat tyypillisesti parempi investointi kuin kolminkertaiset ikkunat, jotka tarjoavat minimaalisen lisähyödyn jäähdytysvalmiissa rakennuksissa.
Usein kysytyt kysymykset
Tarjoavatko kolminkertaiset ikkunat aina paremman kondenssiveden hallinnan kuin kaksinkertaiset ikkunat?
Kyllä, kylmällä säällä – mutta parannuksen suuruus riippuu lasin sisäpinnan lämpötilasta. Kondensaatiota muodostuu lasipinnoille, kun pintalämpötila laskee sisäilman kastepisteen alapuolelle. Kolminkertaiset lasit säilyttävät korkeamman sisälasipinnan lämpötilan kuin kaksoislasit, koska sen U-arvo on pienempi, mikä tarkoittaa, että sisäpinta pysyy kastepisteen yläpuolella alemmissa ulkolämpötiloissa. Rakennuksissa, jotka sijaitsevat erittäin kylmissä ilmastoissa, joissa kaksinkertaisten ikkunoiden tiivistyminen on käytännöllinen ongelma – erityisesti sisätiloissa, joissa on korkea kosteus, kuten uima-altaat, liikekeittiöt ja runsaasti asutut asuinrakennukset – kolminkertaisten ikkunoiden korkeampi sisäpinnan lämpötila vähentää merkittävästi kondensaatiota. Maltillisissa ilmastoissa, joissa kaksoislasien sisäpinnan lämpötila on jo selvästi korkeampi kuin tyypilliset sisätilojen kastepisteet, kondensaatiotehoero ei ole käytännössä merkittävä.
Voidaanko kaksois- ja kolminkertaisia ikkunoita käyttää samassa julkisivussa?
Kyllä, ja tämä on yleistä projekteissa, joissa julkisivun eri asennoilla tai asennoilla on erilaiset suorituskykyvaatimukset. Etelän puoleinen lasitus kylmässä ilmastossa hyötyy korkeammasta auringon lämmönvahvistuskertoimesta, joka maksimoi passiivisen aurinkohyödyn, mikä voidaan saavuttaa helpommin kaksoislasissa sopivalla Low-E-pinnoitteella kuin kolminkertaisessa ikkunassa, jossa lisälasi vähentää SHGC:tä. Saman rakennuksen pohjoiseen päin olevat lasit hyötyvät enemmän kolminkertaisten ikkunoiden lämmöneristyksestä ilman auringonpaistetta. Yhden julkisivun erittelyt vaativat huolellista yksityiskohtaa sen varmistamiseksi, että eri yksiköiden paksuudet ovat yhteensopivia kehysjärjestelmän lasitussyvyyden kanssa, ja lasin värin ja heijastuskyvyn visuaalinen tasaisuus on varmistettava – eri pinnoitekokoonpanot voivat tuottaa näkyviä väri- ja heijastuseroja yksiköiden välillä, jotka vaikuttavat julkisivun ulkonäköön.
Mikä on takaisinmaksuaika kaksinkertaisen ikkunan päivityksen kolminkertaiseksi?
Takaisinmaksuaika riippuu kolminkertaisen kaksoislasin kustannuspreemiosta, paikallisista energiakustannuksista, sijainnin lämmitysastepäivistä ja rakennuksen ikkunapinta-alasta. Yleisohjeena pohjoiseurooppalaisissa ilmastoissa, joissa energiakustannukset ovat 0,15–0,20 €/kWh: päivittäminen tavallisesta kaksoislasista (Ug ≈ 2,8) kolminkertaisiin ikkunoihin (Ug ≈ 0,7) hyvin eristettyssä talossa, jossa on 30 m² lämmitys, voi säästää energiaa 30–45 kWh, 0–100 €/vuosi vuodessa. Jos kolminkertaisen kaksinkertaisen ikkunan palkkio (sisältäen karmit ja asennuksen) on 3 000–6 000 euroa samasta talosta, on yksinkertainen takaisinmaksuaika 30–60 vuotta, tyypillisesti ikkunan käyttöikää pidempi. Taloudellisuus paranee huomattavasti, kun verrataan kolminkertaisia laseja matalan suorituskyvyn kaksoislaseihin (ei Low-E, ei kaasutäyttöä) ja kun rakennus on kylmemmässä ilmastossa, korkeammat lämmitysastepäivät ja korkeammat energiakustannukset. Tehokkailla Low-E-kaksoislaseilla on usein parempi taloudellinen peruste useimmissa lauhkean ilmaston projekteissa; kolminkertainen lasitus on perusteltua, jos rakennusstandardi vaatii sitä tai jos ilmasto on tarpeeksi kylmä siirtämään takaisinmaksun hyväksyttävälle alueelle.
