Porównanie drzwi zewnętrznych stalowych, aluminiowych i drewnianych
Każdy kto buduje lub remontuje dom, wcześniej czy później będzie musiał zadać sobie to pytanie:
Jakie wybrać drzwi wejściowe do domu? Drzwi zewnętrzne stalowe, aluminiowe, a może drewniane?
Istnieje wiele stereotypowych i obiegowych przekonań na temat tego, który materiał sprawdza się lepiej, a który gorzej do produkcji drzwi wejściowych. Dlatego warto bez uprzedzeń przyjrzeć się obiektywnym właściwościom poszczególnych materiałów.
Skupmy się na tych, które mają szczególne znaczenie dla prawidłowego funkcjonowania drzwi zewnętrznych.
WSPÓŁCZYNNIK PRZEWODNICTWA CIEPLNEGO (λ) DRZWI ZEWNĘTRZNYCH
Drzwi zewnętrzne powinny dobrze chronić przed ucieczką ciepła. Współczynnik przewodnictwa cieplnego λ określa właściwości izolacyjne danego materiału. Im mniejszy współczynnik λ, tym mniejsza jest ucieczka ciepła.
Zestawienie współczynników przewodnictwa cieplnego dla ościeżnic drzwi zewnętrznych stalowych, aluminiowych i drewnianych
Zdecydowanie najlepszym izolatorem w tym zestawieniu jest drewno, a najgorszym aluminium. Poniżej znajdują się szczegółowe dane.
Współczynnik przewodnictwa cieplnego dla drewna
W poprzek włókien
λ = 0.16 – 0.22
Wzdłuż włókien
λ = 0.30 – 0.40
Współczynnik przewodnictwa cieplnego dla stali
Wartość współczynnika
λ = 17 – 50
Współczynnik przewodnictwa cieplnego dla aluminium
Wartość współczynnika
λ = 160 – 250
Teraz przyjrzyjmy się ościeżnicom wykonanym z tych materiałów.
Współczynnik przewodnictwa cieplnego ościeżnic drzwi aluminiowych
Ze względu na duże przewodnictwo cieplne, profile aluminiowe muszą mieć budowę wielokomorową oraz są w nich stosowane specjalne przekładki termiczne. Znacząco zwiększa to koszt ich wyprodukowania, a mimo tych zabiegów ich izolacja termiczna nadal ustępuje ościeżnicom drewnianym i metalowo – drewnianym.
Współczynnik przewodnictwa cieplnego ościeżnic drzwi stalowo – drewnianych
W przypadku ościeżnic wykonanych ze stali również stosowane są różne rozwiązania technologiczne, które maja na celu poprawę ich izolacyjności. Np. w ofercie MARTOM są dostępne ościeżnice hybrydowe, które mają rdzeń wykonany z drewna klejonego, obłożonego blachą stalową okleinowaną o grubości 1,2mm. Dzięki temu ich izolacja jest na poziomie ościeżnic drewnianych, natomiast stalowa obudowa zwiększa ich wytrzymałość i chroni przed wpływem warunków atmosferycznych.
Budowa ościeżnic dostępnych w ofercie MARTOM
MARTOM ma w swojej ofercie zarówno ościeżnicę drzwi wykonaną z aluminium, jak również stalowo – drewnianą. Przy tej samej szerokości ościeżnicy lepsze parametry termiczne ma stalowo – drewniana.
Ościeżnica drzwi aluminiowa
Ościeżnice aluminiowe MARTOM posiadają przekładki termiczne, a tzw. „ciepła komora” jest dodatkowo wypełniona styropianem.
Ościeżnica drzwi stalowo-drewniana
Ościeżnice stalowo-drewniane MARTOM mają rdzeń z drewna klejonego obłożonego blachą okleinowaną o grubości 1,2 mm.
Współczynnik przewodnictwa cieplnego drzwi
Na koniec przyjrzyjmy się termice skrzydła drzwiowego. Do jego ocieplenia stosowane są materiały takie jak:
Współczynnik przewodnictwa cielnego dla styropianu.
EPS
λ = 0.03 – 0.045
XPS
λ = 0.032 – 0.038
Współczynnik przewodnictwa cielnego dla piany PUR.
EPS
λ = 0.025 – 0.035
Współczynniki λ styropianu i piany PUR są o kilka rzędów wielkości lepsze nić dla drewna, stali i aluminium. Z tego powodu wszystkie nowoczesne drzwi wyposażone są we wsad izolacyjny (bez względu na rodzaj ich poszycia).
Dużo większy wpływ na izolację drzwi ma grubość materiału izolacyjnego (grubość skrzydła) niż materiał jego poszycia.
Przekroje skrzydeł drzwi z poszyciem drewnianym, aluminiowym oraz stalowym
Poszycie drewniane
Poszycie aluminiowe
Poszycie stalowe
Wnioski
Termika ościeżnic aluminiowych jest relatywnie najsłabsza, natomiast termika skrzydeł jest zbliżona bez względu na materiał, z którego jest wykonane poszycie.
WSPÓŁCZYNNIK ROZSZERZALNOŚCI LINIOWEJ (α)
Drzwi (podobnie jak wszystkie materiały) pod wpływem temperatury rozszerzają się i kurczą.
Powierzchnia ciemnych drzwi w upalny dzień może się nagrzać nawet do 70oC. W zimie temperatura może spaść do -30oC. Śmiało można założyć, że maksymalna amplituda roczna temperatur wynosi 100oC.
Czasami dochodzi do szoków termicznych np. gdy w upalny dzień nadejdzie burza z gradem. Coraz częściej domy wyposażone są w klimatyzację. W ciepły dzień różnica temperatur na powierzchni skrzydła od zewnątrz i od wewnątrz wynosi nawet 40oC. Materiał od zewnątrz rozszerza się w dużo większym stopniu niż od środka i skrzydło ma tendencję do wygięcia się w tzw. banan.
Prowadzi to do problemów z zamykaniem i otwieraniem zamków, może spowodować trwałe rozszczelnienie drzwi, a w skrajnych przypadkach może uniemożliwić ich otwarcie lub zamknięcie.
Zestawienie współczynników rozszerzalności liniowej (α) dla drewna, stali oraz aluminium
Wartość ΔL określa, o ile zmieni się długość 2m elementu przy różnicy temperatur 100oC.
Wartość współczynników α oraz ΔL dla drewna.
α = 4
ΔL = 0.8 mm
Wartość współczynników α oraz ΔL dla stali.
α = 12
ΔL = 2.4 mm
Wartość współczynników α oraz ΔL dla aluminium.
α = 24
ΔL = 4.8 mm
Z porównania wynika, że najbardziej stabilnym termicznie materiałem jest drewno, a najmniej aluminium.
Ościeżnica i skrzydło aluminiowe w ciągu roku może się odkształcić nawet o ponad 4 cm. Z tego względu w drzwiach aluminiowych konieczne jest stosowanie zabiegów technologicznych, które mają na celu ograniczenie skutków rozszerzalności termicznej.
Bardzo ważne jest również zastosowanie odpowiedniego luzu montażowego, który umożliwi swobodną pracę drzwi. W celu ograniczenia problemów z rozszerzalnością termiczną drzwi, wszyscy producenci zalecają, aby chronić je przed bezpośrednim działaniem słońca.
Wskazane jest, aby drzwi posiadały odpowiednie zadaszenie lub były umieszczone w podcieniu. W szczególności dotyczy to drzwi o ciemnych kolorach.
Ochrona powierzchni drzwi przed bezpośrednim działaniem ultrafioletu przyczyni się również do wydłużenia ich żywotności i chroni przed płowieniem kolorów.
SZTYWNOŚĆ, CZYLI MODUŁ YOUNGA (E)
Nawet najgrubsze i najcieplejsze drzwi tracą swoje wszystkie zalety izolacyjne, gdy następuje utrata szczelności związana z wygięciem skrzydła lub ościeżnicy. Dlatego niezwykle ważna jest sztywność użytych materiałów. Moduł Younga określa przy jakich naprężeniach nastąpi odkształcenie danego elementu. Im większy moduł Younga, tym materiał ma większą odporność.
Zestawienie modułów Younga dla drewna, stali i aluminium
Moduł Younga dla drewna
E = 9 – 13 GPa
Moduł Younga dla stali
E = 210 GPa
Moduł Younga dla aluminium
E = 70 GPa
Z zestawienia wynika, że stal ma trzykrotnie większą sztywność niż aluminium i dwudziestokrotnie większą niż drewno. Wyobraźmy sobie dwoje drzwi, z których jedno ma poszycie skrzydła z blachy aluminiowej, a drugie ze stalowej. Grubość obu blach jest taka sama.
Czasami podczas użytkowania drzwi zdarza się, że zostaną one uderzone jakimś przedmiotem co może spowodować wgniecenie blachy. W przypadku skrzydła z poszyciem stalowym do powstania wgniecenia potrzebna jest trzy razy większa siła uderzenia.
Bardzo ważna zaletą stali jest również jej wytrzymałość i twardość. Dzięki temu elementy wkręcane do stali są osadzone stabilnie i trwale. Aluminium jest materiałem relatywnie miękkim, przez co ryzyko „zerwania” gwintu jest znacznie większe.
Ma to szczególne znaczenie w przypadku zawiasów, które po otwarciu skrzydła przenoszą bardzo duże obciążenia (skrzydło może ważyć nawet 70kg). Niestabilne osadzenie zawiasów jest przyczyną tzw. opadania skrzydła i w dłuższej perspektywie może doprowadzić uszkodzenia zamków.
Spośród omawianych materiałów stal posiada również największą odporność na działanie ognia. W połączeniu z najlepszymi właściwościami mechanicznymi stal jest doskonałym materiałem do produkcji drzwi antywłamaniowych i przeciwpożarowych.
GĘSTOŚĆ WŁAŚCIWA (ρ)
Ciężar skrzydła wpływa na trwałość drzwi. Ciężkie skrzydło przekłada się na obciążenie zawiasów co skraca ich żywotność.
Gęstość właściwa drewna, stali i aluminium
Gęstość właściwa drewna
ρ = 0,5 g/cm3
Gęstość właściwa stali
ρ = 7,8 g/cm3
Gęstość właściwa aluminium
ρ = 2,7 g/cm3
Stal jest prawie trzy razy cięższa od aluminium i 15 razy cięższa od drewna. Wziąwszy jednak pod uwagę trzy razy lepszy moduł Younga, w celu osiągnięcia tej samej sztywności, element aluminiowy musi być trzy razy grubszy.
W kontekście ciężaru bardzo dobrym rozwiązaniem są stosowane przez MARTOM rozwiązania hybrydowe czyli połączenie drewna ze stalą.
ODPORNOŚĆ NA WARUNKI ATMOSFERYCZNE
W przypadku drzwi zewnętrznych odporność na warunki atmosferyczne takie jak wilgoć, ultrafiolet i czynniki biologiczne ma kluczowe znaczenie.
Zestawienie odporności drewna, stali i aluminium na warunki zewnętrzne
Do produkcji drzwi MARTOM używana jest blacha ocynkowana laminowana najwyższej jakości okleiną z PCV. Z tego względu posiada ona znakomitą odporność na korozję.
Zestawienia jasno pokazuje, że najwięcej zagrożeń związanych z działaniem warunków atmosferycznych dotyczy drewna. Z tego względu drzwi drewniane wymagają kłopotliwej i kosztownej konserwacji.
Naturalność i ekologia
Wrażliwość ekologiczna klientów w ostatnich latach bardzo rośnie. Mają oni często przekonanie, że drzwi drewniane są najbardziej ekologiczne i naturalne.
Jeżeli zrobilibyśmy bilans ekologiczny poszczególnych kategorii drzwi to okaże się jednak, że jest zupełnie na odwrót.
Żeby pozyskać drewno konieczne jest ścięcie drzew, bardzo energochłonny jest również proces suszenia drewna. Dodatkowo na każdym etapie produkcji drzwi drewnianych stosowana jest chemia w postaci impregnatów, klejów i lakierów.
W odróżnieniu od drzwi z drewna klejonego, w przypadku aluminium i stali możliwy jest, proces recyklingu.
Design
Wzornictwo drzwi zewnętrznych stalowych starej generacji wyraźnie odstawało od drzwi drewnianych czy aluminiowych.
Rozwój technologii hybrydowych umożliwił jednak bardzo duży postęp również w zakresie wzornictwa.
Obecnie design drzwi zewnętrznych stalowych nie ustępuje innym technologiom, a często nawet je przewyższa.
Dla przykładu
MARTOM zaprojektował kolekcje, których wzornictwo nie jest możliwe do osiągnięcia w technologii aluminiowej.
Podsumowanie
Każdy z materiałów stosowanych do produkcji drzwi posiada swoje mocne i słabe strony. Często klienci są przekonani, że technicznie najlepszym rozwiązanie jest aluminium, które zdobyło dużą popularność w bogatych krajach zachodnich. Obiektywna analiza pokazuje, że również ten materiał posiada szereg wad.
Z tego względu MARTOM rozwija swoją autorską technologię hybrydową. Polega na inteligentnym łączeniu materiałów takich jak drewno, aluminium, stal, piana PUR oraz tworzywo nowej generacji ABS zbrojone włóknem szklanym. Pozwala to wykorzystać ich mocne strony i wyeliminować wady.
Z każdego materiału można zrobić drzwi bardzo dobre oraz bardzo słabe. Dlatego warto przed podjęciem decyzji porównać obiektywne parametry zamieszczone w deklaracji technicznej, zapoznać się z budową produktu oraz z reputacją producenta.
Warto również zwrócić uwagę na jeden ważny aspekt. Technologia hybrydowa drzwi stalowych wyróżnia się najniższym kosztem wytworzenia. Oznacza to, że wysokiej jakości drzwi hybrydowe o tych samych parametrach technicznych, a często lepszych, będą zdecydowanie tańsze od swoich odpowiedników wykonanych z aluminium lub drewna.
Chcesz dowiedzieć się więcej o różnych materiałach stosowanych do produkcji drzwi zewnętrznych? Sprawdź nasze pozostałe wpisy:
1. Wykorzystanie aluminium w produkcji drzwi zewnętrznych
