Okna, světlo, teplo, vzduch a architektura
Okna jsou očima, plícemi i energií domu, jsou nenahraditelná a jedinečná. Až okna dělají dům půvabným v každém prostředí. Návrh a nákup oken vyžaduje velkou pozornost z více pohledů a důležitá je i jejich materiálová podstata. Ukážeme si to na dřevěných a dřevohliníkových oknech špičkového českého výrobce TTK CZ s.r.o., známého u nás a v blízkém i dalekém zahraničí.
Na internetu se dočteme i toto: „Všechny typy oken mají srovnatelnou funkci. Liší se spíše v ceně za materiál. Většinou jde o to, který materiál je Vám sympatičtější. A taky jak jste ochotni se o okna starat...” Toto tvrzení je ploché; okna sice plní stejnou funkci, různá okna však různě. Materiál hraje důležitou roli.
Dřevo
je čistý přírodní materiál s výjimečnými vlastnostmi. Je to i tradiční materiál ve výrobě oken a nahrazovat ho umělými hmotami je často nevhodné. Vlastnosti a chování dřeva člověk nedokáže uměle napodobit a nic tomu zatím nenasvědčuje. Dřevo vždy rostlo a roste i bez lidské pomoci a stěží najdeme materiál, který by byl „obnovitelnější” či ekologičtější, než dřevo.
Základní funkce okna
Okna vpouštějí do domu světlo a měla by i čerstvý vzduch. Světlo a vzduch jsou stále a bezkonkurenčně nejdůležitějšími hodnotami oken. Musíme-li se rozhodovat, jestli čerstvý vzduch nebo tepelná ochrana, vždy by měl vítězit vzduch. Ideální je však skloubit oboje.
Mnoho lidí má za to, že tenká a průhledná okna nemají potřebnou tepelnou izolaci, a proto jimi uniká víc energie, než zdmi. Není to tak. Okna po většinu roku více energie do domu přinášejí, než ztrácejí únikem tepla ven. Platí to i zimě.
Okna ukázkového domu
Tab. 1 ukazuje tepelné chování čtyř okenních sestav, každá o ploše 3 m2 a součiniteli Uw = 1,1 W/(m2K), které jsou umístěny na čtyřech obvodových stěnách domu, orientovaných na:
a) severovýchod,
b) jihovýchod,
c) jihozápad,
d) severozápad.
Tuto službu mohou realizovat například dřevohliníková nebo dřevěná okna z dílny TTK CZ s.r.o. Při vnitřní ploše domu 100 m2 zajišťují tato okna (o ploše 12 m2) dostatečnou vnitřní osvětlenost.
Energetická funkce oken
Zavřená okna brání ztrátám tepla z důvodu různých teplot vnitřního a vnějšího vzduchu. Hlavně pak vpouštějí do domu přímé i rozptýlené sluneční záření a s ním i velké množství energie, tzn. tepla. Tab. 1 ukazuje, že denní solární zisky oken ukázkového domu za slunných dní až násobně převyšují ztráty tepla prostupem. I v nejstudenějším dni roku 2016 okna doručila do domu více tepla, než jimi uteklo ven.
Plánujeme-li okna, vždy je dobré soustředit se na jejich „práci” se slunečním zářením. Tu okna nejlépe plní v součinnosti se stíněním, hlavně pak s venkovními žaluziemi nebo roletami. Až potom okna doladíme lepším součinitelem Uw.
Jiný pohled na energetiku oken ukazují měsíční statistiky v tab. 2. Dnes již téměř standardní okno s trojsklem, orientované k jihu, vykazuje v již uvedeném referenčním roce 10 měsíců kladnou energetickou měsíční bilanci a jen v lednu a prosinci je mírně ztrátové. Tuto bilanci lze ještě zlepšit venkovní žaluzií, staženou jen v noci.
Vlastnosti dřeva
Dřevěný rám i křídlo okna má velkou tepelnou kapacitu a tedy i teplotní setrvačnost. Když horké slunce nebo mráz změní teplotu venkovní strany dřevěného okenního rámu a křídla, na interiérovém povrchu se to projeví jen málo a s dlouhým zpožděním. Plyne to z hodnoty relaxační doby τ = 6 hodin [1].
Tentýž výpočet pro dutý plastový okenní rám stejné tloušťky dává relaxační dobu τ ≈ 12 minut a pro hliníkový pak τ ≈ 18 minut. Plast i kov navíc dobře vedou teplo, a proto musíme dutinu okenního rámu „vycpat” tepelnou izolací, rozčlenit do jemné komůrkové struktury nebo rozdělit na venkovní „studenou” a vnitřní teplou část, oddělených tepelnou izolaci. Až pak se plast a kov blíží dřevu.
Dřevěná okna
Dřevěná okna mají dlouhou historii, dřevo bylo a je pro jejich výrobu nejen vhodným, ale i dostupným materiálem. Kvalitní dřevěná okna dlouho vydrží, větrají, prosluňují a vytvářejí dobré klima v místnostech. Dřevo dýchá (aktivně pracuje se vzdušnou vodní párou) a omezuje tak tvorbu plísní a vlhnutí. Garant tohoto příspěvku, společnost TTK CZ s.r.o., nabízí dřevěná okna – eurookna v široké paletě barev i odstínů.
Dřevohliníková okna
Jde o speciální okna s výjimečnou architektonickou i užitnou hodnotou. Uchovávají si přednosti dřeva, ale v kombinaci s venkovním celoobvodovým hliníkovým obložením rámu i křídla jsou zvenčí k nerozeznání od luxusních kovových oken. V interiéru však přiznávají svůj přírodní původ, dýchají s námi, udržují si teplo i teplotu a jsou přirozená a hezká.
Dřevohliníková okna se vyrábějí v několika typech, tvarech a barvách a hodí se do každé stavby, včetně pasivních domů. Okenní rámy mají perfektní izolaci, protihlukovou a protisluneční ochranu, vysokou bezpečnost a pohodlí. Vypadají vkusně, moderně a jsou odolná [2]. Vyplatí se je doplnit venkovním stíněním.
Zasklení oken
Dřevohliníková i dřevěná okna značky TTK lze odsadit izolačním dvojsklem nebo trojsklem, čímž nastavíme energetické chování okna v souladu s našimi požadavky. Okna jsou dále vybavena celoobvodovým kováním a moderními doplňky s možností elektronického ovládání. Výhodou může být žaluzie integrovaná v meziskelním prostoru a pojistka proti chybnému manipulování s oknem.
Plánování oken
Mají-li okna dobře fungovat, musí být správně umístěna, tzn. orientována vůči světovým stranám. Důležitá je také jejich velikost a typ zasklení (izolační dvojsklo, trojsklo či speciální skla). Tyto proměnné volíme i tak, abychom v zimě čerpali co nejvíc sluneční energie, ale v létě co nejméně. Záhy zjistíme, že optimální návrh vyžaduje stínicí předměty.
Severní okno: Na toto okno dopadá jen ranní a večerní slunce, a to jen v létě a na jaře. V létě, když do okna nemíří západní slunce, ho lze otevřít a chladit jím dům – v noci i během dne, pokud venkovní vzduch není příliš horký. Využíváme přitom toho, že modrá obloha je chladivá (její sálavá teplota je v létě cca –10 °C).
V zimě a na podzim zůstává toto okno trvale neosluněné. Proto vybíráme severní okna s co nejnižším Uw (TTK Pasiv plus, TTK alu line, TTK triplex plus), která je vhodné opatřit venkovní roletou nebo žaluzií. Tu v noci vždy stáhneme, přes den jen když je to možné. Venkovní stínění zlepší součinitel Uw+b celého okna a zejména sníží noční ztráty tepla prostupem (zimní noční obloha má sálavou teplotu až –60 °C).
Východní okno: V zimě se toto okno svým účinkem blíží severnímu oknu. S blížícím se jarem pak stále více zásobuje interier sluneční energií. Venkovní stínění (předokenní roleta nebo žaluzie) tyto zisky nevpustí, v noci pak zvýší izolaci okna.
Jižní okno: Tab. 2 ukazuje, že všechna okna v referenčním roku 2016 pro Hradec Králové-Kluky jsou celoročně energeticky aktivní, byť míří k severu. Jižně orientované okno ale dodá do domu nejvíc energie, bezmála 500 kWh na 1 m2 okna za celý rok. Celoroční tepelná ztráta prostupem je, např. u okna TTK alu pasiv, jen necelých 70 kWh/m2/rok při slunečním faktoru 0,5.
Zimní ztráty, zejména v noci, sníží stažená venkovní žaluzie nebo roleta. V létě toto stínění naopak chladí interiér tím, že odcloní přímé sluneční záření. Doporučená okna: TTK klasik, TTK komfort, TTK komfort plus, TTK alu pasiv, TTK Alu line ap.
Západní okno: Toto okno vykazuje znatelně vyšší sluneční zisky, než východní. Asi proto se říká, že východní slunce je studené, na rozdíl od západního. Souvisí to s tím, že východní slunce přichází po studené noci, zatímco to západní po teplém poledni. V zimě pro něj platí přibližně totéž, co pro východní nebo jižní okno.
V létě ale tato strana často působí větší potíže; západní slunce nízko nad obzorem po horkém dni přehřívá interiér. Dobrým řešením je opět předokenní žaluzie nebo roleta.
Stínicí předměty
Žaluzie nebo rolety, umístěné nejlépe na venkovní straně okna, navrhujeme pro každé okno zvlášť. V zimě jimi v režimu stínění zlepšíme o několik desetin součinitel Uw okna. To se hodí v noci. Ve dne je zatáhneme a vpouštíme do domu světlo a zářivé teplo.
V létě musíme přebytky sluneční energie za bílého dne stínit. V noci a při jasné obloze stínění vytáhneme a dům tak chladíme sálavým působením letní chladné oblohy (sálavá teplota ca –20 °C). Při zatažené obloze je chladivý efekt žaluzií či rolet minimální.
Okna a stínicí předměty by měly tvořit jeden celek. Doplňme, že dřevohliníková okna TTK triplex a TTK triplex plus mají už z výroby integrovanou venkovní žaluzii.
Venkovní předokenní stínicí předměty je vhodné si předem promyslet, zapracovat už do projektu, včetně podomítkových krytů (kastlíků) a automatického pohonu a ovládání na základě aktuální situace anebo s možností přímého ovládání osobami.
Závěr
Okna se od fasádních stěn a střechy zásadně liší tím, po většinu roku přinášejí do domu mnohem víc energie, než jimi uniká ven. Okna jsou energeticky aktivnější, než obvodové stěny. S tímto vědomím by pak měla být navrhována. Jen v případě severně orientovaných oken jsou zářivé tepelné zisky relativně malé.
Součástí návrhu oken by měla být i venkovní stínicí technika. Ta hlavně brání, aby horké, energií nabité sluneční záření vstupovalo do budovy. Dále také zlepšuje tepelněizolační vlastnosti okna (izolační dvojsklo + stínění ≈ trojsklo). Obě tyto služby jsou k dispozici, právě když je potřebujeme.
Stínicí technika dobře účinkuje i v noci: Za zimních jasných nocí odstíní vytažená žaluzie/roleta mrazivou oblohou o teplotě až –60 °C. V létě je sálavá teplota noční oblohy cca –20 °C; žaluzii/roletu stáhneme, okno otevřeme a chladíme dům a interiér noční oblohou.
Literatura a zdroje:
[1] Hejhálek Jiří: Setrvačnost vnitřní povrchové teploty obvodových konstrukcí.[2] TTK CZ s.r.o. EUROOKNA .
Autor: RNDr. Jiří Hejhálek
Fotografie: TTK CZ
Fotogalerie
