Úpravy otvorových výplní
Okno a zasklení tvoří nedělitelnou součást obvodových plášťů budov. Sklo se uplatňuje nejen jako hmota propouštějící světelné záření, ale jako hmota, která vytváří architekturu budov. A právě z tohoto hlediska je třeba pohlížet obecně na výplně otvorů. Mimo tuto, jistě nepříjemnou vlastnost, mají výplně otvorů ještě další nezastupitelné vlastnosti, které zajišťují:
- přirozené denní osvětlení místností
- oslunění místností
- výměnu vzduchu v místnostech
- výhled do vnějšího prostoru
- architektonický vzhled budovy
Tepelně technické vlastnosti vyplní otvorů
Tepelně technické vlastnosti vyplní otvorů jsou předepsány v ČSN 73 0540:02 ve znění změn platném k 1. 5. 2007. Požadavky na hodnoty součinitelů prostupu tepla výplní otvorů jsou uvedeny v tabulce.
Tabulka: Požadavky na tepelně technické vlastnosti vyplní otvorů pro bytové a občanské stavby
| Předpis | U (W/m2K) |
|
ČSN 73 0540 – požadovaná hodnota - ČSN doporučená hodnota - ČSN střešní okna požadovaná hodnota - ČSN střešní okna doporučená hodnota |
1,70 |
| 1,20 | |
| 1,50 | |
| 1,10 |
Dalším základním požadavkem na tepelně technické vlastnosti výplní otvorů je požadavek na nejnižší vnitřní povrchovou teplotu konstrukce. V zimním období musí konstrukce oken a dveří v prostorech s relativní vlhkostí vnitřního vzduchu ?i ? 60 % vykazovat v každém místě teplotní faktor vnitřního povrchu fRsi , bezrozměrný, podle vztahu:
Požadované hodnoty teplotního faktoru vnitřního povrchu fRsi,N uvádí tabulka.
Tabulka: Požadované hodnoty kritického teplotního faktoru vnitřního povrchu ¦Rsi,cr pro relativní vlhkost vnitřního vzduchu ji = 50%| Konstrukce | Navrhovaná teplota vnitřního vzduchu | Navrhovaná venkovní teplota | ||||
| - 13 | -15 | -17 | -19 | -21 | ||
| Požadovaný kritický teplotní faktor vnitřního povrchu ¦Rsi,cr [-] | ||||||
|
Výplň otvoru podle 4.6 |
20 | 0,675 | 0,693 |
0,710 |
0,725 | 0,738 |
| 20,6 | 0,679 | 0,697 | 0,713 | 0,728 | 0,741 | |
| 21 | 0,682 | 0,700 | 0,715 | 0,730 | 0,742 | |
| 22 | 0,689 | 0,705 | 0,721 | 0,734 | 0,747 | |
|
Ostatní konstrukce |
20 | 0,776 | 0,789 | 0,801 | 0,811 | 0,820 |
| 20,6 | 0,779 | 0,792 | 0,803 | 0,813 | 0,822 | |
| 21 | 0,781 | 0,793 | 0,804 | 0,814 | 0,823 | |
| 22 | 0,786 | 0,798 | 0,808 | 0,817 | 0,826 | |
Se stoupajícími požadavky na snižování energetické náročnosti staveb stoupají i požadavky na kvalitu oken a vnějších dveří. V současné době jsou na našem trhu následující typy výrobků:
- okna a dveře dřevěné z masivního dřeva, kdy okenní rám a rám křídla je vyroben z masivního smrkového či borového dřevěného profilu,
- okna a dveře vyrobené z lepených dřevěných profilů, kdy okenní rám i rám křídla je vyroben z lepených kvalitních jádrových dřev. Touto technologií je minimalizována deformace profilu zejména z důvodů změny vlhkosti dřeva. Tato okna jsou vyráběna pod označením "Eurookna".
- okna dřevěná kombinovaná, kdy vnější část okenního křídla, popř. okenního rámu je obložena profily z hliníku. Nosnou část tvoří dřevěné masivní profily, nebo profily z lepených lamel. Kovové profily chrání dřevěný rám proti působení atmosférických vlivů, tvoří oporu pro těsnění na vnější straně okna a řeší odvodněni dolního vlysu okna. Uvedený výrobek byl využíván převážně pro občanské stavby,
- okna plastová kde okenní rám a profily křídel jsou tvořeny komůrkovými plastovými profily z PVC vnitřně členěnými. Podle počtu komor ve směru tloušťky profilů se profily člení na dvou, tří či vícekomorové. Pro zvýšení tuhosti okenních a dveřních rámů se do profilů vkládají kovové výztuhy, které sice zvyšuji tuhost prvku, ale současně ovlivňují tepelně technické vlastnosti rámu,
- okna a dveře z kovových profilů s přerušeným tepelným mostem. Okenní rám a rám křídla jsou vyrobeny z hliníkových profilů vnitřně členěných žebry. Nezbytnou podmínkou je přerušený tepelný most, který je řešen nevodivym spojením dvou samostatných hliníkových profilů pomocí hmoty s nízkou tepelnou vodivosti a požadovanou tuhostí. Tim se výrazně zlepšují tepelně technické vlastnosti okna jako celku a tím se např.. vyloučí kondenzace vodní páry na vnitřním povrchu rámu.
Výsledné tepelně technické vlastnosti výplní otvoru v ustáleném teplotním jsou dány:
- tepelným odporem zasklení
- tepelným odporem rámu a křídel
- osazením okna či dveří v konstrukci
- tepelně technickými vlastnostmi ostění otvoru
Tepelně technické vlastnosti různých typů oken uvádí tabulka.
Tabulka: Tepelně technické vlastnosti oken| Typ okna | Součinitel prostupu tepla U (W/(m2K) |
| Okno s jednoduchým zasklením | 5,2 |
| Okno dvojité | 2,6 |
| Okno zdvojené | 2,9 |
| Okno s trojnásobným zasklením | 2,0 |
| Okna s izolačními dvojskly | 1,1-3,0 |
| Okna s trojskly | 0,8-2,0 |
| Okna s přídavným zasklením | 2,1 |
Tepelně technické vlastnosti zaskleni jsou udávány hodnotou součinitele prostupu tepla. Zde je nutné uvést, že hodnota U (W/m2K) je dána jednak tepelným odporem zasklení, dále hodnotami přestupu tepla na vnitřní a na vnější straně zasklení a lineárními činiteli prostupu tepla tepelných mostů v místě osazení izolačního skla do rámu okna. V ČSN 73
Tepelné odpory rámů jsou dány jednak materiálem rámů a dále jejich konstrukčním provedením. Některé typy okenních rámů současně používaných oken jsou uvedeny na následujících obrázcích.
Používané typy oken.
Hodnotu součinitelů prostupu tepla výplní otvorů nejvýrazněji ovlivňují tepelně technické vlastnosti zasklení.Vývoj izolačních skel prodělal za období posledních l0 až 15 roků bouřlivý vývoj. Na trhu jsou skla se vysušeným vzduchem ve vzduchové mezeře, skla s výplní z plynu (Argon, SF 6 apod.) a skla se selektivními vrstvami. Zvláštní skupinu tvoří dvojskla s vloženými plastovými foliemi na kterých je ještě nanesená odrazivá vrstva. Přehled některých typů izolačních dvojskel je uveden v tabulce.
Tabulka: Součinitele prostupu tepla izolačních skel
| Typ zasklení | Uokna,N (W/m2K) |
| FC 4 + 12 + FC 4 vzduch | 3,14 |
| FC 4 + 12 + FC 4 argon | 2,65 |
| FC 4 + 12 + FC 4 + 12 + FC 4 vzduch | 1,80 |
| FC 4 + 15 + PP 4 argon | 1,50 |
| FC 4 + 16 + PP 9 argon | 1,81 |
| EF 4 + 15 + PP 4 argon | 1,28 |
| EF 4 + 12 + FC 4 + 12 + PP 4 argon | 1,16 |
| Izolační dvojsklo HEAT MIRROR | 0,70 |
Použité symboly:
F4 - plavené sklo float tl. 4 mm
PP - sklo Planibel plus
PEF - sklo Comfort new
Výměna vzduchu v místnostech pomocí výplní otvorů
Výměna vzduchu v místnostech patří k základním hygienickym požadavkům pro pobyt osob v budovách. Výměna vzduchu v místnostech bývá zajišťována:
- infiltrací spárami mezi křídly a rámy oken a dveří,
- pohybem vzduchu vyvolaným ventilačními komínovými průduchy,
- ventilačním zařízením pracujícím na principu nucené výměny vzduchu.
Infiltrace spárami oken a vnějších dveří byla do dnešní doby základnim prostředkem k výměně vzduchu v obytných stavbách. Výměna vzduchu spárami je závislá na hodnotě součinitele spárové průvzdušnosti il,V = (m3/m.s.Pa0,67). což je množství vzduchu v m3/s proudícího
Výměna vzduchu v místnostech infiltrací závisí nejen na hodnotě součinitele spárové provzdušnosti, ale dále na orientaci oken budovy ke směru převládajících větrů, výšce budovy, dispozičním řešení bytu (jednostranná orientace či možnost příčného větráni), těsnosti vnitřních dveří, situováni budovy v krajině a pod. Hodnoty součinitele spárové průvzdušnosti různých typu oken v závislosti na způsobu těsněni spár jsou uvedeny v tabulce.
Tabulka: Součinitelé spárové průvzdušnosti okenních spár| Typ okna a okenní spáry | Součinitel spárové průvzdušnosti iLV (m3/m.s.Pa0,67) |
| Okno jednoduché dřevěné netěsněné | 1,9 x 10-4 |
| Okno dřevěné zdvojené, netěsněné spáry | 1,4 x 10-4 |
| Okna dřevěná nebo plastová, kovová těsněná | 0,10 – 0,40 x 10-4 |
Vezmeme-li si jako příklad typický byt v panelovém domě se čtyřmi okny velikosti 1600/1500 mm, délkou okenní spáry 30,8 m, s plochou bytu 72,0 m2 a objemem bytu 184,0 m3 (při světlé výšce místnosti 2,55 m) vychází následující závislost výměny vzduchu na způsobu těsnění okenních spár. Výpočet byl proveden pro budovu situovanou v krajině normální s rychlostí větru cv = 6,0 m/s (viz ČSN 06 0210).
Tabulka: Výměna vzduchu v místnostech v závislosti na hodnotě součinitele spárové průvzdušnosti spár
| Součinitel iL,V (m3/m.s.Pa0,67) | Délka spár oken (m) | Výměna vzduchu V (m3/h) | Násobnost výměny 1/h |
| 0,1 x 10-4 | 30,8 | 14,85 | 0,081 |
| 0,3 x 10-4 | 30,8 | 44,56 | >0,242 |
| 0,5 x 10-4 | 30,8 | 74,29 | 0,404 |
| 0,7 x 10-4 | 30,8 | 103,98 | 0,565 |
| 1,0 x 10-4 | 30,8 | 148,58 | 0,807 |
| 1,4 x 10-4 | 30,8 | 208,00 | 1,134 |
Z uvedeného rozboru vyplývá, že požadovaná výměna vzduchu ve výši 0,5/h je zajištěna přirozenou infiltrací spárami při hodnotě součinitele spárové průvzdušnosti iL,V = 0,7 x 10-4 (m3/m.s.Pa0,67). Požadavek na zajištění přirozené výměny vzduchu v obytných místnostech si uvědomuje řada výrobců oken. V současné době jsou výrobci oken nabízená okna s větracími štěrbinami, které jsou specielně upraveny proti pronikání vnějšího hluku a prachu. Dále jsou tyto štěrbiny vybaveny větrovými zarážkami proti možnému pronikání atmosférických srážek.
Možnosti snížení tepelných ztrát zabudovaných výplní otvorů
Zlepšení tepelně technických vlastností se týká i oken, které podstatně ovlivňují celkové tepelné ztráty budovy. U rodinných domů činí tepelné ztráty okny až 30% u vícepodlažních budov až 50% až 70 % z celkových tepelných ztrát. Při zvyšování tepelných odporů plných stěnových konstrukcí a střešních konstrukcích podíl tepelných ztrát připadající na okna stoupá. Jestliže se dříve požadovalo v normových předpisech, v souladu s tehdejšími technickými možnostmi se součinitelem prostupu tepla U = 2,90 W/m2K pak s vývojem nových typů izolačních sket se hodnoty součinitelů prostupu tepla zasklení blíži hodnotám plných částí konstrukcí.
Při projektování a realizaci objektů je třeba respektovat následující zásady:
Zvětšeni tepelně izolačního účinku oken je možné dosáhnout zmenšením prostupu tepla a snížením nadměrné infiltrace spárami oken. Tepelné ztráty infiltrací vznikají netěsnostmi mezi následujícími konstrukčními částmi oken: Ke zmenšení infiltrace je třeba spáry mezi okenním křídlem a rámem utěsnit. Na trhu je řada těsnění od již překonaného klasického plechového těsnění KOVOTĚS až k novym typům těsnění z neoprenových trubičkových profilů. Infiltraci mezi okenním rámem a ostěním je možno odstranit vypěněním PUR pěnou, což se již běžně provádí. Snížení tepelných ztrát prostupem tepla lze provést: Přehled možností jak snížit tepelné ztráty klasických zdvojených oken uvádí tabulka. Tabulka: Možnosti snížení tepelných ztrát zdvojenými okny podle měření CSI a.s.
Použitá literatura: ČSN 73 0540:94 Tepelná ochrana budov
ČSN 73 0540:02 Tepelná ochrana budov
ČSN EN ISO: Tepelné chování oken, dveří a okenic.
ČSN EN ISO: Výpočet součinitele prostupu tepla
Řehánek J.: Stanovení energetické bilance skel, vydal CSI a.s.
Šafránek J.: Výsledky měření IZ skel v rámci AO 212
Převzato z publikace STÚ-E a. s., 9/2008 aktualizoval EkoWATT.Zásady navrhování budov a otvorových výplní
Snížení tepelných ztrát u zabudovaných oken
Provedení okna
Součinitel prostupu tepla-naměřený
Součinitel prostupu tepla-výpočtový
Okno dřevěné zdvojené
2,52
2,90
Okno s granoplastickou roletou
1,64
1,90
Okno se skládací papírovou roletou
1,91
2,20
Okno s hliníkovou žaluzií mezi skly,
žaluzie otevřená, listy vodorovné
2,19
2,52
Okno s hliníkovou žaluzií mezi skly,
žaluzie otevřená, listy natočené se sklonem dovnitř
2,15
2,47
Okno s hliníkovou žaluzií mezi skly,
žaluzie otevřená, listy natočené se sklonem ven
2,08
2,40
Okno s hliníkovou žaluzií mezi skly,
žaluzie otevřená, listy natočené se sklonem ven
a roletou na vnitřní straně okna
1,57
1,80
Okno se skládací papírovou roletou a s roletou na vnitřní straně okna
1,52
1,75