Role of airtightness in overall thermal
insulation performance of conventional
windows
Journal Name:
- Dicle Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Mühendislik Dergisi
Keywords (Original Language):
| Author Name | University of Author |
|---|---|
Abstract (2. Language):
Enhanced thermal resistance of building materials
and as a consequence, relative importance of air
tightness on heat loss from building envelope is of
prime interest in order to meet the latest low/zero
carbon building standards. Among the building
elements, windows are considered as asignificant
contributor to the air leakage-oriented energy losses.
The rate of air leakage related energy loss from
glazed areas is much more noticeable especially in
older and poorly installed windows. Despite some
attempts in literature to investigate the role of
airtightness in heat loss from conventional windows,
there are many discrepancies between the results
obtained. Therefore in this work, a comprehensive
experimental research is conducted to analyse the
importance of air leakage on overall heat transfer
coefficient (U-value) of conventional air filled double
glazed windows. The tests are performed in a typical
UK dwelling of Nottingham fitted with conventional
air filled double glazed windows.
One sash of the test window is sealed internally with a
special transparent cover to provide excellent
airtightness whereas the second window sash is left as
it is to represent the ordinary case. The experiments
are carried out in April 2016, and dynamic co-heating
test methodology is applied to evaluate the rate of
enhancement in the U-value of airtight window sash.
The results indicate that the airtight window sash has
a notably lower U-value compared to the ordinary
window sash due to the impact of airtightness and
reverse heat flux during noon time owing to the
greenhouse effect between transparent cover and
internal glazing. The overall U-value of ordinary
window sash is found to be 2.67 W/m2K, whereas it is
1.79 W/m2K for airtight window sash. It is observed
that about 33% of reduction in heat losses can be
achieved via airtight windows.
The airtightness tests are carried out in a typical twostorey
UK dwelling of Nottingham having
conventional air filled double glazed windows. The
test window has an entire glazing thickness of 24 mm
(6 mm pane + 12 mm air gap + 6 mm pane) and its
frame is made of polyvinyl chloride (PVC). One sash
of the test window is sealed internally with a 1 mm
thick special transparent cover to enable required
airtightness while the second window sash is left as it
is to characterise the ordinary case. The experiments
are conducted in April 2016, and dynamic co-heating
test approach is performed to evaluate the rate of
enhancement in overall thermal insulation
performance of airtight window sash.
Figure 11 indicates the overall dynamic U-value of
ordinary window sash. A regression analysis is done
to determine the average U-value for an easier
understanding and interpretation of the results. It is
observed from the calculations that the average Uvalue
of the ordinary window sash is 2.67 W/m2K,
which is in good accordance with the previous
literature. Pilkington [11] presents a theoretical Uvalue
of 2.80 W/m2K for the same frame and glazing
features. Cuce [1] also finds an experimental U-value
of 2.53 W/m2K for a similar window sample. At the
post retrofit case, the U-value is considerably
enhanced as a consequence of airtightness. The
special transparent cover provides excellent
airtightness as well as beneficial greenhouse influence
resulting to an average U-value of 1.79 W/m2K as
illustrated in Figure 12. In other words, it is observed
that about 33% of reduction in heat losses can be
achieved via airtight windows under reasonable
differential temperatures given in Figure 13.
It can be achieved from the characteristic results of
the in-situ tests that airtightness is of vital significance
to mitigate energy losses from building envelope.
Notable enhancements in the average U-value of
conventional air filled double glazed windows can be
achieved through transparent covers, which are ideal
for internal retrofitting of glazed areas for winter
season. The cost of such transparent covers is quite
low, and the visual quality after retrofit is satisfactory
even in case of condensation as shown in Figure 14.
The results indicate that conventional windows still
play an important role in energy demand of buildings,
and cost-effective solutions such as internal
retrofitting of windows in winter season with
transparent covers can greatly contribute in reducing
the windows related energy losses in dwellings.
Bookmark/Search this post with
Abstract (Original Language):
Binalarda yapı elemanlarının ısıl direnç yeteneklerinin iyileştirilmesi ve yapı elemanlarından gerçekleşen
enerji kayıplarında ciddi bir role sahip olan hava sızdırmazlığının maliyet etkin yöntemlerle minimize
edilmesi güncel düşük/sıfır karbon bina standartlarının yakalanabilmesi açısından büyük önem arz
etmektedir. Bina yapı elemanları arasında pencereler infiltrasyon esaslı ısı kayıplarına hatırı sayılır ölçüde
etki ederler. Cam yüzeylerden gerçekleşen infiltrasyon kaynaklı ısı kayıpları özellikle eski pencerelerde ve
özensizce gerçekleştirilen montajlarda azımsanmayacak değerlere ulaşabilmektedir. Literatürde hava
sızdırmazlığının konvansiyonel pencerelerden olan enerji kayıplarına etkisini belirlemeye yönelik bazı
teşebbüsler olmasına rağmen, elde edilen sonuçlar arasında pek çok çelişkiler mevcuttur. Bu yüzden bu
araştırmada, hava sızdırmazlığının konvansiyonel hava dolgulu çift camlı pencerelerin ortalama ısı transfer
katsayısına (U-değeri) olan etkisi kapsamlı bir deneysel çalışma ile incelenmektedir. Testler Nottingham’da
bulunan ve konvansiyonel hava dolgulu çift camlı pencerelerle restore edilmiş karakteristik Birleşik Krallık
mimarisine sahip bir konutta gerçekleştirilmektedir. Konuttaki pencerelerden bir tanesi ısıl yalıtım testlerine
tabi tutulmaktadır. Test penceresinin bir kanadı mükemmel hava sızdırmazlığı temin eden özel saydam bir
örtü ile ön yüzeyden kaplanırken, diğer pencere kanadı sıradan durumu temsil edecek şekilde olduğu gibi
bırakılmaktadır. Ölçümler Nisan 2016’da yapılmakta ve dinamik co-heating test metodu ile hava sızdırmaz
pencere kanadının U-değerindeki iyileşme miktarı değerlendirilmektedir. Elde edilen sonuçlara göre, hava
sızdırmazlığı ve saydam örtü ile hava sızdırmaz pencere kanadının iç cam yüzeyi arasında oluşan sera
etkisine bağlı olarak özellikle gündüz saatlerinde etkisi belirginleşen ters ısı akıları neticesinde, hava
sızdırmaz pencere kanadının ortalama U-değeri sıradan pencere kanadına göre kayda değer ölçüde düşük
çıkmaktadır. Sıradan pencere kanadının ortalama U-değeri 2.67 W/m2K iken, hava sızdırmaz pencere
kanadının ortalama U-değeri 1.79 W/m2K olarak belirlenmektedir. Buradan hareketle, hava sızdırmazlığı
temin edilen konvansiyonel pencerelerde enerji kayıplarının %33 mertebesinde azaltılabileceği sonucuna
varılmaktadır.
FULL TEXT (PDF):
- 1