Rakennuksen vaippa

    A) Lämmönläpäisykerroin

     

    Lämmönläpäisykerroin eli U-arvo on lämmön siirtymä (watteina) rakennusosan neliömetrin suuruisen alueen läpi jaettuna rakennusosan sisä- ja ulkopuolen lämpötilaerolla.

    Kun kahden järjestelmän lämpötila on sama, vallitsee terminen tasapainotila eikä lämpöä siirry. Kun lämpötilat ovat erilaiset, ilma pyrkii siirtymään korkeasta lämpötilasta matalampaan, kunnes terminen tasapainotila on saavutettu. Rakennuksessa lämpö voi siirtyä johtumisen, konvektion tai säteilyn kautta. Siksi lämmöneristyksen suunnittelussa otetaan huomioon kaikki lämmön siirtymisen osa-alueet.

    Johtuminen rakennusosien kautta ja ilmavuodot ovat suurimmat rakennusten lämpöhäviön aiheuttajat.

    Mineraalivillatuotteiden lämmönjohtavuus on neljän tekijän summa:

    • lämmön johtuminen kivivillakuitujen välisen liikkumattoman ilman kautta
    • lämmön johtuminen kuitujen kautta 
    • ilman liikkeen aiheuttama luonnollinen ja/tai pakotettu konvektio kivivillassa
    • lämpösäteily 

     

    • Kevyessä villassa on paljon tilaa säteilylle ja ilman liikkeelle.
    • Eristeen tiheyden lisääminen vähentää konvektiota eristeen läpi ja erityisesti säteilyä villassa.
    • Eristeen tiheyden lisääminen lisää lämmön johtumista kuitujen kautta, mutta se on melko vähäistä

    Thermal transmittance of heat

    • Lämmön johtuminen lisääntyy keskilämpötilan nousun 
    • Keskilämpötilan nousun myötä eristeen optimaalinen tiheys

     

    Kaikilla rakennusmateriaaleilla on oma lämmönjohtavuusarvonsa, jonka yksikkö on W/mK. Mitä pienempi materiaalin lämmönjohtavuusarvo on, sitä paremmat ovat eristysominaisuudet.

     

    Materiaali Lämmönjohtavuus, W/mK
    kupari
    alumiini
    teräs
    vesi
    puu
    kivivilla
    ilma
    401
    237
    60.5
    0.613
    0.04–0.4
    0.036
    0.0263

    Taulukko: Joidenkin materiaalien lämmönjohtavuus huoneenlämmössä 

     

      

    Lämmönjohtavuus eli lambda-arvo (λ) ilmaisee lämpömäärän, joka stationääritilassa (= jatkuvuustilassa) läpäisee aikayksikössä pintayksikön suuruisen ja pituusyksikön paksuisen materiaalin, kun materiaalikerroksen eri puolten välillä on yksikön suuruinen lämpötilaero.

     
    Materiaalin lämmönjohtavuutta mitataan EN-standardien avulla. Lämmönjohtavuus on eristemateriaalin ylivoimaisesti tärkein ominaisuus. Kivivilla sisältää liikkumatonta ilmaa jopa 95–98 % tilavuudesta, ja siksi kivivilla on erinomainen eriste. Rakennuseristeiden lämmönjohtavuus ilmoitetaan raja-arvona, johon verrattuna 90 % mitatuista lambda-arvoista on vähintään 90 % raja-arvosta. Tästä tulee nimitys lambda 90/90. Kaikkien yhtenäisten eurooppalaisten standardien mukaisesti valmistettujen lämpöeristeiden lambda-arvo mitataan ja ilmoitetaan samalla menetelmällä.

    Materiaalin lämmönvastus (R) ja rakennusosan lämmönläpäisy (U) voidaan laskea materiaalien paksuuden ja lämmönjohtavuusarvojen avulla.

    Lämmönvastus (R-arvo)

     
    Materiaalin lämmönvastus saadaan jakamalla metreinä ilmoitettu paksuus (d) lämmönjohtavuudella (λ), jonka yksikkö on W/mk:
     

    Thermal resistance R-value

    Lämmönvastuksen yksikkö on m2 K/W. Mitä suurempi arvo on, sitä tehokkaampi eriste. Lämmönvastus vaihtelee materiaalin tyypin, tiheyden ja huokosrakenteen sekä kosteuspitoisuuden ja lämpötilaerojen mukaan.

    Pintavastus

     
    Pintavastus ilmoittaa materiaalin pinnan ominaisen vastuksen ilmavirralle. Se ei riipu materiaalin mitoista. Ilmavastus heikkenee, jos rakenneosan pinnalla on ohut kerros jokseenkin liikkumatonta ilmaa. Se vastustaa lämmön virtausta, ja lämpötila laskee ilmakerroksessa. Pintalämpötila vaihtelee lämmön siirtymistavan mukaan.

    • Rse = ulkopuolinen pintavastus (liikkuva ilma)
    • Rsi = sisäpuolinen pintavastus (liikkumaton ilma)

    Kun lasketaan useasta materiaalista koostuvan rakenneosan kokonais-R-arvo, on laskettava kaikkien komponenttien sisä- ja ulkopintojen R-arvot.
    Rtotal = Rse + R1 + R2 + R3 + Rsi

    Lämmönläpäisy (U-arvo)

    Lämmönläpäisykerroin (U-arvo) ilmoittaa, miten paljon lämpöä voi jatkuvuustilassa päästä läpi rakenneosasta, jonka materiaali, ilmavälit ym. ovat tietyn paksuiset.

    U-arvo ilmoittaa lämpömäärän, joka läpäisee aikayksikössä pintayksikön suuruisen rakenneosan, kun lämpötilaero rakenneosan eri puolilla olevien ilmatilojen välillä on yksikön suuruinen.

    Arvo on rakenneosan kaikkien materiaalien ja sisä- ja ulkopuolen pintojen lämmönvastusten (R) summan käänteisluku.

    Suunnitelman U-arvoja verrataan tavoitteena olevan energiatehokkuusluokan arvoihin tai paikallisten rakennusmääräysten edellyttämiin vähimmäisarvoihin.

    Thermal transmittance value

    Yksikkö on W / m2 K.

    Runkorakentamisessa lämmön johtuminen rungon osien kautta aiheuttaa merkittävän osan rakennuksen lämpöhäviöstä. Runko-osien lämmönvastus on pienempi kuin eristeen (kylmäsillat).

    Rakennuksen lämmönvastusta voidaan parantaa vähentämällä rungon osien kautta muodostuvien kylmäsiltojen vaikutusta. U-arvon korjaus ei ole tarpeen, jos

    • seinä ulottuu tyhjän ilmavälin poikki
    • seinä on muuratun kerroksen ja puisen koolingin välissä
    • kiinnikkeen tai sen osan lämmönjohtavuus on alle 1 W/(mK)

     

    Thermal transmittance u value

     
    U-arvojen analyysissa kylmäsiltojen vaikutus on otettava huomioon erityisesti siksi, että lämpöeristyksen lisääminen lisää myös kylmäsiltojen suhteellista vaikutusta. Kylmäsiltoja voidaan vähentää merkittävästi optimoimalla rakennuselementtien mitat ja suunnittelemalla liitokset huolellisesti.

    Suunnitteluvaiheessa on arvioitava myös nurkkien ja ikkunalautojen kaltaisten geometristen kylmäsiltojen vaikutukset. Kantavat osat optimoimalla voidaan runkorakenteiden määrää vähentää ja siten välttää kylmäsiltojen muodostuminen.

    U-arvo lasketaan standardin mukaisesti (esimerkiksi EU:ssa EN ISO 6946). Standardissa esitetään seuraavat U-arvon laskentaan vaikuttavat tiedot:
     
    • pintavastukset (väri, tuulen nopeus, tasosta poikkeavat pinnat)
    • tuuletettujen ja tuulettamattomien ilmakerrosten lämmönvastus (konvektiovaikutus)
    • kokonaislämmönvastuksen laskeminen homogeenisille, epähomogeenisille (vastuksen Rmax-yläraja ja Rmin-alaraja) ja viistetyille kerroksille
    • Korjaukset (ΔU) → ilmavälit ΔUg + mekaaniset kiinnikkeet ΔUf + käännetyt kattorakenteet ΔUr
    Passiivitaloissa voidaan käyttää erilaisia rakenteellisia ratkaisuja. Pienen lämmönkulutuksen varmistamiseksi lämpöeristyksen on kuitenkin aina oltava selvästi tavallista parempi. Seuraavassa esitetään kokonaislämmönläpäisykertoimen ohjeellisia tavoitearvoja ulkovaipan eri osissa:
    • ulkoseinä 0,07–0,1 W/m2K
    • alapohja 0,08–0,1 W/m2K
    • ulkokatto 0,06–0,09 W/m2K
    • ikkuna 0,7–0,9 W/m2K
    • kiinteä ikkuna 0,6–0,8 W/m2
    • ulko-ovi 0,4–0,7 W/m2K
     

    Lämpöhäviö 

    Lämpöhäviö tietyn rakenteen läpi lasketaan kertomalla rakenneosan pinta-ala sen U-arvolla ja kertomalla saatu tulos sisä- ja ulkopuolen välisellä lämpötilaerolla (jota yleensä kuvaa kreikkalainen delta-kirjain).

    Q = A*U*(Tsisä - Tulko )*h tai Q = A*U*ΔT*h 

    Jos rakenneosa koostuu eri materiaaleista (esimerkiksi seinä, jossa on ikkunoita ja ovi), kaikille osille lasketaan erikseen lämpöhäviö. Kokonaislämpöhäviö saadaan laskemalla nämä tulokset yhteen.

     
    Qseinä = Qyhtenäinen seinä + Qikkunat + Qovi
     

    Mitä suurempi on lämpötilaero, sitä suurempi on gradientti (lämmönvirtauksen aiheuttava voima) ja sitä suurempi lämpöhäviö on mahdollinen.

    Passiivitaloissa energiaa säästyy sitä enemmän, mitä paksumpia ovat eristekerrokset.  

    • Seinärakenteen paksuus voi olla 400–600 mm rakenteellisesta ratkaisusta ja materiaaleista riippuen.
    • Ulkokattojen eristäminen on muihin rakenteisiin verrattuna helpompaa, ja niissä eristeen paksuus voi olla jopa 700 mm.
    • Tuulettuvien lattioiden eristekerros voi olla 500 mm paksu, mutta maanvaraisissa rakenteissa routasuojauksen tarve määrää lattioiden turvallisen lämpöeristyksen paksuuden.

    Suomessa on kokemusta 250–300 mm:n paksuisista maanvaraisten lattioiden lämpöeristeistä. Nykyisissä routasuojausohjeissa hyväksytään vielä 200 mm:n paksuinen eristys. Perustusten jäätymisriski riippuu tontista ja maaperästä. Hyvin eristetyn lattian lämpöhäviö on niin pieni, että sillä ei estetä maan jäätymistä perustusten alla. Matalaperustuksiin tarvitaan erikseen suunniteltu routasuojaus.

    Perustusten routasuojaus perustuu yleensä perustusten routaeristykseen ja maanvaraisen alapohjan lämpöhäviöön. Passiivitalon alapohjan lämpöeristys on niin tehokas, että alapohjan lämpöhäviöstä ei ole apua routasuojauksessa. Jäätymisriski on arvioitava tontin maaperää tutkimalla, ja perustusten routasuojaus on mitoitettava sen mukaisesti.

    Puhallusvillan painuman aiheuttama lämpöhäviö

    Puhalluseriste on paikan päällä valmistettava tuote. Se koostuu rakeisesta mineraalivillasta, joka puhalletaan koneellisesti yläpohjaan.

    Puhalluseristeellä on taipumus painua kasaan ajan myötä. Painuma ei saa ylittää ohjearvoja. Painumista aiheutuu värähtelystä sekä lämpötilan ja kosteuden muutoksista vuodenaikojen vaihtuessa.

    Eristeen painumisen vaikutus esitetään oheisessa kuvassa. Painumisesta voi aiheutua yläpohjan eristeeseen ilmavälejä, jolloin kylmä ilma pääsee rakenteisiin ja kosteuden tiivistymisen riski kasvaa.

    Pitkä kokemus on osoittanut, että PAROC-kivivilla painuu kokoon noin 2–3 prosenttia. Siten kivivillaeristeen painumisesta ei aiheudu mitään haittoja ullakoille. Parocin valtuuttamat puhallusurakoitsijat asentavat aina viisi prosenttia edellytettyä paksumman eristekerroksen.
     

     

    B) Ilmatiiviys

    Ilman liikkuminen rakennuksen vaipassa aiheutuu ulko- ja sisäpuolen välisestä lämpötila- tai paine-erosta. Aiheuttajina ovat seuraavat ilmiöt:

    Air tightness
     
     
    1. Tuuli. Tuulen paine aiheuttaa ilmavuotoa ikkunoiden kautta. Tuuli puskee kylmää ilmaa sisään tuulenpuoleisista raoista ja lämmintä ilmaa ulos muualta rakenteesta.
    2. Savupiippuilmiö. Rakennus toimii savupiipun tavoin: lämmin ilma nousee ylöspäin ja voi karata ulos rakennuksen yläosista. Kylmää ilmaa virtaa tilalle lattioiden ja pohjalautojen kautta.
    3. Tuuletus. Mekaanisissa ja passiivisissa ilmanvaihtojärjestelmissä vaihdetaan sisäilmaa raikkaampaan ulkoilmaan. Paineistetuissa järjestelmissä ilmaa puhalletaan rakennukseen sisään. Paineistamattomissa järjestelmissä puhalletaan ilmaa ulos ja tasapainotetuissa järjestelmissä ilmaa työnnetään sisään ja ulos yhtä paljon. 
     
    Ilman liikkumisen hallinta rakennuksen vaipan sisällä on erittäin tärkeää lämpöhäviön vähentämiseksi ja kosteuden kertymisen estämiseksi. Poistuva ilma vie mukanaan ulos sekä lämpöä että kosteutta (vesihöyryä). Ilman mukana kulkeutuva vesihöyry voi tiivistyä rakennuksen vaipan sisälle. Se aiheuttaa eniten rakennusten rakenteellisia vikoja. 

    ‏Rakennuksen vaipan ilmatiiveys voidaan mitata standardoidulla painekokeella EN 13829. Rakennukseen kohdistetaan 50 Pa:n ylipaine ja ilmanvaihto mitataan. Ilmavuotoluku saa olla enintään 1/tunti.
    Seuraavassa esitetään erilaisten rakennusten tyypillisiä ilmavuotolukuja:  
         
    • passiivitalo n50 = 0,6 
    • tiivis rakennus n50 = 1
    • uudet rakennukset (Suomi) n50 = 3–4
    • normaali tiiveys n50 = 5...10 (tyypillinen vanha suomalainen talo)
    • vuotava rakenne n50 = 15

     
    Ilmatiiveysvaatimus on huomattavasti tätä tiukempi, ja passiivitalolta edellytetystä tiiveydestä (< 0,6 1/h) on tulossa yleinen käytäntö. Ilmansulkukerroksen on oltava yhtenäinen ulkovaipan koko alueella.

    • Ilman- ja höyrynsulku estää ilmaa ja vesihöyryä pääsemästä vaipan läpi. Se sijoitetaan aina vaipan sisäpuolelle.
    • Tuulensuoja vaipan ulkopuolella suojaa lämmöneristyskerrosta ulkoilman kylmiltä ilmavirtauksilta sekä vaippaa sateelta ja lumelta. 

     
    Ilman-/höyrynsulku
     
    Ilman- /höyrynsulku sijoitetaan sisäseinälevyn taakse. Höyrynsulku voidaan suojata 45–70 mm:n paksuisella lämmöneristekerroksella, joka sijoitetaan heti sisäseinälevyn taakse. Höyrynsulku estää ilman ja kosteuden pääsyn rakenteeseen. On tärkeää varmistaa, että höyrynsulku on yhtenäinen ja tiivis kaikkien asennusten läpivientien ympäriltä.

    Ilman-/höyrynsulkumateriaalin ilmanläpäisevyyden on oltava alle 3 x 10-6 m3 / m2 s Pa. Jos käytetään höyrynsulkumuovia, liitoskohtien limityksen on oltava riittävän leveä ja työn toteutusjärjestys on suunniteltava huolellisesti, niin että limitys tehdään myös esimerkiksi ulkoseiniin liittyvien väliseinien liittymäkohdissa. Limitys sijoitetaan puristuksiin kahden kiinteän rakenteen väliin.
     
     

    Tuulensuoja

    Tuulensuoja sijoitetaan ulkoverhouksen taakse. Se on tarpeen, koska ulkovuoraus ei useinkaan ole ilmatiivis. Tuulensuoja estää tuulta puhaltamasta eristeen läpi tai ympäri. Tuulensuojan on oltava tuulenpitävä, mutta sen on läpäistävä mahdollisesti sisältä tuleva kosteus. Tuulensuojan tiiveyden on oltava vähintään viisi kertaa pienempi kuin sisäpuolella olevan ilman-/höyrynsulun vastaava tiiveys.

    Energiatehokkaiden rakennusten tuulensuojavaatimukset ovat samat kuin normirakennuksella. Tuulensuojauksen tehokkuus vaikuttaa kuitenkin merkittävästi rakennuksen energiatehokkuuteen.

    Rakennusmääräysten ohjeesta löytyy suositusarvo tuulensuojan ilmanläpäisevyydelle. Suomessa tuulensuojan maksimi ilmanläpäisevyys on < 10 x 10-6 m3 / m2 s Pa. 

     Normitalo(ohjearvot)
     

    Matalaenergia-talo

    (ohjearvot)

     

    Parocin passiivitalo-konsepti

    (ohjearvot)

     
     U-arvo, W/m2K Eristeen paksuus
     U-arvo W/m2K Eristeen paksuus
    U-arvo W/m2K Eristeen paksuus
     Yläpohjan eristys
     0,15 260 - 310 mm   0,08 - 0,12 300 - 400 mm   0,06 - 0,09  > 450 mm
    Ulkoseinä
     0,24 150 - 175 mm  0,13 - 0,15  230 - 300 mm  0,07 - 0,10  > 300 mm 
    Lattia
     0,20  100 - 150 mm 0,13 - 0,17 150 - 250 mm  0,08 - 0,10  > 300 mm 
     Ikkunat
     1,4   1,0 - 1,3    0,7 - 0,9   
     Asennetut ikkunat
            0,6 - 0.8   
     Ovet
     1,4   0,9 - 1,2    0,4 - 0,7   
     Ilmatiiveys
     < 4   < 1    < 0,6   
     Ilmanvaihdon vuotuinen lämmön talteenotto
     30 %   > 60%    > 75%   
     

    Kivivillaeristeen tiheyden vaikutus ilmanläpäisevyyteen

    Mineraalivillan eristyskyky perustuu kuitujen välissä paikoillaan pysyvään ilmaan. Eristekerroksen ilman liikkuminen heikentää eristyskykyä. Kun eristeen tiheys kasvaa, ilman liikkuminen vähenee ja eristyskyky paranee. Mitä pienempi on tiheys, sitä parempi tuulensuoja tarvitaan.
     
     

     

    C) Kosteus

    Kun halutaan rakentaa pohjoisen ilmaston kestäviä taloja, on tärkeää torjua kosteuden kaikkia olomuotoja (kiinteä, nestemäinen ja kaasumainen).

    Kosteus pääsee rakennukseen ja poistuu sieltä neljän perusmekanismin kautta: 

        • sade (tuulisuojaus) 
        • ilmavuoto (ilmansulku) 
        • diffuusio 
        • kapillaari-ilmiö maasta 

     

     

     

     

    Vesihöyryä vapautuu sisäilmaan normaalin asumisen yhteydessä (katso oheinen taulukko). Tavanomaisiin kotiaskareisiin saattaa liittyä melkoisia määriä vettä.

    Vesihöyryn lähde
    (keskimääräinen kotitalous päivässä)
    Vettä muodostuu noin
    (litraa päivässä)
     4/5 asukkaista nukkuu:  1,5
     2 asukkaan päivittäiset toiminnot:  1,6
     lattioiden pesu ym.  0,2
     ruuanlaitto  8,5
     ruuanlaitto  2,6
     suihku  0,5
     kasvit/lemmikit  0,2–0,5 (5 kasvia tai yksi koira)

    Suhteellinen kosteus

    Ilmassa on vesihöyryä yleensä vähemmän kuin ilman kyllästämiseen tarvitaan. Suhteellinen kosteus tarkoittaa, miten monta prosenttia ilmankosteus on kylläisyystasosta. Se lasketaan yleensä suhteessa kylläisen höyryn tiheyteen.  

    relative humidity

     Relative humidity function

    Yleisin höyryntiheyden yksikkö on g/m3.

    Jos esimerkiksi todellinen höyryntiheys on 10 g/m3 20 °C:n lämpötilassa verrattuna höyryn kylläisyystiheyteen 17,3 g/m3 samassa lämpötilassa, suhteellinen kosteus on

    relative humidity

     

     

    Suhteellinen kosteus (RH 40 %) tarkoittaa, että tietyssä lämpötilassa ilmassa on kosteutta 40 prosenttia maksimikosteudesta:

     

    Kastepiste

    Kastepiste on lämpötila, jossa vesihöyry muuttuu nestemäiseksi vedeksi. Tämä on lämpötilojen ja ilman kosteuspitoisuuden funktio.

    Jos kastepiste on 10 ⁰C, nestemäistä vettä muodostuu tilassa kaikille pinnoille, joiden lämpötila laskee kastepisteen alapuolelle. Tämän kondensoitumisen estämiseksi voidaan joko nostaa pintojen lämpötilaa tai pienentää suhteellista kosteutta.

    Vesihöyry tiivistyy toiselle pinnalle ainoastaan silloin, kun kyseisen pinnan lämpötila on kastepistettä alempi tai kun on saavutettu ilman vesihöyrytasapaino.

    Vesihöyryn ja kosteuden aiheuttamia vaurioita on helpointa torjua vähentämällä kosteuden muodostumista.

     

    Diffuusio

    Diffuusiota ilmenee höyrynpaineen erojen seurauksena. Nämä erot puolestaan aiheutuvat kahden kohteen vesihöyrypitoisuuden välisistä eroista. Lämmityskaudella tämä höyryn liike kuljettaa vesihöyryä rakennuksen vaipan läpi, missä se voi tiivistyä kylmille pinnoille. Höyrynsulkuja käytetään vaipan sisäpuolella estämään kosteuden etenemistä.

    Kaikki materiaalit päästävät läpi jonkin verran vesihöyryä. Kosteuden tiivistymistä ei yleensä esiinny, jos höyrynsulun ulkopuolella on kaksi kolmasosaa seinän eristysarvosta. Pohjoisimmilla alueilla saattaa kuitenkin olla tarpeen, että höyrynsulun ulkopuolella on jopa 80 prosenttia eristysarvosta

    Kapillaarikosteus

    Kapillaarisuus tarkoittaa nesteen kykyä virrata kapeassa tilassa ilman ulkoisen voiman (kuten painovoiman) apua ja voimaan nähden vastakkaiseen suuntaan. Tämä ilmiö esiintyy esimerkiksi maaperässä.

    Samalla tavalla kuin vesi nousee putkessa ylöspäin painovoimaa vastaan, vesi nousee ylöspäin maaperän huokosissa tai maaperän hiukkasten välisessä tilassa. Veden nousukorkeus riippuu huokosten koosta. 

    Kapillaari-ilmiötä esiintyy yleisesti perustuksen anturassa (kapillaarinousu) ja ulkovuorauksen takana (kapillaari-imu). Kapillaarisuutta voidaan estää tukkimalla huokoset tai suurentamalla niitä riittävästi. Kivivilla ei ole hygroskooppista, ja se myös katkaisee maaperän ja perustuksen välisen kapillaari-ilmiön.

    Vinkkejä kosteussuojatun vaipan suunnitteluun

    - Tasapainota kastuminen, kuivuminen ja kosteuden varastoituminen

    Käytännön ohjeita
    - Huolehdi sadeveden hallinnasta rakennuksen julkisivuliittymissä.
    - Asenna yhtenäiset ilman-/höyrynsulut.
    - Torju kondensoitumista eristeiden avulla.
    - Huolehdi, että normaali ja satunnainen kosteus pääsee kuivumaan. Varo kuivumista hidastavia tekijöitä.

    Myös rakenteiden kuivumiskyky on otettava huomioon. Rakennus on suunniteltava niin, että rakenteisiin sitoutunut kosteus pääsee kuivumaan. Rakennusta on suojattava kosteudelta suunnittelemalla pintaveden pois johtaminen ja kapillaarisuuden katkaisu. Näin perustukset pysyvät kuivana. Rakenteiden detaljien suunnittelussa, kuten ikkunoiden alakarmien liitoksissa, on otettava huomioon kaatosateen vaikutukset.

    D) Ikkunat

     

    Ikkunat ovat osa rakennuksen vaippaa, ja niiden kohdalla lämmönläpäisy on voimakkainta. Siksi rakennuksen suunnittelussa on otettava huomioon ikkunoiden tehokkuus, koko ja suunta. Ikkunat keräävät ja menettävät lämpöä seuraavilla tavoilla: suora johtuminen lasin ja ikkunanpuitteiden kautta, auringon lämpösäteily ikkunan läpi rakennukseen ja säteily huoneenlämpöisistä kohteista ulos rakennuksesta sekä ilmavuoto ikkunoiden läpi ja niiden ympäriltä.
    Kokonaislämmönläpäisy eli U-arvo (W/m²K) ilmaisee, paljonko ikkuna johtaa muualta kuin auringosta peräisin olevaa lämpöä. Eurooppalaisissa standardeissa määritetyt U-arvot kuvaavat koko ikkunaa, johon sisältyvät myös puitteiden ja välilistojen materiaalit. Mitä pienempi U-arvo on, sitä energiatehokkaampi ikkuna.

    Ikkunoiden pinta-ala on tyypillisesti 15–20 prosenttia lattiapinta-alasta. Vaikka ikkunat olisivat hyvää matalaenergiatasoa (U-arvo < 0,8 W/m2K), ne eivät saa olla liian korkeita. Hyvätkään ikkunat eivät estä vetoa, jos ne ovat liian korkeita. Asumismukavuuden kannalta ikkunakorkeuden ylärajana pitäisi olla 1,8 metriä. Asumismukavuuden ja ilmatiiveyden varmistamiseksi ikkunoita ei kylmän ilmaston alueilla pitäisi sijoittaa lattian rajaan.

    Ilmavuoto tarkoittaa ilman läpäisyä ikkunan ympärillä sen sisä- ja ulkopuolella vallitsevien ominaispaineiden eron vaikutuksesta. Siihen voidaan vaikuttaa ikkunarakenteen osien välisten liitosten avulla.

    Auringonsäteilyn kokonaisläpäisysuhde eli g-arvo on se suhteellinen osuus ikkunarakenteen ulkopinnalle osuvasta auringon säteilyn tehosta, joka läpäisee ikkunarakenteen suoraan ja/tai absorboituu ja vapautuu sitten lämpönä rakennuksen sisään. Mitä pienempi on g-arvo, sitä vähemmän auringonlämpöä ikkuna läpäisee ja sitä enemmän se varjostaa. Ikkunat joiden g-arvo on suuri, keräävät tehokkaasti auringonlämpöä talviaikaan. Ikkunat, joiden g-arvo on pieni, estävät auringon lämmön pääsyä rakennukseen ja vähentävät jäähdytystarvetta kesäisin. Ikkunan sopiva g-arvo on määritettävä ilmaston, ikkunan suunnan ja ulkopuolisen varjostuksen mukaan.
    Erikoispinnoitetun selektiivilasin pinnalla on läpinäkyvä metalli- tai metallioksidikerros, joka läpäisee ja heijastaa valikoivasti säteilyn eri taajuuksia. Selektiivilasi vähentää lasin läpi tulevaa säteilyä ja parantaa ikkunan lämmöneristyskykyä.

    Ikkunoissa voidaan käyttää täytekaasuja (muita kaasuja kuin ilma, kuten argon, krypton ja ksenon) parantamaan niiden lämmöneristävyyttä. Välilistan materiaalilla on myös suuri merkitys.

    Ikkunan ulkopuolella olevan kosteuden tiivistyminen energiansäästöikkunoiden ulkopinnoille on uusi ilmiö. Kosteus tiivistyy, kun ulkopinnan lämpötila laskee ulkoilman kastepisteen alapuolelle. Lämpötilan lasku johtuu ulossäteilystä kirkkaalle taivaalle. Itse asiassa sama ilmiö esiintyy tavallisissakin ikkunoissa, mutta lämpövuoto rakennuksen sisältä korjaa sen.

    Ikkunoiden aurinkosuojat vähentävät auringon aiheuttamaa lämpökuormaa jopa 60 prosenttia. Lisäksi aurinkosuojaus vähentää kosteuden tiivistymistä ikkunoiden ulkopinnoille pilvettöminä öinä. Kosteus tiivistyy, kun ikkunoiden pinta jäähtyy ulossäteilyn seurauksena. Siten tiivistyminen on myös merkki ikkunan hyvistä lämpöeristysominaisuuksista.