Screenové rolety Isotra chrání před sluncem, horkem i zimou

Ukážeme si princip fungování venkovních screenových rolet Isotra. V létě tyto stínicí předměty chrání před palčivým sluncem, letním horkem a vytvářejí příjemné vnitřní prostředí. V zimě pak snižují spotřebu tepla na vytápění domu. Venkovní screen se hodí do rodinných i administrativních budov všech energetických klasifikací, od úsporného domu až po pasivní.

Začneme tím, jak screenová roleta stíní, anebo přesněji, co stíní. Jde celkem o čtyři typy energetických toků, které screenová roleta zastaví:

Přímé slunce a rozptýlené sluneční záření

Jižně orientované okno osazené izolačním dvojsklem se součinitelem prostupu tepla U_g – 1,1 W/(m²K) a solárním faktorem g = 0,5 propouští dovnitř jen viditelné sluneční světlo, ale ne jeho infračervenou, ani tepelnou složku. Všechny tři složky jsou nositeli energie, tzn. tepla. Solární faktor říká, že oknem projde dovnitř 50 % energie, která dopadá na venkovní stranu okna. Tabulka 1 ukazuje množství energie, které se dostane dovnitř izolačním dvojsklem (při g = 0,5) okna o ploše 1 m² při celodenní slunečné obloze:

Tab. 1: Množství energie přímého slunečního záření, které projde izolačním dvojsklem při g = 0,5 o ploše 1 m² při celodenní jasné obloze.

den	jižní okno	západní okno
letní slunovrat	1,344 kWh/m2	2,652 kWh/m2
rovnodennost	2,964 kWh/m2	1,884 kWh/m2
zimní slunovrat	3,262 kWh/m2	0,852 kWh/m2

K uvedeným číslům snadno dojdeme pomocí programu [1], když účinný podíl sklonité plochy vůči celodennímu slunečnímu záření vynásobíme intenzitou přímého slunečního záření 1000 W/m² a faktorem g = 0,5. Jde o obrovská čísla. Např. při celkové ploše jižně orientovaných oken 10 m² získáme v zimě 32,62 kWh tepla. To bývá příjemné. Naproti tomu energetický zisk 26,52 kWh z letního slunce západně orientovanými okny stejné plochy bývá většinou nepříjemný.

Asi 10× menší intenzitu má rozptýlené sluneční světlo, které vzniká odrazy od mraků, pozemských předmětů apod. Je to vlastně světlo, které za slunného dne vniká do domu oknem, do něhož nesvítí slunce. Jeho intenzita je asi desetinová, cca 100 W/m², avšak během dne se příliš nemění. Např. v den letního slunovratu – kdy mezi východem a západem slunce uběhne 16 h a 7 minut, dělá tento zisk 0,1 kW/m² × 16,12 h × 0,5 = 0,806 kWh/m² tepla na plochu okna 1 m². Celodenní tepelný zisk z tohoto zdroje získáme vynásobením plochou všech domovních oken. Jde o čísla v řádu kWh denně, která se podepisují na vnitřní teplotě nebo na spotřebě energie na vytápění, resp. chlazení.

Tab. 2: Časový úsek mezi východem a západem slunce ve dnech, které ohraničují čtyři roční období.

den	doba mezi východem a západem slunce
letní slunovrat	16 h:07 m = 16,12 h
rovnodennost	11 h:55 m = 11,92 h
zimní slunovrat	7 h:53 m = 7,88 h

Screenová roleta a sluneční záření

Screen odrazí nebo pohltí takřka veškeré přímé, i rozptýlené sluneční záření, které na něho dopadá. Jen malou část cíleně propouští do interiéru a to díky jemné perforaci screenu. V interiéru to vytvoří příjemné šero, umožňující běžné domácí činnosti. Na růstu vnitřní teploty se propuštěné světlo prakticky neprojeví.

Tok energeticky vydatného slunečního záření screen tedy zastaví ještě před oknem a okno tedy není přímo ohříváno, při otevřeném okně horké sluneční záření nevniká dovnitř. Ukažme si, co se děje:

Při dopadu přímého nebo rozptýleného slunečního záření na screen se část záření odrazí, část se pohltí. Pohlcená část způsobí ohřev screenu, který pak sálá teplo (dlouhovlnné tepelné záření) na obě strany. Oba tyto děje jsou velmi důležité pro správný návrh screenové clony.

Screen lze navrhnout tak, aby na venkovní straně odrážel sluneční záření (přímé i rozptýlené), čímž se nebude ohřívat nebo jen minimálně. Znamená to aplikovat na venkovní straně reflexní povrch; ten odráží sluneční záření buď jako zrcadlo, nebo odražené záření rozptyluje do všech stran, je vjemově matný. Naopak, screen s nereflexním povrchem se na slunci ohřeje i o několik desítek °C nad teplotu vzduchu.

Ohřátý screen sálá teplo na obě strany, tzn. i k zasklení okna, které se tím ohřívá. Nebo sálá otevřeným oknem přímo do interiéru. Když je screen pohltivý, tzn. většinou tmavý a matný, sálá v závislosti na své teplotě podle tab. 3. Naopak reflexní screen teplo (téměř) nesálá. Příklad: černé těleso při teplotě 40 °C sálá teplo s intenzitou 545,0 W/m². Avšak reflexní těleso, od kterého se 90 % dopadajícího tepelného záření odráží, sálá jen 10% intenzitou, tedy 54,5 W/m².

Tab. 3: Intenzita sálání černého povrchu při různých teplotách

Teplota ve °C	-40	-20	0	10	20	40	60	80
Intenzita sálání ve W/m2	167,5	232,9	315,6	364,5	418,8	545,2	698,5	881,9

Zemské tepelné záření

Sluncem rozpálený zemský povrch a stavby a předměty na něm se mohou rozpálit až na 40 °C i 50 °C (městská zástavba), v přírodě s vegetací méně. Naopak v zimě, zejména za jasných nocí, klesají teploty hluboko pod nulu, nejnižší teplota u nás klesla pod –42 °C. Tabulka 3 ukazuje intenzitu, s jakou vyzařují tepelné záření černá, tzn. nereflexní tělesa při různých teplotách.

Výslednicí záření z povrchu země a všech pozemských těles, proti nimž září oblačná či jasná obloha, je zemské záření. Logika vzniku tohoto technického názvu je stejná jako u slunečního záření. Za bezvětří lze teplotu vzduchu přibližně ztotožnit s teplotou zemského záření.

Screenová roleta a zemské záření

Screenová clona účinkuje tak, že odrazí nebo pohltí také veškeré zemské záření, které na ní dopadá, s výjimkou několika procent, která jsou dána otvorovitostí screenu. Jak už bylo řečeno, s mírou, s jakou screen tepelné záření pohlcuje, ho také sálá. To otevírá relativně nové a především velké možnosti, jak pomocí screenů řídit relativně velké sálavé toky tepla a tím zajistit příjemnou teplotu v místnosti.

Domovní tepelné záření

Domovní prostorové záření je tepelné záření, vyskytující se uvnitř budov. Fyzikálně odpovídá zemskému záření, liší se většinou jen teplotou. V místnostech udržujeme stálou teplotu stěn i vzduchu, v zimě 21 °C, v létě 25 °C. Těmto teplotám odpovídá tepelné záření o intenzitě 424,5 W/m², resp. 448,0 W/m². Také tento tok screenová roleta zastaví, pokud sama odděluje vnitřní prostor o venkovního.

Proudění a vedení tepla

Proudění a vedení tepla se od záření fyzikálně liší. Proudění, tj. průvan či vítr, je skupinový, tj. mnohamolekulový transport teplého vzduchu do chladných míst, resp. naopak, studeného vzduchu do teplých.

Vedení tepla je děj molekulární. To znamená, že si mezi sebou předávají teplo sousední molekuly – přesněji jejich kinetickou, vibrační nebo rotační energii.

Screenová roleta a proudění tepla

Při otevřeném okně screnová clona spolehlivě zastaví proudění, čili intenzivní výměnu vzduchu mezi venkovním a vnitřním prostředím o různých teplotách. Už jen to sníží nevítané tepelné ztráty nebo zisky.

Screenová clona – spolehlivá regulace tepla i světla

Co se týče světla, screenovou roletu můžeme spustit nebo vytáhnout a tím zastavit nebo obnovit dodávku denního světla. Screen ve spuštěné poloze však zajišťuje i dodávku světla v míře, která je vhodná pro odpočinek a zrakově nenáročné činnosti. Tuto službu zajišťuje tzv. otvorovitost screenu. Lze vybírat screeny s různou otvorovitostí podle konkrétních potřeb.

Velký význam screenových rolet je také při regulaci tepla. Přibližme si to na příkladu: Západní slunce září na screen, umístěný na oknech orientovaných na západ, energii o intenzitě až 1000 W/m². Rozptýlené světlo představuje energetický tok 100 W/m². Při venkovní teplotě 33 °C přijímá screen také tok zemského záření o intenzitě 500 W/m². Screen tak celkem zastaví horký tepelný tok o intenzitě 1600 W/m² s potenciálem ohřát nejen screen, ale i okno, případně vnitřek domu (při otevřeném okně) na vysokou teplotu.

Bez screenové clony by tok energie 1600 W/m² dopadal na zasklení okna; z toho cca 500 W/m² by rovnou procházelo dovnitř. Zbylých 1100 W/m² by pohlcovalo zasklení a způsobilo tak jeho rychlé ohřátí na vysokou teplotu hodnotu, kterou sníží ovívání vzduchem. Zároveň by se ohříval i vnitřek domu a nejspíš dřív, než by se stal neobývatelným, by nás „vysvobodil” západ slunce.

Umístěme nyní screen před okno po jeho venkovní straně. Tepelný tok 1600 W/m² bude nyní dopadat na screen. Ten se sice ohřeje, přibližně až na 60 až 70 °C, což znamená, že proti oknu už bude sálat jen s intenzitou 800 W/m², nikoliv 1600 W/m². Tím významně zbrzdíme prohřívání interiéru.

Použijme nyní screen s nízkou emisivitou, dejme tomu ε = 0,15. Ten nyní bude pohlcovat sluneční a zemské záření jen na úrovni 0,15×1600 W/m² = 240 W/m². Zbytek záření o intenzitě 1360 W/m² odrazí. Logicky se tedy bude i méně ohřívat. A s tím přímo souvisí, že bude také málo sálat; v našem případě ε = 0,15 v podstatě jen 15 % toho, co sálá běžný povrch. Bude se zkrátka jevit jako studený či chladný; až dotekem zjistíme, že tomu tak není.

Screenová roleta v zimním období

V zimě neexistují přebytky sálavého tepla v podobě slunečního i zemského záření. Zemské záření je studené, zejména v noci, a přímý sluneční svit ve dne proto většinou rádi vpustíme dovnitř jako zdroj tepla.

Chceme však, aby teplo neunikalo okny ven, zejména v podobě záření. Venkovní screen a vzduchová mezera mezi ním a zasklením je překážkou tomuto úniku. Pokud zvolíme screen s nízkou povrchovou emisivitou, srazíme na nějakých 15 % i sálání tepla z jeho povrchu. Tento nízkoemisivní screen zároveň absorbuje sálavé teplo od teplejšího zasklení jen na úrovni 15 %, zbytek odráží zpět do okna, což přijde velmi vhod.

Výsledek? Okno s izolačním dvojsklem zlepší venkovní screen na úroveň trojskla.

Roleta Isotra SCREEN ZIP

Tato roleta je příkladem řešení, o kterém píšeme. Rodinnému domu či administrativní budově dodá působivý výraz slunečního domu, evokující funkční symbiózu Slunce, Země a člověka. Slunce za jedinou hodinu doručí Zemi životně důležitou energii, kterou lidé nespotřebují za celý rok! Sluneční dům symbolizuje život v přebytku a nekonečnými možnostmi. To je vzkaz, který k nám vysílá Slunce.

Roleta SCREEN ZIP je vysoce odolná proti větru, v uzavřené poloze částečně nahrazuje síť proti hmyzu, a v případě použití látky typu blackout zajistí velmi účinné zatemnění.

Volbou vhodné screenové tkaniny zajistíme našemu obydlí maximální ochranu proti slunečnímu záření a průniku tepla, vhodnou úroveň přirozeného světla v interiéru a kontakt s vnějším okolím. Motorický pohon screenové rolety dotváří známku modernosti a pohodlí. To se týká i konceptu pasivních budov, a zejména evropských domů s téměř nulovou spotřebou energie.

Závěr

Screnové rolety Isotra, umístěné na vnější straně okna, umožňují za slunných dnů udržet úroveň vnitřní teploty na příjemné úrovni i bez strojního chlazení. Naopak v zimě zlepšují významně tepelněizolační účinek oken. Vedle energetické stránky jde o velmi elegantní pohledový prvek, který v rukou architekta dodá stavbě jedinečný vzhled a přitažlivost.

Téma: stínicí technika

Literatura a zdroje:

[1] http://www.stavebnictvi3000.cz/vypocty/4-ucinny-podil-sklonite-plochy-vuci-celodennimu/