Dom i okna a słońce: jak ustawić budynek, żeby grzało zimą, a nie przegrzewało latem
Przez okna do domu wpada za darmo sporo ciepła. Zimą to zysk, latem — problem, który kończy się klimatyzatorem. O tym, który scenariusz wygra, decyduje głównie to, na którą stronę świata wychodzą okna i jak są osłonięte. Dobrze wybrać to na etapie projektu, bo później dom trudno obrócić.
Skąd świeci słońce zimą, a skąd latem
W Warszawie 21 grudnia słońce wschodzi na południowym wschodzie (azymut 129°) o 7:43, w południe wznosi się tylko na 14° i zachodzi na południowym zachodzie (231°) o 15:25. Całą drogę przebywa nisko po południowej stronie nieba — dlatego zimą wpada głęboko w okna od południa, a wschodnie i zachodnie prawie omija. 21 czerwca jest odwrotnie: słońce wschodzi na północnym wschodzie (48°) już o 4:14, w południe stoi wysoko, na 61°, i zachodzi na północnym zachodzie (312°) o 21:01. Rano i wieczorem świeci nisko prosto w okna wschodnie i zachodnie, a w południe tak stromo, że w okno południowe trafia pod ostrym kątem.
Ile słońca pada na metr kwadratowy okna
Nasz kalkulator dla Warszawy, pogodny dzień, energia słońca padająca na 1 m² szyby w ciągu doby (kWh/m²):
| Okno | 21 grudnia | 21 marca | 21 czerwca |
|---|---|---|---|
| Ściana południowa | 2,8 | 5,0 | 3,7 |
| Płd.-wschodnia / płd.-zachodnia | 2,0 | 4,2 | 4,4 |
| Wschodnia / zachodnia | 0,6 | 2,6 | 4,6 |
| Północna | 0,1 | 0,6 | 2,0 |
| Okno dachowe, 35°, na południe | 2,1 | 5,8 | 7,7 |
Z tej tabeli wynika cała sztuka projektowania okien:
- Okno południowe dostaje zimą prawie pięć razy więcej słońca niż wschodnie czy zachodnie, a latem — mniej niż one. Najwięcej łapie wiosną i jesienią.
- Okna wschodnie i zachodnie zimą prawie nie grzeją, a w czerwcu są najmocniej nasłonecznionymi oknami w pionowych ścianach.
- Okno dachowe w czerwcu dostaje dwa razy więcej niż południowe w ścianie. Stąd upały na poddaszu.
- Okno północne daje dobre, równe światło, ale ciepła ze słońca praktycznie nie przynosi.
Do pokoju nie trafia cała ta energia, tylko jej część określona współczynnikiem g szyby — zwykle około 0,6 dla okna dwuszybowego i 0,5 dla trzyszybowego. Przykład: 10 m² okien od zachodu przy g = 0,5 w czerwcowe popołudnie wpuszcza do środka szczytowo ok. 3,5 kW ciepła, czyli tyle, co dwa elektryczne grzejniki włączone na pełną moc. A dzieje się to o 17:00, gdy dom jest już nagrzany po całym dniu.
Reklama
Zasady rozmieszczenia okien
- Największe przeszklenia — na południe (z odchyleniem do ok. 30° w każdą stronę), w salonie i strefie dziennej. Zimą to najcenniejsze okna w domu, a latem najłatwiej je osłonić.
- Na wschodzie — okna umiarkowane. Poranne słońce w kuchni czy sypialni jest przyjemne i nagrzewa dom, zanim zrobi się gorąco.
- Zachód — ostrożnie. To najtrudniejsza strona: latem słońce grzeje tu najdłużej i najmocniej po południu. Duże okna od zachodu wymagają osłon zewnętrznych.
- Północ — małe okna w pomieszczeniach, które nie potrzebują słońca: łazienka, garderoba, kotłownia, schody.
- Okna dachowe zawsze z roletą lub markizą zewnętrzną, najlepiej od strony północnej albo wschodniej.
Okap: prosta geometria, która działa od południa
Nad oknem południowym wystarczy okap, balkon albo zadaszenie tarasu, żeby latem zasłonić wysokie słońce, a zimą przepuścić niskie. Głębokość okapu, który w południe dnia przesilenia letniego zacienia całe okno, to wysokość okna podzielona przez tangens wysokości słońca. W Warszawie (słońce na 61°) wychodzi:
- okno o wysokości 1,5 m — okap ok. 0,8 m,
- okno tarasowe 2,2 m — okap ok. 1,2 m.
21 grudnia ten sam okap zasłania w południe tylko ok. 14% wysokości okna, więc zimowe słońce wpada niemal bez strat. Obliczenie zakłada okap tuż nad górną krawędzią okna. Poza południem letnie słońce jest niżej i bardziej z boku, więc w praktyce okap robi się nieco głębszy albo dodaje boczne przesłony. Na ścianie wschodniej i zachodniej okap nie zadziała: słońce świeci tam zbyt nisko. Pomogą tylko rolety, żaluzje lub markizy zewnętrzne — zasłony wewnętrzne zatrzymują ciepło już w pokoju.
Szyby i przepisy
Niższy współczynnik g chroni przed przegrzaniem, ale zimą też wpuszcza mniej ciepła. Szyby przeciwsłoneczne mają więc sens przede wszystkim od zachodu i w dużych przeszkleniach bez osłon, a od południa lepiej sprawdza się zwykła szyba z okapem. Warunki techniczne dla budynków (WT 2021) ograniczają łączną powierzchnię okien w budynku mieszkalnym wzorem A0max = 0,15·Az + 0,03·Aw (Az to powierzchnia kondygnacji w pasie 5 m wzdłuż ścian zewnętrznych, Aw — pozostała). Wymagają też, by latem współczynnik g okna razem z osłoną nie przekraczał 0,35. Szczegóły i wyjątki warto omówić z projektantem.
Sprawdź swój dom w kalkulatorze
- Ustaw pinezkę na działce i otwórz zakładkę „Dom” — na mapie pojawi się obrys domu.
- Obróć dom tak, jak będzie stał, i ustaw powierzchnię zabudowy.
- Suwakami ustaw powierzchnię okien na każdej ścianie i współczynnik g szyby.
- Kliknij „21 czerwca” i spójrz na „Ryzyko przegrzewania”, potem „21 grudnia” — ile ciepła wpada zimą.
- W części „Okap nad oknem” wybierz ścianę i wysokość okna — kalkulator poda głębokość okapu i powie, czy na tej ścianie ma on sens.
Liczby dotyczą pogodnego dnia i płaskiego horyzontu — to górna granica, istotna zwłaszcza przy ocenie przegrzewania. Zimą, przy częstym zachmurzeniu, rzeczywiste zyski będą znacznie mniejsze. Artykuł ma charakter informacyjny i nie zastępuje projektu budynku ani obliczeń cieplnych.