Dřevěná okna jako zimní zdroj energie, jak je naplánovat a vybrat

Volba dřevěného okna je většinou spontánní, stačí cit ke dřevu a přírodě vůbec. Jiná věc je správná velikost a umístění okna. Nové studie a měření ukazují, že okna i v zimě významně zásobují dům teplem, zatímco zeď, byť na pasivní úrovni, je tepelně ztrátová. To má vliv na energetiku staveb a také na plánování oken. Ukazuje to článek, který vznikl ve spolupráci s firmou TTK CZ s.r.o.

Při plánování oken je dobré myslet nejen na zimu, ale i na léto. V zimě chceme, aby okny vnikalo dovnitř se slunečním zářením co nejvíc tepla, a v létě naopak co nejméně, abychom předešli přehřívání interiéru.

Mluvíme-li o oknu, je často dobré ho chápat jako celek složený z okna a předokenní (venkovní) žaluzie nebo rolety. Stínění, jak budeme stažené venkovní žaluzii či roletě také říkat, nás v létě chrání před velkým přílivem slunečního tepla, zejména u západně orientovaných oken.

Naopak za zimních nocí zvýší stínění izolaci okna: v noci okno s dvojsklem a stíněním účinkuje přibližně jako samotné okno s trojsklem. Ve dne pak stínění vytáhneme, abychom dovnitř vpustili přímé i rozptýlené sluneční světlo a s ním energii, tedy teplo.

Oknu, jeho stínění a související energetické hodnotě okna i celého domu se věnujeme v tomto článku. Jako příklad jsme zvolili konkrétní produkty od společnosti TTK CZ s.r.o., předního českého výrobce dřevěných a dřevohliníkových oken, který je dobře známý u nás i v zahraničí.

Proč a jak okna vytápějí

Graf na obr. 1 ukazuje průběh ozáření okna přímým a rozptýleným slunečním zářením vztažený na 1 m² okna a měsíc pro 8 různých orientací okna vůči světovým stranám v lokalitě Praha. Graf vznikl na základě dlouhodobého sběru dat osluněnosti [1], která zahrnují i vliv oblačných a bezoblačných dní.

Asi polovina tohoto ozáření prostoupí oknem přímo dovnitř. Přesnou hodnotu dostaneme vynásobením tzv. solárním faktorem g okna. Příkladně jsme z produkce TTK CZ s.r.o vybrali:

• „základní” okno TTK ALU s izolačním dvojsklem – faktor g = 0,63 a součinitel U = 1,3 W/(m²K),
• „prémiové” okno TTK ALU THERM s trojsklem – faktor g = 0,5 a součinitel U = 0,7 W/(m²K).

Když od sluneční energie (= tepla), kterou okno vpouští dovnitř, odečteme tepelné ztráty oknem, které plynou z rozdílu teploty vnitřního a venkovního vzduchu, dostaneme celkovou a skutečnou energetickou bilanci okna. Pro měsíce říjen až duben, což je přibližně topné období, ji ukazuje následující tab. 1:

Tab. 1: Energetická bilance svislých oken a zdi pro Prahu pro období říjen až duben a různé orientace okna ke světovým stranám. Tepelné ztráty (případně zisky) byly stanoveny denostupňovou metodou.

Výsledky v kWh/(m2·sezona)	S	SV	V	JV	J	JZ	Z	SZ
Okno: U = 1,3 W/(m2K); g = 0,63	–54,2	–37,9	9,7	68,2	100,3	72,1	9,8	–44,4
Okno: U = 0,7 W/(m2K); g = 0,5	–17,3	–4,3	33,4	79,9	105,4	83,0	33,5	–9,5
Zeď: U = 0,15 W/(m 2 K); g = 0	–11,6

Tab. 1 říká, že s výjimkou oken, která míří do severního čtvrtkruhu (od severozápadu přes sever až k severovýchodu), vykazují všechny ostatní orientace v topném období kladnou energetickou bilanci, zatímco zeď (včetně pasivní) vykazuje energetickou ztrátu. Jinak řečeno, kdybychom vyzdili okno mířící mimo severní čtvrtkruh i tou nejlepší zdí v pasivní kvalitě, protopíme víc!

Údaje platí pro svislá okna, která nejsou v průběhu dne stíněna okolní zástavbou; v případě střešních oken a střechy může být rozdíl v celkové bilanci ještě nápadnější. Při výpočtu hodnot v tab. 1 byla vnitřní teplota na úrovni 19 °C a venkovní na úrovni průměrné teploty vzduchu v daném měsíci.

K podobnému závěru, jako tab. 1, dospěl i praktický test Dánské technické univerzity uskutečněný ve Vídni a popsaný v [2]. Nejlépe z pěti testovaných oken v pasivní zdi se součinitelem U = 0,15 W/(m²K) dopadlo okno s hodnotou U_W = 1,3 W/(m²K) s bilancí +3 kWh/m² za sezónu, zatímco pasivní zeď dopadla nejhůře se ztrátou –7 kWh/m² za topnou sezónu.

Tab. 1 se opírá o podrobnou statistiku skutečné solární aktivity zahrnující slunné i oblačné dny, jejíž vznik financovala EU a která se úspěšně používá pro návrh solárních elektráren. České stavitelství tuto statistiku nezná, navíc ignoruje energii od rozptýleného slunečního světla, které dosahuje až desetiny intenzity přímého slunce a nezávisí na orientaci okna. To vede k zimnímu energetickému podcenění oken, která jsou mylně považována jen za ztrátová. A k přehlížení letních energetických zisků okny, které se pak neúčinně „řeší” jen tepelnou izolací obvodových stěn a střechy.

Zimní funkce okna

Ideální zimní orientace okna je k jihu, kdy okno vpouští do interiéru maximum slunečního záření, které je nositelem světla i tepla.

Vyjma orientace, kdy okno míří do severního čtvrtkruhu, mají všechny zbývající orientace okna vždy kladnou energetickou bilanci, tzn, že více energie vpustí dovnitř, než kolik jimi (v noci apod.) uteče ven. Jsou tedy lepší než jakkoli dobře izolující zeď.

Tuto jejich statisticky ověřenou přednost nemění ani jakkoliv mrazivá zimní noc. Venkovní stínění okna zabraňuje působení chladu na povrch okna na interiérové straně, čímž se zhruba o třídu vylepší tepelná izolace okna, jak už bylo uvedeno.

Letní funkce okna

Ideální a asi nejvyhledávanější letní orientace okna je opět k jihu. Tehdy je horké polední slunce vysoko nad obzorem a jeho paprsky svírají s plochou okna malý úhel. Stavebně lze slunce zcela odclonit hlubším nadpražím okna nebo střešním přesahem. Pokud tyto možnosti nemáme, uplatní se vnitřní i vnější stínění.

Oblíbená bývá i letní orientace okna k východu. Po chladné noci bývají hřejivé východní sluneční paprsky příjemné a vítané, přesto-že, či právě proto, že kolmo svítí do okna.

Západní slunce, které svítí téměř kolmo do západně orientovaných oken, bývá po dlouhém letním dni naopak nepříjemné. Tehdy přijdou vhod venkovní žaluzie/rolety, které přímé slunce odstíní a zároveň brání ohřátí okna z venkovní strany, aby se nezvýšil prostup tepla do místnosti.

Krátce z historie firmy

Společnost TTK CZ s.r.o. vznikla již v roce 1992, tedy před 25 lety. Za toto období se stala předním českým výrobcem dřevěných eurooken a vchodových dveří (již od roku 2004 je firma držitelem certifikátu dle ČSN EN ISO 9001:2001). Vybudovala si moderní výrobní a skladovací prostory, novou vzorkovou prodejnu a školící centrum. Její výroba probíhá v nových, klimatizovaných prostorách za použití nejlepších technologií. Automatizované linky, on-line řízená obráběcí CNC centra a nová moderní lakovna s automatickou regulací vnitřního prostředí jsou spolu se zavedeným systémem managementu jakosti zárukou kvality všech produktů.

Její kvalitní a moderní dřevěná okna, eurookna a vchodové dveře se těší oblibě nejen v ČR, ale i v zahraničí. TTK CZ s.r.o. patří mezi první české firmy, které měly kvalitní výrobky, dostatek odvahy a jely po revoluci vystavovat za hranice Československa. Jako jedna z prvních českých firem vystavovala například na veletrzích v Mnichově, kde získala řadu stálých zákazníků nejen z Evropy, ale také mimo ni.

Na závěr si Vás dovolujeme pozvat na 27. mezinárodní stavební veletrh FOR ARCH 2016, který se uskuteční ve dnech 20.–24. 9. 2016. Expozici TTK CZ naleznete v hale 3 stánek B08.

Literatura a zdroje:

[1] Photovoltaic Geographical Information System – Interactive Maps, European Commission – Joint Research Centre – Institute for Environment and Sustainability – Renewable Energies Unit.

[2] Eriksen, Kurt Emil: Energetická bilance oken, Stavebnictví a interiér 5/2016.