Okna, stínění, světlo a energie

Zveřejněno: 19. 8. 2018

Když nás zajímá skutečná tepelná ochrana domu a chceme dovést reálné účty za vytápění nebo letní chlazení k minimu, pak nemůžeme přehlédnout stínicí předměty, především venkovní. Vyrazíme-li jako turisté do (nejen) vyspělé ciziny, zaznamenáme stínicí předměty takřka na každém domě a od majitelů či uživatelů se dovíme, že zajišťují příjemné prostředí a snižují výdaje za energii.

Okna, stínění, světlo a energie

Zajímavou studii o tom, jak venkovní roleta ovlivní vnitřní povrchovou teplotu na různých typech okenního zasklení, solární faktor a součinitel prostupu tepla oknem, zveřejnila na svých stránkách německá firma Somfy. Výsledky ukazuje tabulka na obr. 1.

0br. 1/ Tepelné vlastnosti oken vybavených venkovní roletou - povrchová teplota na vnitřní straně okenního zasklení ve °C, solární faktor a součinitel prostupu tepla ve W/(m<sup>2</sup>K)
pro jednoduché sklo, dvojsklo, izolační dvojsklo, izolační dvojsklo s argonovou výplní a trojsklo (s termoreflexním pokovením
v polohách 2 a 5) v režimu s vytaženou nebo staženou venkovní roletou. Venkovní teplota je 0 °C, vnitřní 20 °C.
0br. 1/ Tepelné vlastnosti oken vybavených venkovní roletou - povrchová teplota na vnitřní straně okenního zasklení ve °C, solární faktor a součinitel prostupu tepla ve W/(m2K) pro jednoduché sklo, dvojsklo, izolační dvojsklo, izolační dvojsklo s argonovou výplní a trojsklo (s termoreflexním pokovením v polohách 2 a 5) v režimu s vytaženou nebo staženou venkovní roletou. Venkovní teplota je 0 °C, vnitřní 20 °C.

Pozornější pohled na výsledky studie říká, že stínicí prvek a vzduchová mezera mezi ním a zasklením vytvářejí přidaný tepelný odpor o průměrné velikosti 0,216 m2K/W. Ten z okna s hodnotou součinitele prostupu tepla UW = 1,5 W/(m2K), tedy na spodní hranici požadavku normy ČSN 73 0540-2, udělá okno se součinitelem UW = 1,1 W/(m2K). Tato kombinace okna a dobře navrženého stínění může dobře sloužit i v pasivním domě, byť zde norma doporučuje okno s UW = 0,9 W/(m2K). Údaje v tab. 1 se zakládají na laboratorním měření, nikoliv na výpočtech.

Tab. 1
orientace vůči sluncina sluncive stínu
teplota venkovního vzduchu18,3 °C
teplota vnitřního vzduchu25 °C
normová venkovní povrchová teplota okna18,51 °C
skutečná venkovní povrchová teplota okna26,0 °C11,8 °C
normová venkovní povrchová teplota fasády18,3 °C
skutečná povrchová teplota fasády42,9 °C13,7 °C
Tab. 1/ Povrchové teploty fasády na obvodové stěně (U=0,18 W/(m2K)) a na venkovní ploše oken (U=0,8 W/ (m2K)) spočítané jednak z normové definice a jednak reálně naměřené.

Skutečné prostředí staveb

Jenže uživatele a investora nezajímá ani výpočet, ani laboratorní měření. Ti chtějí vědět, jak okna a okenní stínění reálně poslouží na domě. Reálná energetika oken a stínicí techniky je však vzdálená od toho, co předpovídá norma i zmíněná studie; obě to tiž pracují jen s teplotami vzduchu, ale neznají záření. A když, tak jen povrchně.

Okna a stínicí technika oddělují in teriér, kde požadujeme stabilní teplotu, od exteriéru, kde působí obrovské sálavé toky energie, jejichž zdrojem je horké slunce (o teplotě 5 500 °C s in tenzitou sálání 1000 W /m2) a jeho protipól − ledový vesmír. Ten „prosvítá“ zpoza atmosféry takto: letní sálavá teplota jasné oblohy je za bílého dne cca –10 °C, v noci cca –20 °C. Zimní teplota jasné oblohy je cca –40 °C ve dne a –60 °C v noci. Toto zářivé prostředí pak ohřívá (ochlazuje) venkovní povrchy budov často úplně jinak, než k teplo tě vzduchu, která se dosazuje do úředních výpočtů.

Stínicí technika a její funkce

Roli stínicí techniky lze shrnout do dvou bodů:

A. Stínicí technika v pracovní poloze stíní, tzn. nepropouští energeticky silnou, viditelnou a neviditelnou složku přímého slunečního záření do interiéru nebo na okno, okenní rám, případně fasádu.

B. Stínicí technika s nízkoemisivním (reflexním) povrchem navíc významně chrání dům před letním denním přehříváním tím, že zůstává i na přímém slunci chladná a nesálá tak teplo dovnitř a na okno. Podobně chrání i před zimním nočním prochládáním tím, že pod studenou oblohou chladne jen minimálně, takže plochy a prostor pod ní přicházejí o teplo jen v malé míře.

Tyto možnosti nabízejí venkovní okenní rolety, žaluzie a nověji také screeny. Umožňují stínění v plném rozsahu od 0 do 100 %, při kterém mohou být okna zavřená nebo libovolně pootevřená.

Sluncem rozpálené fasády, ale chladná okna

Tak lze pojmenovat chování oken a fasádních ploch vystavených přímému slunci. Jenže stavební tepelné výpočty svým pojetím říkají, že teplota venkovních povrchů budovy je vždy v těsné blízkosti venkovní teploty, posunutá o malý teplotní interval Δθ = 0,04·U·(TI-Tsub>E) k vnitřní teplotě.

Např. 16. května 2018 za jasného počasí byla Hradci Králové teplota vzduchu 18,3 °C. Při vnitřní teplotě 25 °C by pak podle normy měla být na fasádní stěně teplo ta 18,35 °C. Skutečnost v tento den byla taková, že na osluněné části fasády byla teplota 42,9 °C, zatímco na neosluněné jen 13,7 °C.

V případě oken norma říká, že jejich povrchová teplota je 18,51 °C. Ve skutečnosti byla 26 °C na osluněném okně a jen 11,8 °C na okně ve stínu. Ukazuje to tab. 1.

Krátké odbočení

Nápadný nesoulad mezi normovou předpovědí a fakty opravňuje říct, že normový předpis se míjí s realitou. Snad jen v zimě, když je trvale a silně zataženo, takže se teplota vzduchu cca rovná teplotě prostorového tepelného záření, má snad oficiální výpočet naději potkat se s realitou. I proto se asi české stavební tepelné počtářství zaměřuje na zimu a lé to opomíjí s tím, že ho jako v zimě řeší tlustá tepelná izolace. Stále je tak přehlížena stínicí technika, která jediná účinně reguluje obrovské letní zářivé toky energie.

Jiným projevem neznalosti fyziky tepla je, že jsou oceňována a dotacemi uplácena jen hezká čísla na energetických štítcích. Když si však někdo sám (bez akademiků a zájmových spolků) postaví dům, který fakticky nepotřebuje elektrickou ani plynovou přípojku, je soběstačný a energeticky šetrnější, než pasivní dům, nikdo si toho nevšimne.

Okno se stíněním za slunného dne

Ukažme si, jak stínicí př edměty pracují. Připomeňme si, že slunce ohřáté na 5 500 °C září na povrchu Země s intenzitou záření až 1000 W/m2. Asi polovina (500 W/m2) projde oknem dovnitř a zbytek pak ohřívá rám okna a jeho zasklení.

A. Venkovní stínění všechen či téměř všechen sluneční zářivý tok zastaví a zabrání tak, aby slunce přímo ohřívalo jak interiér, tak povrch okna. Slunce ale ohřeje stínění a to pak nabyté teplo sálá k oknu, které se pak také ohřívá. Dodejme, že méně, než kdyby bylo okno vystaveno přímému slunci. A od okna se ohřeje interiér: opět mnohem méně, než kdyby sluneční záření vstupovalo přímo dovnitř.

B. Sálání venkovního stínění k oknu výrazně snížíme, když bude jeho vnitřní povrch (přivrácený k oknu) nízkoemisivní (= reflexní). Při běžně dosažitelné emisivitě ε = 0,1 snížíme intenzitu tepelného sálání rolety či žaluzie vůči ploše okna na desetinu. A na cca 1/10 pak snížíme i celkový prostup tepla skrze osluněné stínění a okno do interiéru.

C. Když i venkovní povrch stínění (přivrácený ke slunci) bude reflexní, sluneční záření se od něho odrazí a on zůstane chladný, přesněji ohřeje se sluncem jen velmi málo. Takové stínění pak i pod náporem slunce působí na okno i interiér chladivě. Toto řešení nabízí nejvyšší ochranu před letním sluncem.

Okno se stíněním za jasné noci

V noci působí místo horkého slunce chladná jasná obloha o sálavé teplotě –20 °C v létě a –60 °C v zimě. V létě můžeme stínění zatáhnout, otevřít okna a přímo chladit noční jas - nou oblohou. Je to i skvělý způsob nočního větrání, kdy spíme na čerstvém a příjemně chladném venkovním vzduchu.

V zimě bereme kromě čerstvého vzduchu ohled i na tepelnou ochranu. Otevřenými okny větráme jen v nezbytné zdravotní míře, ideálně v součinnosti s roletou či žaluzií v režimu stínění; jako prvek tepelné ochrany jsou stínicí předměty účinné i v noci (tj. chrání před účinky ledové jasné zimní oblohy). Nejvyšší tepelněizolační efekt pak vykazují rolety, žaluzie a jiné stínicí předměty s oboustranně nízkou emisivitou.

Závěr

Stínicí technika – žaluzie, rolety, okenice, screeny, markýzy apod. jsou nejvíce doceňovány jako protisluneční ochrana a výjimečný architektonický prvek. Plným právem. Vedle toho stínicí technika chrání okna před povětrnostními vlivy, prodlužuje životnost oken a významně ovlivňují tepelnou pohodu při bydlení. Méně je známo, že správná stínicí technika také podstatně ovlivňuje energetickou náročnost budov − v zimě a hlavně v létě. Jenže současná stavební tepelná technika nedokáže energetický příspěvek stínicích předmětů uvidět, natož popsat a stínicí předměty správně navrhnout. Tento článek otevírá novou cestu stínicí techniky.

Příspěvek vznikl za přispění společnosti ISOTRA a.s., předního návrháře a výrobce účinné stínicí techniky.

Tento článek vyšel v šestém vydání časopisu INTRO - www.introonline.cz
Kontakty:
Isotra a.s.
Bílovecká 2411/1, 746 01 Opava
Tel.: +420 553 685 121
E-mail: isotra (zavináč) isotra (tečka) cz
http://www.isotra.cz
(aktualizace kontaktu: 18. 1. 2016)
Autor: RNDr. Jiří Hejhálek
Fotografie: Archiv firmy

Diskuze k článku

počet příspěvků: 2, poslední 15.01.2019 11:19, vstoupit do diskuze

Více článků

Screenové stínění oken: funkční element moderní architektury

Screenové stínění oken: funkční element moderní architektury

Exteriérové stínění se pro své výborné užitné i estetické vlastnosti stává čím dál víc uživatelsky oblíbeným. Výrobci nabízí velkou škálu barev,…
celý článek

SKY systémy – účinné stínění ateliérových oken

SKY systémy – účinné stínění ateliérových oken

Ať už se jedná o prosklení vertikální, horizontální, šikmé či zahnuté, stínicí prvky jsou téměř vždy na místě. Obzvláště okna ve střechách či zimních…
celý článek

Nová kolekce látek Bematech

Nová kolekce látek Bematech

Nové kolekce látek Bematech pro stínicí prvky se vyznačují především funkčním designem. Spojení klasických produktů a novinek, a k tomu důraz na…
celý článek

Zastínění zimní zahrady a pergoly

Zastínění zimní zahrady a pergoly

Od podzimu do jara se rádi vystavujeme hřejivým slunečním paprskům nejen venku, ale také v pohodlí vlastní zimní zahrady nebo venkovní pergoly.…
celý článek

Stránky stavebnictvi3000.cz používají cookies. Používáním webu s tím vyjadřujete souhlas. (beru na vědomí)