Ing. Zdeněk Petrtyl
energetický specialista
tel.: 724 034 897
e-mail: z.petrtyl@inkapo.cz
INKAPO
Ledenická 12
Srubec (okr. Č. Budějovice)
370 06
Při projektování budovy ať už jako novostavby nebo jako rekonstrukce stávajícího díla musí architekt i projektant vzít v úvahu množství různých platných legislativních předpisů a technických požadavků, aby celkový výsledek byl optimální. Tedy aby bylo dosaženo optimální pohody při pobytu v té které budově.
Lze rozlišit dvě základní oblasti, které se každá jiným způsobem podílí na konečném výsledku. Jsou to:
V rámci části stavební hrají velice důležitou úlohu okna a dveře. Tomuto tématu se bude věnovat následující článek. Protože celá problematika oken a dveří je poměrně rozsáhlá, vybereme pouze některé oblasti a to především ty, které bývají problematické.
Otvorová výplň jako výrobek je posuzována podle ČSN EN 14 351-1+A1 Okna a dveře – Norma výrobku, funkční vlastnosti – Část 1: Okna a vnější dveře bez vlastností požární odolnosti a/nebo kouřotěsnosti. Toto je základní norma, uvádějící souhrn vlastností, které se u oken a dveří hodnotí. Použitou metodou hodnocení je provedení tzv. počáteční zkoušky typu výrobku, který se má uvést na trh. Výrobce svým prohlášením shody s počáteční zkouškou typu následně deklaruje, že výrobek splňuje ty které konkrétní vlastnosti.
V současné době musí být každá otvorová výplň opatřena označením shody CE a označena příslušným štítkem, na kterém jsou vyjmenovány informace, které jsou normou požadované.
Po zabudování do stavby se na otvorovou výplň přestává pohlížet jako na výrobek, ale posuzuje se podle stavebních předpisů. Musí tedy především splňovat požadavky zákona č. 183/2006 Sb.o územním plánování a stavebním řádu (stavební zákon) ve znění novely č. 350/2012 Sb. a dále vyhlášku č. 137/1998 Sb. o obecných technických požadavcích na výstavbu ve znění vyhl. 491/2006 Sb.
Již v rámci projektu je nutno zohledňovat všechny normami požadované vlastnosti. V některých případech je dobré se neřídit pouze požadavky norem, ale vymezit požadavkem projektu vlastnosti, které jsou v normách uvedeny pouze v doporučení - typicky jde třeba o problém teplotního faktoru vnitřního povrchu.
Některé vlastnosti jsou však pro konečný zdar celého díla důležitější než ostatní. Jsou to zejména:
Tepelně izolační vlastnosti oken a dveří jsou ty, které jednak určují:
kolik energie se jimi ztratí z budovy s upravovaným vnitřním prostředím,
zda se na jejich povrchu nebudou tvořit nežádoucí efekty - především jde o problémy s kondenzací vlhkosti na vnitřním povrchu případně tvorbou plísní.
Tyto vlastnosti se stejně jako u jiných stavebních výrobků hodnotí pomocí součinitele prostupu tepla U [W/(m2.K)]. U otvorových výplní je důležitou hodnotou součinitel prostupu tepla rámu Uf, dále součinitel prostupu tepla zasklení Ug a dále součinitel prostupu tepla celého okna Uw. V této oblasti se velmi často zaměňuje součinitel prostupu tepla zasklení Ug za tutéž hodnotu celého okna Uw. Je to poměrně značná chyba, neboť tyto dva ukazatele se mohou lišit až o 20% v neprospěch hodnoty celého okna. Při větších plochách prosklení již tato chyba může mít podstatný vliv na třídu energetické náročnosti celé budovy.
Povrchová teplota je vlastnost, která určuje, zda se na okně či dveřích vytvoří podmínky pro kondenzaci vzdušné vlhkosti (známé pod výrazem rosení oken) nebo bude-li tomu zabráněno. Pro úplnost nutno dodat, že zde hraje podstatnou roli i stav vnitřního prostředí - viz poslední část článku.
Aby bylo možno tuto vlastnost stavebních výrobků a konstrukcí objektivně posoudit, byl zaveden v ČSN 73 0540-2 pojem teplotní faktor vnitřního povrchu fRsi [-]. Je to poměrové vyjádření teploty v exteriéru, teploty v interiéru a teploty na povrchu stavební konstrukce. Od roku 2007 ČSN 73 0540-2 jsou hodnoty kritických teplotních faktorů fRsi,cr [-] tabelizovány pro normové návrhové podmínky.
Změnou Z1 z roku 2012 došlo k tomu, že hodnoty kritického teplotního faktoru byly z požadovaných hodnot přeřazeny do kategorie pouze doporučených. Opatření vítané výrobci ale výrazně poškozující uživatele. Kritický teplotní faktor bývá nejproblematičtější u styku dolní zasklívací lišty okna či dveří a zasklení. Podstatnou roli v tom hraje tzv. lineární součinitel tepelného prostupu ψ [W/(m.K)] v tomto kritickém místě. Ten je ovlivněný:
V současné době se používají tzv. "teplé" rámečky, ať už z plastu nebo různé kombinace plastů s nerezovou ocelí. Vůbec by se neměly již použít rámečky hliníkové, které tvoří v inkriminovaném místě velký tepelný most. Bohužel i dnes se ještě lze setkat s výrobci, kteří hliníkové rámečky bez uzardění používají dál - viz např. fotografie na obr. 1 dole vlevo - dokončení v roce 2008.
Obrázek 1 - podcenění vlivu lineárního tepelného mostu u zasklívací lišty a ignorování požadavku na kritický teplotní faktor vnitřního povrchu se projevuje kondenzací vzdušné vlhkosti na skle (foto nahoře a později bujením plísně (foto dole).
Akustické vlastnosti otvorových výplní se klasifikují jinak, jde-li o samostatný výrobek a jinak, jde-li o prvek zabudovaný a tvořící součást obálky budovy. Při stanovení požadavku je nutno vycházet z toho, jaké vlastnosti má mít obvodový plášť budovy vzhledem k akustickému zatížení okolním prostředím. Akustické vlastnosti stěn budov se vyjadřují pomocí tzv. vážené hodnoty stavební vzduchové neprůzvučnosti (zkráceně vážené neprůzvučnosti) R´w [dB] a nesmí být nižší než tabulkové normové hodnoty. Neprůzvučnost oken a dalších jednotlivých součástí obvodového pláště se hodnotí pomocí tzv. vážené neprůzvučnosti Rw [dB].
Podle toho, jakou hodnotu vážené neprůzvučnosti Rw otvorové výplně jakožto výrobky mají, řadí se do tříd zvukové izolace podle následující tabulky.
|
Třída zvukové izolace |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
Vážená neprůzvučnost Rw [dB] |
≤24 |
25 - 29 |
30 - 34 |
35 - 39 |
40 - 44 |
45 - 49 |
≥50 |
Tabulka 1 - třídy zvukové izolace otvorových výplní
Stanovení odpovídající a vhodné zvukové izolace oken a dveří není vůbec jednoduchá úloha a v prostředí městských aglomerací je na místě vyžadovat nejprve měření akustického tlaku okolí budovy.
V této oblasti panují některé mýty. Velmi často se uvádí, že použitím izolačního trojskla se dosáhne výrazně vyššího zvukového útlumu oken. Je to pravda jen zčásti, v případě použití tří stejně silných skel může docházet při určitých frekvencích zvukových vln k nežádoucím rezonančním efektům.
Kombinací různých tlouštěk skel se sice dosáhne výrazně vyšší hodnoty vážené neprůzvučnosti, jde ale hlavně o oblasti vyšších frekvencí. Vzhledem k tomu, že právě automobilová doprava produkuje zvuky frekvencí nižších, je použití trojskel ve městech účinné pro zvukový útlum jen málo.
Nejefektivnější z tohoto pohledu jsou speciální lepená skla, která se různě kombinují. Jejich nevýhodou je však výrazně vyšší cena.
Na okna a dveře jsou z tohoto pohledu kladeny požadavky, aby byla zajištěna především vodotěsnost a vzduchotěsnost (ta souvisí též se zvukově izolačními vlastnostmi).
Vodotěsnost se nezajišťuje těsnicími pryžovými profily. Tato domněnka je mylná a je možno se s ní občas setkat i mezi částí odborné veřejnosti. Vodotěsnosti se dosahuje konstrukčně správným provedením té části funkční spáry (prostoru mezi rámem a křídlem), která se nazývá dekompresní dutina.
Pokud je dekompresní dutina správně provedena, zachycená srážková voda odvodňovacími otvory volně odtéká mimo otvorovou výplň, většinou na parapetní plech či obdobnou úpravu parapetní části otvoru.
Obrázek 2- ukázka možného řešení dekompresní dutiny se zvýrazněním účinné výšky vodního sloupce
Vzduchotěsnost oken a dveří se vyjadřuje třídou průvzdušnosti. Průvzdušnost je ovlivněna konstrukčním uspořádáním a provedením funkční spáry. Tato vlastnost ovlivňuje přímo dva požadavky otvorové výplně, které jsou velmi důležité, ale v podstatě jsou vzájemně neslučitelné. Jedná se o:
Je zřejmé, že tyto dvě věci nejdou dohromady a moderní otvorové výplně, ať už jsou vyrobeny z jakéhokoli materiálu, nejsou schopny samostatně splnit hygienické požadavky na větrání. Vhodnost použití výrobků s různými třídami průvzdušnosti orientačně ukazuje tabulka 2.
|
Třída |
Těsnost |
Doporučené použití výrobku |
|
0 |
velmi nízká |
nedoporučuje se vůbec používat |
|
1 |
nízká |
výrobky do interiérů |
|
2 |
střední |
výrobky zabudované do výšky ≤ 8 m |
|
3 |
vysoká |
výrobky zabudované do výšky ≤ 20 m |
|
4 |
velmi vysoká |
výrobky zabudované do výšky > 20 m |
Tabulka 2 - zjednodušený přehled doporučeného použití otvorových výplní podle tříd průvzdušnosti
Okna a dveře vyráběná v současnosti se prakticky bez výjimky řadí do třídy průvzdušnosti 4 - tedy s velmi vysokou těsností. Je tedy zřejmé, že vezmou-li se v potaz doporučení uvedená v tabulce 2 a moderní okna se použijí ve výškách do 8 m (běžné rodinné domy), bude se dokončená stavba v budoucnosti potýkat s problémem zajištění výměny vzduchu. Tu je pak nutno zajistit pro splnění hygienických limitů jinak než pouhou infiltrací okna a dveřmi.
Pokud otvorová výplň netěsní, dochází k nadměrným a nekontrolovatelným ztrátám energie na úpravu vnitřního prostředí. Příklady jsou na následujícím obrázku
Obrázek 3 - netěsnou funkční spárou oken dochází k průniku studeného vzduchu z exteriéru. Oba termogramy s teplotními minimy 3,0 °C a -0,8 °C (v interiéru!) představují extrém způsobený nevhodným návrhem a uspořádáním celého okna.
Obecně lze říci, že splnění souhrnu základních technických požadavků a štítek s označením CE ještě neznamená, že konkrétní výrobek bude vhodný do každé stavby. CE není značka obecné kvality, ale splnění zcela konkrétních parametrů. Proto je nutno při návrhu v rámci projektu uvážit především:
Připojovací spára je zjednodušeně vyjádřeno prostor mezi rámem otvorové výplně a navazující stavební konstrukcí. Provedení tohoto detailu bývá velmi často podceněno a to již ve fázi vlastního projektu. Velmi často se setkáváme s tím, že je ponechán značný prostor lidové tvořivosti při provádění montáže, což vede k budoucím značným problémům.
V rámci projektu by jednoznačně měl být minimálně alespoň proveden odkaz na obecně známou tepelně technickou normu ČSN 73 0540 a na TNI 74 6077:2011 - Okna a vnější dveře - Požadavky na zabudování. Lze se tak vyhnout mnoha budoucím problémům.
Podle normového požadavku musí být připojovací spára provedena tak, aby byla téměř těsná. Tento pojem znamená to, že těsnost musí být větší než nejistota měření zapříčiněná nepřesností měřicího zařízení. V praxi to tedy znamená, že provedení připojovací spáry je přípustné pouze s třístupňovým utěsněním, které tvoří:
Technicky nejsprávnějším řešením je použití tzv. funkčních pásek jakožto vnitřního a vnějšího uzávěru a tepelně izolační výplně, která vyplní prostor mezi funkčními páskami. Jako tepelně izolační výplně se nejčastěji používá polyuretanová pěna. Příklad je na obrázku 4.
Obrázek 4 - funkční oboustranné pásky a tepelně izolační výplň uprostřed
Při dodržení těchto konstrukčních zásad bude připojovací spára nejen správně zajišťovat tepelně izolační funkci, bude též funkční i z hlediska minimalizace možného šíření vlhkosti a bude optimálně tlumit hlukovou zátěž z exteriéru.
Úkolem architekta je navrhnout budovu, která kromě příznivého vzhledu splní také ostatní, především technické požadavky na stavbu kladené. Velmi častým případem je snaha o maximalizaci prosklených ploch a návrh velkoplošných jednokřídlých oken a dveří. Častým námětem nekončících debat o rozporu mezi představami architekta a požadavky především tepelně technickými se zde nebudeme zabývat, není to tématem tohoto příspěvku.
Pravdou je však to, že při návrhu otevíravých prvků oken a dveří je nutno respektovat hranice technické funkčnosti standardního provedení běžných výrobků. Pro každý způsob otevírání platí určité limity, které jsou vyjádřeny technickým předpisem výrobce kování pro ten který okenní nebo dveřní systém. Návrh otvorových výplní musí tato pravidla respektovat. Dokonce je možné doporučit to, aby se navržené rozměry pohyblivých prvků nepohybovaly na samé hranici zmíněného předpisu, protože v praxi pak takovéto výrobky na stavbě stejně nefungují.
Pokud je z architektonických důvodů nutno trvat na určitém rozsahu a způsobu provedení prosklených ploch, musí být nezbytně technicky vyřešeno, jakým způsobem se okna a dveře nadlimitních rozměrů vyrobí. Ze zkušenosti nelze než konstatovat, že na tzv. odborných dodavatelích tuto věc není často možné ponechat. Na takový postup nakonec vždy doplatí konečný uživatel.
Obrázek 5 - vlevo pohled na otevíravě sklápěcí okno s rozměrem křídla cca 1850 x 1600 mm. Majitelka bytu má problém s otevřením okna byť jen pro čištění. Vpravo na obrázku je připojen termogram nevhodně navrženého rohového spoje sestav těchto oken, při je
Obrázek 6 - v horní části rohového spoje sestav dochází k poklesu povrchové teploty výrazně pod teplotu umožňující vznik plísně i kondenzátu - minimum v bodě Sp1 je 9,5 °C, podle okrajových podmínek v době měření by měla tato teplota být kolem 14,5 °C
Většina dodavatelů řeší spojování prvků do sestav pomocí nejjednoduššího způsobu spojení - tzv. "H-spojek". Problémem je, že se jedná o spoj, který je výrazně rizikový. V rámci projektu by se měl tento detail řešit jako typový požadavek. Viz. obr. 7.
Obr. 7- řešení spojování prvků do sestav pomocí nejjednoduššího způsobu - H spojek.
Většina dodavatelů řeší spojování prvků do sestav pomocí nejjednoduššího způsobu spojení - tzv. "H-spojek". Problémem je, že se jedná o spoj, který je výrazně rizikový. V rámci projektu by se měl tento detail řešit jako typový požadavek. Viz. obr. 7.
Připojovací spára musí být navržena a provedena podle zásad uvedených výše. Požadavek je nutno jasně vymezit v rámci projektu. Jinak dochází k problémům, z nichž některé jsou patrny z následujících obrázků.
Obrázek 8 - příklady naprostého ignorování požadavků a doporučení norem - porušení snad všech zásad správného provedení
Obrázek 9 - funkční páska musí proběhnout po celém obvodě bez přerušení nebo se musí případné spoje řádně propojit - vlevo. Na obrázku vpravo je provedení, které způsobí lokální bujení plísně v místě přerušení parotěsné zábrany (zde napojení rámu a meziok
Obrázek 10 - provedení bez použití funkčních pásek
Nedostatečné vyplnění tepelným izolantem způsobuje promrzání rohu u okenního parapetu, zjištěná minimální teplota na vedlejším termogramu je pod bodem mrazu (v interiéru!). Šedá barva ukazuje na plochy s povrchovou teplotou okna pod hodnotami kritickými.
Kvalita vnitřního prostředí je téma velmi široké a výrazně překračující rozsah tohoto příspěvku. Pokud se omezíme pouze na pobytové prostory bytů a bytových domů, případně dalších zařízení, kde se zdržují lidé, je možno zcela obecně říci, že jako vyhovující se považuje intenzita výměny vzduchu v hodnotě 0,5 [hod-1] nebo 25 m3/hod. čerstvého vzduchu na osobu.
Splnění požadavku se hodnotí prostřednictvím koncentrací kysličníku uhličitého v ovzduší, což je podle novely vyhlášky (č. 20/2012 Sb.) hodnota 1500 ppm.
Obecně platí (v souladu s již výše uvedeným faktem), že moderní otvorové výplně se v podstatě paušálně řadí do nejvyšší třídy vzduchotěsnosti - třídy 4. Prakticky to znamená, že přirozená výměna vzduchu v pobytových prostorách není možná bez pravidelného přímého větrání otevíráním oken. Aby se dosáhlo skutečně požadovaných parametrů vnitřního vzduchu, znamená to v průměrném bytě nárazově větrat prakticky každé 2 - 4 hodiny (podle rozmístění oken). To je však v praxi neproveditelné obzvláště v nočních hodinách.
Úkolem každého projektu tedy musí být posoudit způsob výměny vzduchu v navrhované budově a lze říci, že v převážné části projektů je nutno přistoupit na zajištění nucené výměny vzduchu, a to nejlépe s rekuperací. Je pravdou, že většina běžných projektů toto téma vůbec neřeší, ale důsledky jsou velmi často téměř fatální, obzvláště při spojení s tepelně technickými vlastnostmi obvodových stavebních konstrukcí na hranici normového požadavku nebo při jeho nesplnění. Několik případů je na následujících obrázcích.
Obrázek 11 - nedostatečná intenzita výměny vzduchu v kombinaci s nevyhovujícím teplotním faktorem vnitřního povrchu působí intenzívní bujení plísně
Obrázek 12 - vlivem nedostatečné výměny vzduchu v místnosti bytu, kde není žádný významný zdroj vlhkosti, se udržuje průměrná vlhkost (týdenní průměr) cca 55 - 56 %. V kombinaci s cihelným zdivem z keramických tvarovek tl. 440 mm na hranici normového poža
Otvorové výplně jsou natolik specifickým oborem v navrhování stavby, které ovlivňují tak velké množství zdánlivě nesouvisejících oblastí, že je nutno jim v rámci již úvodních studií a později i celého projektu věnovat zvýšenou pozornost.
Vyplatí se vyžadovat normami požadované vlastnosti a ty, které jsou pouze doporučené (typicky vícekrát zmíněný kritický teplotní faktor vnitřního povrchu) uvádět jako požadavky též. Investice vyvolané tímto postupem jsou vždy výrazně nižší než náklady, které je nutno později vynaložit na odstranění vad, které nerespektováním této zásady vzniknou.
Ing. Zdeněk Petrtyl
autorizovaný inženýr pro oblast pozemních staveb
energetický specialista
