Zaradi slabe toplotne izolacije stavb so stroški za ogrevanje in hlajenje višji. Stroški povezani z energijsko oskrbo stavb so poleg ostalih dejavnikov (prostornina ogrevalnih prostorov, podnebje, ohranjanje temperature v stanovanjih…) odvisni tudi od toplotnih izgub skozi stene, tla in strehe. Toplotne izgube lahko zmanjšamo z dobro in ustrezno vgrajeno toplotno izolacijo. Toplotna izolacija zunanjih sten se izvaja s pritrditvijo plošč na zunanjo stran sten, katere se potem prekrije z zaključno plastjo. S tem načinom se omogoča odprava toplotnih mostov zaradi stebrov in nosilcev, ki sicer omogočajo nastanek plesni zaradi kondenzacije zračne vlage na hladnih površinah zunanjih sten. Za notranjo toplotno izolacijo se odločimo takrat, ko zunanje ni mogoče izvesti ali pa pri stavbah, ki so namenjene začasnemu bivanju. Navadno se notranja izolacija uporablja pri toplotni izolaciji posameznih prostorov ali sten. Izvedba notranje toplotne izolacije se prične z lepljenjem plošč toplotne izolacije na zunanje zidove, ki jih je nato potrebno še prekriti s parno zaporo in zaključno oblogo. Vgradnja notranje toplotne izolacije mora biti izvedena skrbno, da bi se preprečil pojav toplotnega mostu.

Toplota prehaja skozi ovoj stavbe zaradi temperaturne razlike med toplim zrakom v prostoru in hladnim zunanjim zrakom v smeri nižje temperature. Izgubljanja toplote ne moremo zaustaviti, lahko ga le zmanjšamo z izboljšanjem toplotne izolativnosti obodnih konstrukcij. Toplotna prehodnost konstrukcije je odvisna od vgrajenih materialov, njihove toplotne prevodnosti in debelin njihovih plasti.

Toplotnoizolacijske materiale lahko razdelimo glede na kemijsko sestavo in strukturo. Med anorganskimi materiali je na prvem mestu po obsegu uporabe toplotna izolacija iz mineralnih vlaken (steklena in kamena volna), med organskimi materiali pa so najpomembnejši penjeni materiali, npr. ekspandirani in ekstrudirani polistiren ter penjeni poliuretan.

Glede na fizikalno-kemijske lastnosti lahko razdelimo toplotnoizolacijske materiale tudi na vlaknate (snovi iz (umetnih) mineralnih vlaken, rastlinskih in živalskih vlaken) ter porozne materiale (anorganske snovi, naravne organske in sintetične organske snovi), z uporabniškega vidika pa je pomembna razdelitev na »klasične« in »alternativne« toplotnoizolacijske materiale, ki pa niso nujno tudi bolj ekološki (celulozni kosmiči, trstika, slama, lan, konoplja, pluta, lesna vlakna, ovčja volna, ekspandirana glina, bombaž, penjeno steklo idr.).

Pri odločanju o izboru primernega materiala za toplotno zaščito stavbe kot najpomembnejšega kriterija upoštevamo toplotno prevodnost materiala (manjša kot je toplotna prevodnost toplotnoizolacijskega materiala in večja kot je njegova debelina, učinkovitejša je njegova toplotno zaščitna funkcija). Zlasti je pomemben položaj toplotne izolacije, saj lahko neustrezna sestava plasti privede do navlaževanja materialov in do trajnih poškodb.

Vsak sistem razporeditve plasti in položaj toplotne izolacije v ovoju stavbe ima svoje zahteve ter dobre in slabe lastnosti. Izbrati je treba optimalnega, glede na način uporabe zgradbe (za izbor in položaj plasti v ovoju je npr. pomembno, ali bomo stavbo uporabljali stalno ali občasno in če želimo izkoriščati sončno energijo.

Skozi zunanje stene stavba izgubi tudi do približno 35 % toplote. S toplotno zaščito zunanjih sten:

• zmanjšamo toplotne izgube stavbe,
• izboljšamo celotno energijsko učinkovitost stavbe,
• izboljšamo toplotno stabilnost konstrukcije,
• povečamo toplotno ugodje v prostorih,
• zaščitimo nosilno konstrukcijo.

Pravilnik o učinkoviti rabi energije v stavbah (PURES, 2022) postavlja zahteve, ki jih je treba upoštevati tudi pri načrtovanju sestave zunanjih sten:

• zmanjšati prehod energije skozi površino toplotnega ovoja stavbe,
• zmanjšati podhlajevanje ali pregrevanje stavbe,
• zagotoviti tako sestavo gradbenih konstrukcij, da ne prihaja do poškodb ali drugih škodljivih vplivov zaradi difuzijskega prehoda vodne pare, in
• nadzorovati (uravnavati) zrakotesnost stavbe.
• To pomeni, da je treba toplotno zaščito izbrati in dimenzionirati tako:
• da bo toplotna prehodnost zunanje stene dovolj nizka,
• da bodo materiali za posamezne sloje pravilno izbrani in razporejeni, da ne bi prišlo do nedovoljene kondenzacije vodne pare,
• da bo toplotno izolacijski ovoj zunanjih sten enakomeren, sklenjen, brez nedopustnih oslabitev in primerno povezan s toplotno zaščito drugih delov ovoja stavbe.

Tehnična smernica TSG-01-004:2022, Učinkovita raba energije, določa, da se toplotna prehodnost konstrukcij toplotnega ovoja stavbe izračuna po standardih SIST EN ISO 6946 in SIST EN ISO 2011.

Izračun prihranka izolacije

Toplotne prehodnosti elementov ovoja stavbe brez izolacije:

Zunanje stene in stene proti neogrevanim prostorom, Umax = 0,280 W/m 2K

• zunanji zid, U = 1,465 W/m2K, Ti = 20 °C
• etaža, U = 0,496 W/m2K, Ti = 20 °C

Tla na terenu, Umax = 0,350 W/m2K

• zemlja-pritličje, U = 1,672 W/m2K, Ti = 20 °C

Tla nad neogrevano kletjo, Umax = 0,350 W/m2K

• pritličje-etaža, U = 1,515 W/m2K, Ti = 20 °C

Strop proti neogrevanemu prostoru , Umax = 0,200 W/m2K

• etaža-streha, U = 0,436 W/m2K, Ti = 20 °C

Letna potrebna toplota za ogrevanje Qnh = 15.902 kWh. (caa. 1600 litrov ELKO)

Letna potrebna toplota za ogrevanje na enoto neto uporabne površine in kondicionirane prostornine:

Qnh/Au= 206,2 kWh/m2a
Qnh/Ve= 65,9 kWh/m3a

Toplotne prehodnosti elementov ovoja stavbe z izolacijo 12 cm na zunanjih stenah in 12 cm izolacije stropa proti podstrešju:

Zunanje stene in stene proti neogrevanim prostorom, Umax = 0,280 W/m2K

• zunanji zid, U = 0,260 W/m2K, Ti = 20 °C
• etaža, U = 0,221 W/m2K, Ti = 20 °C

Tla na terenu (ne velja za industrijske zgradbe), Umax = 0,350 W/m2K

• zemlja-pritličje, U = 1,672 W/m2K, Ti = 20 °C

Tla nad neogrevano kletjo, neogrevanim prostorom ali garažo, Umax = 0,350 W/m2K

• pritličje-etaža, U = 1,515 W/m2K, Ti = 20 °C

Strop proti neogrevanemu prostoru, Umax = 0,200 W/m2K

• etaža-streha, U = 0,189 W/m2K, Ti = 20 °C

Letna potrebna toplota za ogrevanje Qnh = 9.059 kWh (caa. 900 litrov ELKO)

Letna potrebna toplota za ogrevanje na enoto neto uporabne površine in kondicionirane prostornine:

Qnh/Au= 117,4 kWh/m2a
Qnh/Ve= 37,5 kWh/m a

Iz zgornjih podatkov, kjer so prikazane izračunane vrednosti toplotnih karakteristik stanovanjske hiše iz elaborata gradbene fizike, lahko ugotovimo, da se poraba toplote za ogrevanje objekta po izvedbi ukrepov na ovoju zgradbe zniža iz 15,9 na 9,1 oz. za 6,8 MWh. To pomeni 43 % znižanje letne potrebne toplote za ogrevanje objekta.

Energijske izgube v običajni stavbi

 

Okna in balkonska vrata:	Okna so element, ki je bistven za vsako stavbo, saj omogočajo dnevno osvetlitev prostorov, zajem sončne energije, vidni stik z okolico in prezračevanje prostorov. Okna omogočajo s prepuščanjem sončnega sevanja tudi toplotne dobitke stavbe, hkrati pa zaradi njih nastajajo toplotne izgube zaradi toplotne prekinitve stavbe ali nepravilne vgradnje. Toplota lahko uhaja skozi okna na več načinov, in sicer skozi stekla, okenske okvire, roletne omarice, reže med okenskim okvirjem in krilom ali okvirjem in steno. Če želimo zmanjšati stroške ogrevanja, je pomemben ukrep zamenjava starih vezanih, škatlastih ali enojnih oken z lepljenimi stekli s sodobnimi energijsko učinkovitimi okni. Energetsko učinkovita okna so lahko okna z lesenimi, plastičnimi ali kovinskimi okvirji. Pomembno je, da so okna kakovostna, zatesnjena, z zaščitnimi okenskimi stekli s plinskim polnjenjem in z IR kovinskim nanosom. Okna razvrščamo glede na koeficient toplotne prevodnosti, ki se označuje s črko U. Pomembno je vedeti, da manjši koeficient U pomeni večjo energetsko učinkovitost okna. Poznamo več vrst montaž oken, ki jih v osnovi delimo na klasično, eko in RAL montažo. Pri klasični montaži okvirje pritrdimo v zid z vijaki, spoj med oknom in zidom pa zapolnimo s poliuretansko peno. Pri EKO montaži za tesnjenje spoja med steno in stavbnim pohištvom uporabimo trajno elastično mehkocelično peno na vodni osnovi. RAL montaža je energijsko učinkovita montaža, ki preprečuje nastanek toplotnih mostov, zagotavlja ugodno mikroklimo v prostoru in prihranek pri ogrevanju. RAL montaža je obvezna pri vgradnji stavbnega pohištva pri gradnji pasivnih in nizkoenergijskih hiš.
Streha:	Streha je konstrukcijski element skozi katerega uide pogosto največji del toplote in mora zadostiti tako statičnim kot dinamičnim obremenitvam ter nuditi zaščito pred zunanjimi vplivi (vročina, mraz, voda, sneg, veter). Sama vgradnja toplotne strešne izolacije ni zahtevna kot tudi ne draga. Vendar pa je potrebno biti pozoren na dovolj debelo in pravilno vgrajeno toplotno izolacijo, katera nas bo ščitila pred poletno vročino in bo učinkovito zadrževala toploto zimskega ogrevanja.
Tla:	Stanovanja, ki se nahajajo nad odprtimi prostori kot so kleti, garaže ali neogrevanimi prostori, imajo lahko toplotne izgube skozi tla, če ta niso ustrezno toplotno zaščitena. V tem primeru je rešitev dodatna toplotna izolacija, ki se vgradi s spodnje strani etažne plošče.
Izolacija nebivalnega podstrešja:	Podstrešja so bolj kot ne nebivalna in služijo zgolj kot skladiščni ali servisni prostori. V teh primerih je izoliranje podstrešja slaba zamisel, zato se izolacija vgradi v zadnjo konstrukcijo, ki meji na neogrevan prostor. Največkrat so to tla na podstrešju. Izolacija tal na podstrešju pa velja za zelo enostaven in najbolj učinkovit izolacijski poseg na ovoju stavbe. Zadostna izolacija (cca. 20cm toplotne izolacije, odvisno od njene učinkovitosti) je ključna za velik prihranek energije celotnega objekta. Katero vrsto izolacijo bomo izbrali, pa je seveda odvisno od načina vgradnje in izvedbe.

Okna

Okna so eden izmed bistvenih elementov vsake zgradbe, saj omogočajo dnevno osvetlitev prostorov, vidni stik z okolico, zajem sončne energije (toplote) in prezračevanje prostorov. Ena najpomembnejših funkcij oken je zagotovo toplotna zaščite zgradbe, saj je delež toplotnih izgub skozi okna zelo velik. Če prištejemo k toplotnim izgubam zaradi prehoda toplote skozi okna še izgube zaradi prezračevanja, lahko dosežejo skupne energijske izgube skozi okna do 40 % celotnih toplotnih izgub. Prav zato je zbira pravih (energijsko učinkovitih oken) izjemno pomembna odločitev pri opremljanju stanovanja ali (novo)gradnji.

Razvoj oken in zasteklitev sta v zadnjem desetletju prinesla vrsto pomembnih izboljšav na področju zmanjšanja energijskih izgub. A je potrebno poleg energijskih izgub in dobitkov pri izbiri oken upoštevati še vrsto drugih zahtev, kot so material kril in okvirjev, arhitekturne zahteve, zasteklitev, velikost in oblika oken, tesnila, načini odpiranja ipd.
Vrste oken najpogosteje delimo glede na obliko, namen uporabe in glede na uporabljene materiale.

Po obliki ločimo škatlasta, vezana in enojna okna. Škatlasto okno je okno, ki se pojavlja predvsem v starejših stavbah, zidanih iz kamna ali opeke, z debelejšimi zunanjimi zidovi. Tako okno je običajno dvokrilno ali pa sestavljeno iz dveh enojnih oken, vezano okno pa ima krilo sestavljeno iz dveh delov, ki imata skupno vrtišče in sta povezana v celoto. Vezanih in škatlastih oken na trgu praktično ni več, saj so jih zaradi boljših karakteristik zamenjala enojna okna, ki so v splošnem vitkejša, lažja, energetsko bolj učinkovita, vzdrževanje in vgrajevanje pa je enostavnejše. Enojna okna so lahko fiksna (se ne dajo odpirati), enokrilna, dvokrilna z vmesnim pokončnikom, dvokrilna brez vmesnega pokončnika, standardna ali okna posebnih oblik (okrogla okna, trikotna, polkrožna okna).

Glede na namen uporabe lahko okna delimo na okna, panoramske stene, balkonska vrata, strešna okna in okna za druge namene.

Glede na uporabljene materiale okvirjev in kril pa ločimo lesena, železna, aluminijasta, plastična (PVC), poliuretanska in kombinirana okna. Glede na toplotne in zvočne lastnosti lahko pri delitvi oken po vrsti materiala dodamo še aluminijasta okna s prekinjenim toplotnim in zvočnim mostom, plastična okna s poliuretanskim polnjenjem ter lesena okna z različno debelino okvirja.

Lesena okna so primerna predvsem za hiše v podeželskem slogu, saj so dolgotrajna in okolju prijazna, PVC okna pa so visoko toplotno in zvočno izolativna, obstojna, varna in enostavna za vzdrževanje. Kovinska okna so najpogosteje izdelana iz aluminija, so dobro toplotno izolativna in primerna predvsem za zasteklitev večjih odprtin, ker so stabilna in varna. Lahko so tudi avtomatizirana in tako idealna za inteligentne hiše.

S področja energetske učinkovitosti moramo pri nakupu oken od prodajalca (ta pa od proizvajalca) zahtevati okna z nizkoemisijsko zasteklitvijo in s plinskim polnjenjem; v primeru kovinskih okvirov morajo ta imeti prekinjen toplotni most, okno pa mora imeti tudi potrdilo o ustreznosti glede zračne prepustnosti, vodotesnosti in toplotne prehodnosti.
V pomoč pri nakupu je lahko Znak kakovosti v graditeljstvu (ZKG) za okna, sicer neobvezni certifikacijski znak, ki označuje tista okna, ki izpolnjujejo zahteve glede kakovosti (toplotna prehodnost, zračna prepustnost, vodotesnost, trajnost, trdnost), proizvajalec oz. izvajalec pa zahteve glede zagotavljanja kakovosti v razvojno-tehnološkem procesu ter poslovne odličnosti.
Z dnem 1. 12. 2010 je postal obvezen harmoniziran standard za okna in vrata: SIST EN 14351-1:2006+A1:2010 (Standard za proizvod, zahtevane lastnosti - 1. del: Okna in (vhodna) vrata brez določenih lastnosti požarne odpornosti in dimnotesnosti, vendar z vključeno odpornostjo strešnih oken proti požaru z zunanje strani).

Od tega dne dalje velja, da morajo biti vsa okna in vrata (lesena, PVC ali kovinska), ki so prvič dana v promet v Sloveniji oziroma EU in ki sodijo v področje uporabe EN 14351-1, opremljena s CE oznako z informacijami o proizvodu, proizvajalec pa je zanj pred tem izdal ES Izjavo o skladnosti. CE je kratica za »Communautes Europeennes« (Evropski komite), s katero proizvajalec izjavlja, da je proizvod odobren za prodajo na tržišču EU in da izpolnjuje bistvene zahteve za varnost, zdravje in varovanje okolja, ki jih določa evropska regulativa. Za področje oken in vrat je bistvena evropska smernica s področja gradbenih proizvodov, ki jo uresničujejo nacionalni zakoni posameznih članic.

Izračun prihranka zamenjave oken

Stara okna

Letna potrebna toplota za ogrevanje Qnh = 16.327 kWh (caa. 1.630 litrov ELKO)
Toplotna prehodnost stavbnega pohištva pred menjavo U = 2,5 (W/m2K)

Nova okna

Letna potrebna toplota za ogrevanje Qnh = 13.345 kWh (caa. 1.330 litrov ELKO)
Toplotna prehodnost novega stavbnega pohištva U = 1,1 (W/m2K)
Iz zgornjih podatkov, kjer so prikazane izračunane vrednosti toplotnih karakteristik stanovanjske hiše iz elaborata gradbene fizike, lahko ugotovimo, da se poraba toplote za ogrevanje objekta po menjavi oken zniža iz 16,3 na 13,3 oz. za 3,0 MWh. V procentih to pomeni 18 % znižanje letne potrebne toplote za ogrevanje objekta.

 

Energetsko učinkovita okna

Na račun nekakovostnih oken lahko izgubljamo velike količine toplotne energije. Glavna prednost energetsko učinkovitih oken je zmanjšanje toplotnih izgub in s tem zmanjšana potrebna moč ogrevalnega sistema in s tem nižji stroški.

Energetsko učinkovita okna imajo velik toplotni upor, zmanjšana je nekontrolirana izmenjava zraka, površinska temperatura notranje šipe je večja.

Ko se odločimo za nakup takšnih oken, moramo od prodajalca zahtevati certifikat o ustreznosti izdelka – glede zračne prepustnosti, vodotesnosti, toplotne prehodnosti. Okna, ki izpolnjujejo zahteve glede kakovosti, so označena z Znakom kakovosti v graditeljstvu (ZKG) za okna.