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.

Dřevěný rám i křídlo okna má velkou tepelnou kapacitu. Jeho relaxační doba τ činí 6 hodin. Tentýž dutý plastový okenní profil stejné tloušťky dává relaxační dobu τ ≈ 12 minut

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.

Dřevohliníkové okno s integrovanou žaluzií spojuje výhody dřeva s bezúdržbovostí a estetikou hliníku.

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.

Okna a stínicí předměty by měly tvořit celek.

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

Autor: RNDr. Jiří Hejhálek
Foto: