Ikkunoiden aurinkosuojaus

Rakennusten suunnittelussa on otettava huomioon auringon lämpösäteily ja suoran au-ringonvalon aiheuttama häikäisy. Liikalämpöä voidaan torjua käyttämällä auringon-suojalaseja, kaihtimia, markiiseja tai säleitä.

Auringonsäteilyn sisältämän lämmön torjunnassa on edullisinta, että aurinkosuojaus on ikkunan ulkopuolella tai mahdollisimman lähellä ikkunan ulkopintaa. Ikkunan sisäpuo-lella olevat rulla- tai sälekaihtimet eivät estä huonetilan ilman lämpenemistä kovinkaan paljoa, koska auringonsäteily on jo päässyt huonetilaan ennen kuin se kohtaa kaihtimen.

Kaihdin pystyy heijastamaan takaisin ulos vain osan tästä lämmöstä.

Säädettävät säle- ja rullakaihtimet ovat aktiivisia auringonsäteilyn torjuntamenetelmiä, ja ne mahdollistavat auringon lämpöenergian hyötykäytön silloin, kun sitä voidaan hyö-dyntää huonetilan lämmittämiseen. Sen sijaan auringonsuojalasit ja kiinteät säleet ovat passiivisia menetelmiä, ja ne vähentävät auringonsäteilyn sisälle pääsyä myös silloin, kun lämpöä voitaisiin hyödyntää.

7.1.1 Markiisit ja kiinteät ulkopuoliset aurinkosuojaukset

Ulkopinnalla olevien säleiden toiminnan kannalta säleiden kulma tulisi olla muutetta-vissa vuodenaikojen mukaan, jotta säleistä olisi hyötyä myös keväisin ja syksyisin (ku-vat 7.1a ja b). Samoin hyllyksi lasipintojen yläreunaan rakennetut säleet tulee mitoittaa kevät- ja syysauringon korkeuskulmien mukaisesti, mikäli auringon lämpöenergiaa ei tarvita näihin vuodenaikoihin tai auringon aiheuttama häikäisy on ongelmana.

Markiisit ja kiinteät ulkopuoliset aurinkosuojaukset on tarkoitettu lähinnä toimisto- ja liikerakennuksiin. Asuinrakennuksissa Suomen olosuhteissa nämä ratkaisut ovat harvi-naisia eikä niille ole kovin suurta tarvettakaan. Rakennuksen energiankulutuksen kan-nalta ulkopuoliset auringonsuojaukset voivat lisätä lämmitysenergian tarvetta, koska ne rajoittavat aurinkoenergian hyödynnettävyyttä kevät- ja syyskaudella, mutta toisaalta ne voivat vähentää merkittävästi kesäajan jäähdytystarvetta. Tällöin kokonaishyöty jää positiiviseksi. Markiisit ovat toiminnallisesti lähellä ikkunan sälekaihtimia tai rullaver-hoa, koska ne voidaan tarvittaessa laskea ja nostaa tilanteen mukaan. Markiisien ongel-mana on niissä käytetyn kankaan mahdollisesti huono pitkäaikaiskestävyys ilmasto- ja säätekijöitä vastaan.

Kuva 7.1a ja b. Auringon säteilyn aiheuttaman ylilämpenemisen torjuminen ulkopuolisten säleiden avulla.

7.1.2 Sälekaihtimet ja rullakaihtimet

Kaihtimia, säleitä ja säleverhoja on sekä rakennuksen ulko- että sisäpuolelle tulevia.

Kuvissa 7.2 ja 7.3 on joitain esimerkkejä tämän tyyppisistä ratkaisuista. Näissä pääsään-tönä on se, että rakennuksen ulkopuolelle tulevat torjuvat tehokkaimmin sisätilojen lii-kalämpenemistä, mutta toisaalta lasirakenteen sisäpinnalla olevat varjostusratkaisut ovat kestävämpiä ja edullisempia ja vaativat vähemmän huoltoa.

Kuva 7.2. Auringon säteilyn aiheuttaman ylilämpenemisen ja häikäisyn torjuminen sisäpinnalla olevien automaattisten rulla-kaihtimien avulla.

Kuva 7.3. Auringon aiheuttaman häikäisyn torjuminen ulkopuolisten kiinteiden sälei-den ja sisäpinnalla olevan sälekaihtimen avulla.

Säleen pinnoitteella ja värillä on suuri merkitys kaihtimen auringonsuojaominaisuuk-siin. Tummat värit absorboivat tehokkaasti auringonsäteilyä ja heikentävät näin suo-jausominaisuuksia. Tummiin kaihtimiin absorboitunut auringonsäteily voi myös kuu-mentaa MSE-ikkunan keskimmäisen lasin niin kuumaksi, että se saattaa rikkoutua. Vaa-leat värit heijastavat tehokkaasti auringon lämpösäteilyä, minkä vuoksi ne ovat tehok-kaimpia huonetilojen ylilämpenemisongelmien torjunnassa. Taulukossa 7.1 on mittaus-tuloksia kirkkailla laseilla varustetun ja yhdellä selektiivilasilla varustetun MSE-ikkunan keskimääräisestä auringonsäteilyn läpäisystä ilman kaihdinta ja suljetulla kaih-timella varustettuna.

Taulukko 7.1 Kaihtimien vaikutus eräiden 1,2 m x 1,2 m -kokoisten ikkunoiden aurin-gonsäteilyn kokonaisläpäisyyn /4/.

Ikkunan tyyppi

Kaihdin MSE MSE-selektiivilasi-ikkuna Ei kaihdinta 59 % 46 %

Maalattu valkoinen 22 % 17 %

Sälekaihtimella on myös muita vaikutuksia kuin auringon lämpösäteilyn torjunta, sillä se parantaa ikkunan lämmöneristävyyttä. Tätä ei yleensä kuitenkaan tiedosteta, vaan kaihtimet hankitaan muista syistä ja kaihtimen säleiden väri valitaan yleensä ulkonäkö-perustein. Lämmöneristävyyden parantamisen kannalta sälekaihtimen paras paikka on ikkunan sisällä lasien välissä, jolloin kaihdin muodostaa suljettuna yhden ylimääräisen ilmakerroksen ikkunan lasien väliin. Lisäksi se likaantuu siellä vähemmän kuin olles-saan kiinnitettynä ikkunan sisäpintaan.

Sälekaihtimella saavutettava lämmöneristävyyden parannus on sitä suurempi mitä huo-nompi on perusikkunan lämmöneristävyys. Tämä johtuu siitä, että kaihdin ja sen jakama ilmaväli muodostaa kerroksen, jonka eristävyys riippuu varsin vähän koko ikkunan lämmöneristävyydestä, mutta sen suhteellinen merkitys kasvaa, kun ikkunan läm-möneristävyys heikkenee. Maalatun kaihtimen vaikutus ikkunan lämmöneristävyyteen on noin puolet siitä, mitä yhden tavallisen lasin lisäämisellä saavutetaan parannusta lämmöneristävyyteen (taulukko 7.2). Taulukosta voidaan havaita, että kaksilasisen MS-ikkunan sisään asennettu tavallinen kaihdin pienentää MS-ikkunan lämmönläpäisykertoimen kaksi- ja kolmilasisen ikkunan arvojen puoliväliin ja erikoiskaihdin samalle tasolle kuin kolmilasisen ikkunan lämmönläpäisykerroin. Arvoja tarkasteltaessa tulee huomata, että mittaukset on tehty 1,2 m x 1,2 m -kokoisille ikkunoille. Pienemmissä ikkunoissa säle-kaihtimien avulla saadut parannukset ovat pienempiä johtuen lasiosan pienemmästä suhteellisesta osuudesta. Suuremmissa ikkunoissa sälekaihtimen vaikutus on vastaavasti suurempi.

Taulukossa mainittu erikoiskaihdin on sellainen, jossa säleen toinen pinta on päällystetty lämpöä heijastavalla pinnoitteella ja toinen pinta on maalattu. Lämpöä heijastava pinta vaikuttaa samalla tavalla kuin selektiivilasi eristyslasi-ikkunassa. Lisäksi kaihdin on rakenteeltaan sellainen, että säleet sulkeutuvat toisiaan vasten tiiviisti, jolloin ilmavirtauk-set säleiden välisistä raoista on pieniä.

Taulukko 7.2. Kaihtimen vaikutus eräiden 1,2 m x 1,2 m -kokoisten ikkunoiden lämmön-läpäisykertoimeen /4/.

Ikkunan tyyppi

Kaihdin MS MSE MSE-energiansäästöikkuna Ei kaihdinta 2,44 W/m²K 1,74 W/m²K 1,13 W/m²K

Maalattu valkoinen 2,05 W/m²K 1,57 W/m²K 1,06 W/m²K Erikoiskaihdin 1,68 W/m²K 1,35 W/m²K 0,95 W/m²K

Taulukko 7.3 osoittaa, että ala-asennossa oleva kaihdin parantaa aina ikkunan läm-möneristävyyttä, ja suljettuna hyöty on suurin. Suljettuna kaihdin toimii kuin lisälasi puitteiden välissä ja muodostaa ylimääräisen lämpöä eristävän kerroksen. Avattu kaih-din mahdollistaa ilmavirtaukset kaihtimen läpi sekä lämpösäteilyn sisä- ja ulkopuitteen lasien välillä, minkä vuoksi lämmöneristävyyden parannus on pienempi.

Taulukko 7.3. Kaihtimen tyypin ja asennon vaikutus ikkunan lämmönläpäisykertoimeen (W/m²K). Ikkunan lämmönläpäisykerroin ilman sälekaihtimia on 1,25 W/m²K /26/.

KAIHTIMEN TYYPPI

AUKI 45° ALAS 45° YLÖS KIINNI

VALKOINEN 1,19 1,19 1,19 1,14

KIRKAS 1,19 1,19 1,14 1,11

Auringon lämpösäteilyn torjunnassa sälekaihdin on auringonsuojalaseja parempi, sillä käyttäjä voi säädellä sisälle tulevan aurinkoenergian määrää. Esimerkiksi kevättalvella kaihtimet avaamalla on mahdollista käyttää ilmaista aurinkoenergiaa huonetilojen lämmit-tämiseen ja kesällä kaihtimet sulkemalla huonetilojen lämpenemistä voidaan hidastaa.

7.1.3 Aurinkosuojalasit

Auringonsuojalaseja on kahta perustyyppiä: lämpösäteilyä heijastavia ja lämpösäteilyä absorboivia (kuvat 7.4 ja 7.5). Auringonsuojalaseilla ei voi torjua kokonaan suoran aurin-gonpaisteen aiheuttamaa häikäisyä kuten kaihtimilla ja muilla vastaavilla ratkaisuilla.

Kuva 7.4. Auringon säteilyn aiheuttaman ylilämpenemisen torjuminen heijastavan auringonsuojalasin avulla.

Kuva 7.5. Auringon säteilyn aiheuttaman ylilämpenemisen torjuminen massavärjätyn auringonsuojalasin avulla.

Auringonsuojalaseja on saatavissa satoja erilaisia. Nämä lasit poikkeavat toisistaan ominaisvärin, valonläpäisevyyden, auringonsäteilyn kokonaisläpäisyn ja heijastusomi-naisuuksien perusteella. Nyrkkisääntönä auringonsuojalaseilla on, että mitä vähemmän ne läpäisevät auringon lämpösäteilyä sitä vähemmän ne läpäisevät myös valoa. Kolmi-lasisen kirkkailla laseilla varustetun ikkunan valoaukon auringonsäteilyn läpäisy on noin 70 % ja tätä voidaan pienentää yhdellä auringonsuojalasilla tasolle 20 %. Joskin samalla valonläpäisy putoaa 75 %:sta noin 20 %:iin.

Tarpeen mukaista aurinkosuojausta varten on kehitetty myös säätyviä auringonsuoja-laseja, joiden auringonsäteilyn kokonaisläpäisyä voidaan muuttaa esimerkiksi sähkövir-ran tai lämpötilan avulla. Ideana nämä ovat noin 20 vuotta vanhoja, mutta niiden yleis-tyminen rakennuskäyttöön on ollut hidasta. Syynä tähän on ollut korkea hinta, kestä-vyysongelmat, tummenemisen ja vaalenemisen hitaus sekä rajallinen tummumiskapasi-teetti. Säätyvät auringonsuojalasit eivät korvaa kokonaan kaihtimia, koska ne eivät tummene täysin läpinäkymättömiksi.