Výplně stavebních otvorů pro NED a PD

Snižování energetické náročnosti v návaznosti na provoz budov.

Energie, energie, drahá energie, â?¦ dražší energie. Slova frekventovaná v poslední době stále častěji a důrazněji nejen v souvislosti s bydlením. Stále častěji se lidé začínají zajímat o možné úspory hlavně tepelné energie při řešení individuálního bydlení. Technologická zařízení pro přeměnu různých medií na teplo pro vytápění jsou zřejmě na své současné maximální technické metě a do popředí se prosazuje řešení snižující energetické ztráty daného objektu. Probíhající masová zateplování objektů, zejména objektů hromadného bydlení, jsou toho důkazem. Tato opatření se snaží přiblížit a řídit parametry nastavenými tepelně technickými normami, předpisy, vyhláškami. Ty postihují určitou průměrnou technickou a technologickou úroveň omezující tepelné ztráty na určitou průměrnou hodnotu, odpovídající dnešní úrovni společenské představy a potřebám v úsporných opatřeních. Technický vývoj však nelze zastavit a stále větší okruh vysoce odborné veřejnosti na celém světě se snaží hranice roční měrné jednotkové spotřeby dále a razantněji snížit. V Evropě cca od roku 1991, hlavně v Německu, Švýcarsku a Rakousku, vznikají „prototypy“ zejména rodinného bydlení — rodinné domy s velmi nízkou roční potřebou energie pro vytápění těchto objektů. Zejména skupinou techniků v čele s Dr. Feistem byly postupně definovány parametry pro kategorizace objektů s nízkou měrnou potřebou energie na vytápění během roku. Vznikla kategorizace těchto objektů právě stanovením hranice měrné roční spotřeby na objekty nízkoenergetické a pasivní (viz tab. 1) ve srovnání se současným závazným požadavkem normy ČSN 730540 „Tepelná ochrana budov“. Je zřejmé, že dosažení a splnění hodnoty 15 kWh/m²a vyžaduje celý soubor opatření při navrhování takového objektu, soubor znalostí a soulad navržených konstrukcí a technologií. Pokud hovoříme o zásadním omezení tepelných ztrát obálkové konstrukce objektu, hovoříme o prosklených konstrukcích jako o nejslabším článku z hlediska tepelných ztrát. I v případě domů nízkoenergetických, ale zejména pasivních jsou tyto konstrukce tím nejslabším místem, nicméně v porovnání s běžnými požadovanými parametry úplně v jiné rovině. Potřeba řešit tuto konstrukční část obálky vedla a stále pobízí k novým technickým řešením v okenní technice. V tomto bodu je nutné důrazně upozornit, že běžné okenní systémy (ať již mají 5, 6, 10 komor) jsou pro tyto kategorie domů naprosto nevhodné. Základní požadované parametry jsou v tabulce 1 spolu s členěním pro jednotlivé kategorie.

Pasivní domy — výplně

Základním předpokladem úspěšného výsledného efektu v souvislosti s průhlednými konstrukcemi je naprosto důsledný a profesionální návrh řešení — projektu v souladu s celkovou koncepcí řešeného domu. Jedním ze zásadních dispozičních řešení je orientace vůči světovým stranám a účinné využití tepelných zisků ze solární energie právě správně navrženými prosklenými konstrukcemi. Pokud se jedná o vhodně orientovaný stavební pozemek (už výběr stavební parcely musí být podmíněn rozhodnutím o stavbě tohoto charakteru), budou větší prosklené plochy orientovány k jihu a jihozápadu tak, aby v zimních a přechodných obdobích využívaly nízké deklinace slunce tupého úhlu dopadu slunečních paprsků na prosklenou plochu a tím dosáhly max. využití sluneční energie. V praxi to znamená, že takto orientované výplně musí být zaskleny konstrukcí s vysokým celkovým činitelem prostupu sluneční energie g ≤ 0,5, tzn. pro zajištění vnitřní tepelné pohody odstíněním nelze použít skla s vysokým stínicím efektem (resp. s nízkým součinitelem stínění SC), ale naopak tuto potřebu odstínění je třeba zajistit předřazenou konstrukcí (např. žaluziemi, roletami apod.), nejlépe ovládanou řídicí jednotkou v závislosti na vyhodnocení vnitřního prostředí. Z hlediska součinitele tepelného prostupu (U_g) jsou požadavky maximalistické dané výrobními možnostmi, z praxe lze říci, že nesmí být větší než 0,55 W/m²k. Prosklené konstrukce jsou třívrstvé (trojsklo, konstrukce Heat-Mirror) za použití rámečku s min. lineárním činitelem Ψ. Pro zasklení oken pasivních domů je zásadním ukazatelem tzv. energetické kriterium vyjádřené vztahem U_g — 1,6 (W/m²K) · g < 0.

Zcela jasné jsou parametry pro rámové konstrukce výplní U_f ≤ 0,8 W/m²K. Splnění tohoto parametru vyžaduje úplně odlišné konstrukce profilů, kdy vysoký tepelný odpor již neřeší žádný ohromující počet komor, ale konstrukce s vloženou tepelnou izolací, speciální konstrukce rámu s překrytím křídla (pokud se jedná o plochy otevíravé) a odlišnou konstrukcí pracovní spáry. Firma Rehau uvedla před lety profilový systém Rehau Clima Design (viz obr. 2) s  požadovanými hodnotami ověřenými institutem IFT Rosenheim. Součinitel tepelného prostupu citlivě reaguje na řadu drobných konstrukčních aplikací, např. zda je výplň pouze neotevíravá (nejlepší hodnoty), otevíraná za použití různého stupně vyztužení apod. Konstrukční hloubka rámu tohoto systému činí 120 mm. Firma Rehau disponuje též konstrukcí vchodových dveří (viz obr. 4), osvědčenou pro pasivní domy Ï?₁ = 0,71 W/m²K. Je na tomto místě seriozní uvést, že obdobnou konstrukci nabízí firma Veka ve své řadě Topline Plus, kdy požadovaných parametrů dosahuje opět vloženou tepelnou izolací (běžné konstrukce okenních profilů jsou nepoužitelné, nesmyslné a jejich použití degraduje celkovou konstrukci pláště). Celkově musí být prosklené konstrukce z hlediska součinitele tepelného prostupu vyvážené (U_f ≤ 0,8 W/m²k). Mohutnost těchto profilů vyžaduje citlivý návrh výplní ze všech hledisek — velikost, otevírání, užívání, vliv osvětlení apod. Doporučená plocha osluněných fasád se pohybuje na úrovni cca 20 % celkové plochy fasády, ale je věcí návrhu k daným podmínkám daného objektu. Dalším významným, velice důležitým parametrem je těsnost těchto prvků nejen samotných, ale zejména utěsnění osazovací spáry. Vlastní okna by měla splnit požadavek na i_LV ≤ 0,1 * 10^-4 m²s^-1 Pa^-0,67, tzn. opak běžně požadované průvzdušnosti. Pro dokonalé utěsnění těchto spár (zasklení, těsnění funkční spáry) jsou vhodná těsnění na bázi silikonových směsí, jejichž „elasticita“, a tudíž funkčnost je zaručena i při nízkých teplotách. Vlastní osazení do stavby a s tím související utěsnění osazovací spáry je naprosto odlišné vůči běžným zvyklostem. Poloha a umístění vlastního okna do ostění stavby má též jeden z určujících vlivů na výsledné celkové U_w , resp. celkové U_w v zabudovaném stavu by nemělo překročit hranici U_wmax = 0,85W/m²K. Nejlepších výsledků je dosaženo, pokud celá konstrukce je „vykonzolována“ do roviny tepelné izolace; největší efekt z hlediska vlivu ostění na celkové U_w konstrukce pomocí speciálních kotev (viz obr. 5). Důrazně upozorňuji, že občas viditelná naivita při tomto způsobu osazení — poddimenzované běžné páskové kotvy — degraduje výsledný efekt takovéto konstrukce (viz obr. 6 — navíc nepatřičný okenní systém). Z hlediska statiky musí příslušné „kotvy“ přenést spolehlivým způsobem veškerá zatížení do nosné konstrukce a ta musí být takto zajištěna. Jedná se hlavně o konzoly v parapetní části, kdy nosná konstrukce musí být zajištěna oproti zvrhnutí. Tyto konzoly mají speciální konstrukci a zpravidla se kotví pomocí chemické malty a závitových tyčí. Celý kotvicí systém musí umožňovat rektifikaci pro exaktní seřízení vlastního okna v rovině, pravoúhlosti a možnost zafixování v dané poloze. Samostatnou kapitolu tvoří utěsnění spár po celém obvodě výplně pomocí difúzních pásků. Provádění musí být velmi pečlivé a přímo souvisí s již zmiňovanými kotvami, které připojení pásků umožňují po celém obvodě (viz obr. 7). Právě tyto detaily v souvislosti s utěsněním jsou problematické a při provádění testu těsnosti (Blowerdoor test) byly takto identifikovány.

Závěrem k výplním pro pasivní domy v této krátké stati je nutné říci, že se jedná o ty nejzákladnější požadavky a kriteria, rozhodujícím faktorem je úroveň návrhu a projektu celkové koncepce, použití vyspělého profilového systému a celkové technické řešení okna a v neposlední řadě profesionální (nejlépe vycházející již z praktických zkušeností), pečlivá montáž. Rozhodně nesouhlasím s názorem, že náklady na tyto domy nejsou výrazně vyšší. Cenové úrovně výše popsané konstrukce otvorových výplní včetně správného osazení jsou min. o 100 % vyšší než běžné seriozní okenní výplně seriozních domácích výrobců (o dovážených plagiátech se v tomto cenovém srovnávání nechci raději ani vyjadřovat).

Nízkoenergetické domy

Tato kategorie domů je sice z hlediska ročních měrných spotřeb energie nejen v Evropě, ale i v ČR jasně definována (viz tab. 1), ale v případě prosklených výplní jsme často svědky chybného řešení z titulu segmentu chybějícího na trhu. Asi běžné konstrukce okenních výplní nelze rádoby definovat též pro tuto kategorii. On totiž pro tuto kategorii objektů obdobný striktní soubor kriterií není přesně deklarován. Pokud budeme vycházet z obou hraničních polarizací parametrů (běžné objekty versus pasivní domy), musíme dospět k určitému kompromisu zásad a kriterií. Z hlediska konstrukce profilu je zřejmé, že nelze používat běžné systémy stejně jako na běžnou výstavbu (hromadné bydlení, fabriky, hospodářské stavby, haly apod.). Pokud vycházíme z konstrukce profilů pro pasivní domy, měly by se konstrukčně blížit této kategorii s měkčími požadavky s ohledem na vážený průměr celkového součinitele tepelného prostupu, a to splněním U_f = 0,9 — 1,2 W/m²K dané paketové sestavy (rám, křídlo). Takovými představiteli speciálně pro tyto potřeby jsou systémy Rehau — Rám 115-4K a nově představený systém konkurenční firmy Veka Alphaline90. Jsou jasným kompromisem mezi zmiňovanými póly. Při použití zasklení s nízkým U_g lze běžně dosáhnout hranice pod celkovým U_w ≤ 1,0 W/m²k. Po doplnění o roletový systém lze při relativně příznivé cenové relaci (ve srovnání s elementy pro pasivní domy) získat vysoce efektivní a variabilní konstrukci (se všemi přednostmi roletových systémů):

* při použití zmiňovaného profilového systému Rehau — Rám 115-4K,

* zasklení trojskly U_g = 0,6 W/m²k

* a doplnění roletou

se dosahuje při stažené roletě až U_{W celk.} = 0,9 W/m²k.

Zakotvení do stavby je možné provést běžným způsobem, kdy výrazná přední část rámu zasahuje do hlavní tepelné izolace zdiva a je její součástí (viz obr. 8). Tím se přibližuje filozofii a charakteru detailu u pasivních domů.

Zásadní požadavek na infiltraci ovlivňuje způsob vytápění objektu a případné použití řízeného větrání. Součástí tohoto systému (pokud předpokládá část přívodu vzduchu mimo zařízení) může být doplnění těchto rámů o systém Climaboxu Rehau, který využívá principu temperování přiváděného vzduchu. Climabox má membránu, která se v případě přetlakového větrání uzavře a nedochází k únikům, v případě požadavku přívodu se otevře. Celý tento systém probíhá fází praktického zkoušení a výpočtů, do jaké míry ovlivní úroveň tepelných ztrát v zimním období. V letním nicméně zajišťuje přívod vzduchu, pokud není větrací zařízení v provozu.

Opět platí zásady utěsnění osazovací spáry podle všech dostupných požadavků (nově dle připravované změny ČSN EN 14351-1 (746075) „Okna, dveře — norma výrobku“, funkční vlastnosti). Zcela v souladu s vývojem je dle citované připravované změny požadováno doložení technických detailů řešení osazovací spáry ze všech hledisek.

Doufejme, že současné polemiky o budoucí výstavbě pasivních či inteligentních domů se stanou v brzké době i u nás naprostou samozřejmostí. Vznikající „komodita“ stavebních technologií ale vyžaduje vysokou míru profesionality a nutnost vysokého stupně poznávání (hlavně chuť a úctu). Konkrétně v Německu narůstá výstavba těchto domů každoročně o 100 %. Tlak evropské ekonomiky na snižování energetické náročnosti budov a především strmý růst cen energií se budou týkat nás všech.

Ivo Zeman, REHAU, s. r. o.

Zdroj: Stavba 5/2007