Článok sa zaoberá vplyvom tepelnotechnických vlastností okien, najmä zasklení, na potrebu tepla pri vykurovaní budov. Transparentná konštrukcia pri tepelnej ochrane budovy spôsobuje kvantitatívne najväčšie hustoty tepelných tokov v zimnom období a v letnom období sa môže stať hlavným zdrojom neželaných a nadmerných tepelných ziskov. Porovnanie tradičného dvojnásobného zasklenia s modernými nízkoemisnými izolačnými zaskleniami robí okno hlavným šetriacim prvkom na fasáde spomedzi stien, striech, podláh a transparentných častí. Dnešné pokrokové technológie nových transparentných konštrukcií a prvkov zmenili stavebno-fyzikálne vlastnosti výrazným spôsobom. Dlhé roky prakticky nemenné vlastnosti transparentných konštrukcií nadobudli progresívne optické a energetické parametre. Transparentná konštrukcia sa stáva architektonickým komponentom, ktorý sa nemohol v takejto kvalite používať v minulosti.
Kľúčové faktory prestupu tepla oknom
Kvalita okna sa okrem iného pozná podľa jeho izolačných vlastností. Tie nekvalitné so zlými izolačnými vlastnosťami alebo tesnením sa skôr či neskôr negatívne prejavia na pohodlí v domácnosti a aj na výdavkoch za vykurovanie.
Súčiniteľ prechodu tepla (U-hodnota)
Najdôležitejšou vlastnosťou je súčiniteľ prechodu tepla so symbolom U v jednotkách W/(m².K). Udáva tepelný tok (tepelnú stratu v zimnom období) cez 1 m² pri jednotkovom rozdiele teplôt. Čím nižšia je táto hodnota, tým má konštrukcia lepšie tepelnoizolačné vlastnosti. Kľúčovým faktorom pre tepelnoizolačné vlastnosti okna je hodnota súčiniteľa prestupu tepla oknom Uw (w = window).
- Uw: Popisuje stratu tepla celým oknom (vrátane rámu a zasklenia) zvnútra smerom von, meranú vo wattoch na štvorcový meter a kelvin [W / (m²K)]. "Všeobecne platí, že čím nižší je tento súčiniteľ prestupu tepla, tým väčší je izolačný účinok okna a tým aj úspora energie," hovorí Milan Klepsa zo spoločnosti VEKA. Pri porovnávaní ponuky okien teda stačí porovnať hodnotu Uw a zistiť, ktoré okno prepúšťa viac tepla. Ak máte staršie okná, prestup tepla a výdavky spojené s vykurovaním môžu byť výrazne vyššie v porovnaní s modernými oknami. "Kvalitné okná z profilov triedy A spoločnosti VEKA výrazne zlepšujú tepelnú izoláciu objektov a zaisťujú tak príjemnú vnútornú klímu pri nižšej spotrebe energie.
- Ug: Tradičné dvojsklo s čírymi sklami má Ug = 2,7 až 2,9 W/(m².K). Uplatnenie nízkoemisných zasklení s výplňou inertným plynom tento veľký rozdiel podstatne eliminuje.
Vplyv rámovej konštrukcie
Teplo logicky uniká aj cez rámy a tento prestup tepla je určovaný hodnotou súčiniteľa Uf (f = frame). Samostatne táto hodnota nevypovedá o vlastnostiach celého okna, ale má vplyv napríklad na kondenzáciu vodnej pary.
- Podľa materiálovej bázy rámovej konštrukcie sa súčiniteľ prechodu tepla pohybuje v rozsahu Uf = 1,6 až 2,0 W/(m².K) pri bežných jednoduchých drevených rámových konštrukciách.
- Pri trojkomorových plastových rámových konštrukciách sa dosahuje Uf = 1,6 až 1,7 W/(m².K), nižšie hodnoty sa dosahujú pri štvorkomorových, pätkomorových a šesťkomorových systémoch Uf = 1,3 až 1,5 W/(m².K).
- Kovové rámové profily majú Uf = 1,9 až 4,5 W/(m².K) v závislosti od šírky prerušenia tepelného mostu.
Tepelnoizolačná schopnosť bežných rámových konštrukcií je nižšia v porovnaní s izolačnými nízkoemisnými zaskleniami alebo nepriesvitnými konštrukciami stien. Pritom rámové konštrukcie predstavujú 20 až 30 % plochy otvorových konštrukcií. Najviac plochy z otvorovej konštrukcie zaberajú plastové rámové konštrukcie.
Lineárny stratový súčiniteľ (ψ-hodnota)
Lineárny stratový súčiniteľ ψg vyjadruje vplyv styku zasklenia a krídla na tepelný tok. V mieste tohto styku vzniká tepelný most v dôsledku deformovaného teplotného poľa v blízkosti dištančného profilu (zvyčajne kovového). Tento sa vyjadruje prídavným tepelným tokom vo W na 1 m styku pri jednotkovom rozdiele teplôt vnútorného a vonkajšieho vzduchu. Hodnota ψ [W / mK] charakterizuje množstvo tepelnej energie, ktorá uniká vplyvom rámika na okrajoch zasklenia, ktorý oddeľuje jednotlivé tabule skla. Platí, že čím nižšia je hodnota, tým lepšie. Tento parameter má zásadný vplyv na teplotu povrchu skla v oblasti dištančného rámčeka.
Tesnenie okien
Často sa zabúda na fakt, že tepelnoizolačné aj iné schopnosti okna sú výrazne ovplyvnené tesnením. Preto odborníci odporúčajú pýtať sa pri výbere okna výhradne na produkty s tzv. stredovým tesnením. Ide o tretie okenné tesnenie, ktoré je skryté v priestore medzi krídlom a rámom okna a tento priestor rozdeľuje na chladnú a teplú časť. "Predstavuje obrovskú výhodu pre okná, ktoré majú byť osadené v obývateľných miestnostiach rodinných domov. Stredové tesnenie zaisťuje oknám lepšie tepelnoizolačné vlastnosti, lepšie tlmí hluk a takisto lepšie utesní krídlo k rámu. Má predovšetkým zásadný vplyv na to, či sa vám nové okná budú, alebo nebudú rosiť," vysvetľuje Ing. Jiří Strieborný, výkonný riaditeľ spoločnosti OKNOTHERM spol. s. r. o.
Koeficient priepustnosti slnečného žiarenia (g-hodnota)
Parameter "g" je koeficient priepustnosti celkovej energie slnečného žiarenia udávaný v %. Skladá sa z priamej transmisie energie a sekundárneho výdaja tepla smerom dovnútra, ktorý vzniká dopadom slnečných lúčov na presklenú plochu okna.
Ďalšie dôležité vlastnosti
- Odolnosť proti vetru a dažďu: Schopnosť okna odolať súčasnému pôsobeniu vetra a dažďa - odborne povedané "hnaného dažďa" - je pri výbere okna tiež dôležité zohľadniť. Táto schopnosť je obvykle označovaná triedami, napr. 7B, 9A alebo písmenom E a číslom.
- Akustické vlastnosti (Rw): Mieru izolácie okna proti hluku určuje tzv. index vzduchovej nepriezvučnosti - Rw [dB]. Platí, že čím je vyššia hodnota, tým viac okno proti hluku izoluje.
Vplyv vlastností okien na potrebu tepla a energetické kritériá
Kombináciou rozličných tepelnotechnických vlastností komponentov okna sa potom dajú získať súčinitele prechodu tepla v širokom rozsahu tepelnoizolačných vlastností. Výslednú hodnotu okna ovplyvňuje pomerná plocha zasklenia a rámovej konštrukcie, geometria okna, konštrukcia okna (jednokrídlové, dvojkrídlové), počet a dĺžka priečnikov, združovanie okien, tepelnotechnické vlastnosti zasklenia, rámu a okraja zasklenia.
V našich klimatických podmienkach sa historicky bol neoficiálnym štandardom systém zasklievania na báze dvoch čírych skiel zvyčajne hrúbky 3 mm, ktoré sa používali v zdvojených alebo dvojitých oknách. Prednosti nových nízkoemisných zasklení so selektívnou vrstvou podstatne ovplyvnili nielen tepelnotechnické vlastnosti otvorovej konštrukcie, ale aj vlastnosti miestností a celej budovy, najmä ak porovnávame povrchové teploty na zasklení, tepelné straty, povrchovú kondenzáciu na zasklení, tepelnú pohodu a potrebu tepla na vykurovanie.
Dominantou transparentnej konštrukcie je sklo. Sklo sa dnes využíva na konštrukciu progresívnych nízkoemisných a selektívnych izolačných zasklení, ktorých vlastnosti sa podstatne líšia od bežného číreho dvojskla. Pri efektívne izolovaných nepriesvitných fragmentoch stien sa dosahuje U = 0,3 W/(m².K). Teda takmer desaťnásobne vyšší tepelný tok (tepelná strata v zimnom období) sa šíri prechodom tepla cez tradičné zasklenie ako cez stenu. Uplatnenie nízkoemisných zasklení s výplňou inertným plynom tento veľký rozdiel podstatne eliminuje.
Je určitým tepelnoizolačným paradoxom navrhovanie nových budov s nepriesvitnými obvodovými konštrukciami stien a striech so súčiniteľmi prechodu tepla U = 0,2 až 0,5 W/(m².K) a ich kombinovanie s tradičným zasklením na báze dvoch čírych skiel. Takýto prístup je nesprávny a odporuje dnešným požiadavkám noriem. Nie je v súlade s trendom šetriť energiu na vykurovanie. Izolačné nízkoemisné dvojsklá s výplňou inertným plynom sú najefektívnejšou cestou v súčasnosti šetriť energiu potrebnú na vykurovanie. Uplatnenie týchto moderných zasklení je pritom efektívne tak v novej výstavbe ako aj rekonštrukciách budov.
Požiadavky noriem a energetické kritériá
Požiadavky na navrhovanie okien sa dajú zjednodušene vyjadriť týmito pravidlami. V ČR se podľa ČSN 73 0540 - 2 požaduje u oken a jiných výplní otvorů z vytápěného prostoru (včetně rámu, který má nejvýše U = 2,0 W/(m².K)) pre nové konštrukcie UN = 1,8 W/(m².K) a pre upravené UN = 2,0 W/(m².K) a doporučuje pre nové konštrukcie UN = 1,2 W/(m².K) a pre upravené UN = 1,35 W/(m².K). Celá otvorová konštrukcia ostatných budov má vyhovovať požiadavkám na zamedzenie povrchovej kondenzácie vodnej pary. Vyššie hodnoty súčiniteľa prechodu tepla ako sú odporúčané hodnoty môžu mať stavebné konštrukcie nových budov, ak sa splní energetické kritérium, kde E1,N alebo E2,N je normalizovaná hodnota potreby tepla v kWh/(m³.rok) alebo kWh/(m².rok).
Vplyv vlastností otvorových konštrukcií na potrebu tepla na vykurovanie sa dokumentuje na vplyve hodnoty súčiniteľa prechodu tepla okien bytového domu a rodinného domu. Predpokladá sa, že nepriesvitné konštrukcie strechy a podláh vyhovujú z hľadiska tepelného odporu požiadavkám STN 73 0540-2. Pre rozličné tepelné odpory stien v rozsahu od R = 2 až do 3,5 m².K/W sa analyzuje potreba tepla na vykurovanie tak, aby sa splnila požiadavka energetického kritéria. Vidíme, že splnenie požiadavky energetického kritéria sa dá dosiahnuť iba s oknami s nízkoemisným zasklením. Obidva spôsoby sa dnes pripúšťajú v slovenských aj európskych technických normách.
Vetranie a jeho vplyv na tepelné straty
Vetranie vzduchu v miestnostiach je kľúčové pre zachovanie zdravého a komfortného vnútorného prostredia. Správna ventilácia pomáha pri odstraňovaní znečistenia, zápachov, nadbytočnej vlhkosti a zabezpečuje prísun čerstvého vzduchu. Správne vetranie v miestnosti má vplyv nielen na našu domácnosť, ale aj na naše zdravie. Pravidelný prísun čerstvého vzduchu má vplyv na nás aj na naše prostredie. Vetranie je dôležité.
Význam vetrania pre zdravie a komfort
Správne vetranie v miestnosti prináša množstvo benefitov. V prvom rade je to optimálna hladina CO2, ktorá je pre človeka dôležitá, pretože má veľký vplyv na správne fungovanie mozgu a psychické pohodlie. Ak je využívaná filtrácia, do miestnosti sa nedostávajú nečistoty, ako napríklad prach alebo peľ. Filtrácia dokáže do určitej miery vzduch čistiť, čo má pozitívny dopad na ľudí trpiacich na alergie. Častý prísun čerstvého vzduchu dokáže zabraňovať nadmernému hromadeniu vlhkosti. V miestnostiach sa tak zníži výskyt baktérií, mikróbov alebo tvorba plesní. Vďaka správnemu vetraniu sa tak prostredie stáva čistejšie a zdravšie.
V súvislosti s ideálnou vlhkosťou v interiéri treba zohľadniť aj ročné obdobie. Kým v zime by mala byť optimálna vlhkosť v interiéri od 50 do 60 %, v lete musí byť nastavená na nižšie hodnoty - od 45 do 55 %. Ak dochádza k častému prekročeniu týchto hodnôt, nasýtený vzduch sa začne zrážať a v nevetraných či ťažšie prístupných miestach sa začne vytvárať pleseň.
Prirodzené vetranie oknom
K prirodzenému pohybu vzduchu dochádza prevažne pri otvorení okna alebo dverí. V tom momente vymieňame vnútorný vzduch s tým vonkajším. Štandardne má vonkajší vzduch rozdielnu teplotu ako ten vnútorný. Znamená to, že počas zimných mesiacov si dovnútra púšťame chladný a v lete teplý vzduch. Nevýhoda prirodzenej výmeny vzduchu spočíva aj v tom, že dochádza k častému úniku tepla. Aj keď by sa mohlo zdať, že vzduch sa nachádza všade okolo nás a nie je potrebné mu venovať pozornosť, nie je to pravda. V súvislosti s prirodzeným vetraním, aby v miestnosti dochádzalo k čo najideálnejšiemu pohybu vzduchu, je potrebné splniť niekoľko podmienok.
Pri prievane sa vzduch vymení oveľa rýchlejšie a efektívnejšie. Vetrať by sa nemalo iba ráno a večer. Závisí to od veľkosti miestnosti, vlhkosti alebo počtu ľudí v domácnosti, no vetranie by sa malo opakovať každé dve hodiny. Dĺžka trvania závisí od vonkajšej teploty. V zime stačí 5 minút, v prechodnom období 10 až 20 a v lete aspoň 30 minút. S pribúdajúcou teplotou sa odporúča vetrať dlhšie a častejšie. Avšak ani dokonalé prirodzené vetranie nedokáže v praxi zabezpečiť úplnú výmenu čerstvého vzduchu, a teda dosiahnutie zdravých úrovní oxidu uhličitého je energeticky veľmi náročné.
Mechanické vetranie a rekuperácia
Ku kontrolovanému pohybu dochádza vtedy, ak sa vnútorný vzduch vymieňa s tým vonkajším za pomoci mechanického zariadenia na distribúciu vzduchu. Pomocou vetracích zariadení sa privádza do interiéru čerstvý vzduch a zároveň sa odvádza opotrebený späť do exteriéru. Na zamedzenie tepelných strát sa využíva rekuperácia, ktorá dokáže spätne získavať teplo z odvádzaného vzduchu a zároveň ho odovzdá privádzanému čerstvému vzduchu zvonku. V letných mesiacoch sa rekuperačný výmenník často obchádza bypasom. Zároveň tu nedochádza k nadmerným stratám energie, pričom výhodou rekuperačných výmenníkov môže byť niekedy aj fakt, že dokážu preniesť do privádzaného vzduchu zároveň i vlhkosť.
Definelo | Inštalácia rekuperačnej jednotky
Výber vhodnej metódy ventilácie závisí od lokalizácie, klimatických podmienok a individuálnych potrieb obyvateľov. Vďaka využívaniu regulačnej jednotky sa môže stať aj efektívnejšie. Na záver, správna ventilácia je kľúčová pre zdravie a komfort obyvateľov.