Požadavky na otvorové výplně pasivních domů
Díky stoupajícím cenám energií se lidé stále více 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.
Snižování energetické náročnosti
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, přibližně od roku 1991, hlavně v Německu, Švýcarsku a Rakousku, vznikají „prototypy” rodinných domů s velmi nízkou roční potřebou energie pro vytápění těchto objektů.
Zejména skupinou techniků v čele s Dr. Feistem byly postupně definovány parametry pro kategorizaci 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/m2 vyžaduje celý soubor opatření při navrhování takového objektu, soubor znalostí a soulad navržených konstrukcí a technologií.
| současná novostavba | nízkoenergetický dům | pasivní dům |
| Charakteristika | ||
| klasické vytápění pomocí plynového kotle o vysokém výkonu, větrání otevřením okna, konstrukce na úrovni požadavků normy | otopná soustava o nižním výkonu, využití obnovitelných zdrojů, dobře zateplené konstrukce, řízené větrání | pouze teplovzdušné vytápění s rekuperací tepla, vynikající parametry tepelné izolace, velmi těsné konstrukce |
| Potřeba tepla na vytápění [kWh/(m2a)] | ||
| 80 - 140 | méně než 50 | méně než 15 |
| Základní požadavky na prosklené výplně | ||
| UW = 1,2 – 1,7 W/m2k Uf = 1,3 – 2,0 W/m2k Ug ≥ 1,1 W/m2k iLV = zajišťuje doporučenou nmin |
UW = 0,9 – 1,1 W/m2k Uf = 0,9 – 1,2 W/m2k Ug ≤ 0,82 W/m2k iLV ≤ 0,3.10-4 m2s-1 Pa-0,67 (příp. úpravy pro přivětrání v souvislosti s koncepcí řízeného větrání ) |
UW ≤ 0,8 W/m2k Uf ≤ 0,8 W/m2k Ug ≤ 0,6 W/m2k iLV ≤ 0,1.10-4 m2s-1 Pa-0,67 g ≥ 0,5 |
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.
Důsledný a profesionální projekt
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 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 max. využití sluneční energie.
Prosklené konstrukce
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 stínícím efektem (resp. s nízkým součinitelem stínění SC), ale naopak tuto potřebu odstínění zajistit předřazenou konstrukcí (např. žaluzie, rolety apod.) nejlépe ovládanou řídící jednotkou v závislosti na vyhodnocení vnitřního prostředí. Z hlediska součinitele tepelného prostupu (Ug) jsou maximalistické požadavky 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 Ug – 1,6 (W/m2K) g < 0.
Rámové konstrukce
Zcela jasné jsou parametry pro rámové konstrukce výplní Uf ≤ 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 (viz obr. 3). 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. (tab. 2). Konstrukční hloubka rámu tohoto systému činí 120 mm.
| |  |  |
| Uf W/m2K (profily) | 0,71 | 0,74 |
| φ W/m2K (rámeček) | 0,03 | 0,03 |
| UW W/m2K (1230 x 1480)* | 0,79 / 0,72 / 0,65 | 0,80 / 0,74 / 0,68 |
 |  | |
| Uf W/m2K (profily) | 0,75 | 0,83 |
| φ W/m2K (rámeček) | 0,03 | 0,03 |
| UW W/m2K (1230 x 1480)* | 0,81 / 0,75 / 0,68 | 0,82 / 0,76 / 0,69 |
 |  | |
| Uf W/m2K (profily) | 0,90 | 0,77 |
| φ W/m2K (rámeček) | 0,03 | 0,036 |
| UW W/m2K (1230 x 1480)* | 0,83 / 0,77 / 0,71 | – |
 | ||
| Uf W/m2K (profily) | 0,65 | |
| φ W/m2K (rámeček) | 0,032 | |
| UW W/m2K (1230 x 1480)* | 0,78 / 0,70 / 0,62 |
Firma Rehau disponuje též konstrukcí vchodových dveří (viz. obr. 4) osvědčenou pro pasivní domy φ1 = 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 (Uf ≤ 0,8 W/m2K). Mohutnost těchto profilů vyžaduje citlivý návrh výplní ze všech hledisek – velikosti, otevírání, užívání, vlivu osvětlení apod. Doporučená plocha osluněných fasád se pohybuje na úrovni cca 20 % celkové plochy fasády, ale je věcí návrhu k daným podmínkám daného objektu.
Utěsnění osazovacích spár
Dalším významným, velice důležitým parametrem je těsnost těchto prvků nejen samotných, ale zejména utěsnění osazovací spáry. Vlastní okna by měla splnit požadavek na iLV ≤ 0,1·10-4 m2s-1Pa-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 Uw, resp. celkové Uw v zabudovaném stavu by nemělo překročit hranici Uwmax = 0,85 W/m2K.
Nejlepších výsledků je dosaženo, pokud celá konstrukce je „vykonzolována” do roviny tepelné izolace pomocí speciálních kotev (viz obr. 5). Důrazně upozorňuji, že občas viditelná naivita při tomto způsobu osazení – poddimenzované běžné páskové kotvy – degradují 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 difuzních 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.
Zhodnocení a závěry
Závěrem k výše uvedenému je nutné říci, že se jedná o ty nejzákladnější požadavky a kritéria, 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) a pečlivá montáž.
Rozhodně nesouhlasím s názorem, že náklady na tyto domy nejsou výrazně vyšší. Cenové úrovně výše popsané konstrukce tvorových 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).
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). Tlak evropské ekonomiky na snižování energetické náročnosti budov a především strmý růst cen energií se bude týkat nás všech.
