Úspory tepla s žaluziemi a roletami ISOTRA

Článek [1] ukázal, že venkovní stínicí prvky ISOTRA a.s. v létě zásadně srazí příliv tepla z přímého slunce až na necelá 3 % ve srovnání s okny bez zastínění. Dobře účinkují i v noci či za oblačných dní, hlavně v zimě, kdy účinně brání ztrátám tepla. Stažené rolety a žaluzie vylepší izolační dvojsklo na úroveň samotného trojskla. Vedle úspor tepla většinou úplně zmizí i rosení oken z vnitřní strany.

Asi největší přínos mají venkovní stínicí prvky v horkém letním slunném dni, kdy odcloní až 1 kW tepla, které by se jinak (bez stínění) dostávalo dovnitř zavřeným oknem o ploše zasklení 2 m². Plně otevřeným oknem by dovnitř vnikal tok tepla až 2 kW. Uvedené hodnoty platí pro případ, že slunce září kolmo do okna. Při zatažené venkovní žaluzii či roletě a zavřeném oknu se dovnitř dostává jen cca 30 W [1].

Plně stažená roleta či žaluzie má významný vliv i na únik tepla oknem, který nás trápí mimo letní a slunné dny. A který je největší zejména v noci, kdy je venku nejchladněji a kdy bývají vesměs stažené venkovní žaluzie či rolety.

Co vlastně říká součinitel prostupu tepla U_w? Jestliže máme doma okno se součinitelem U_w = 1,2 W/(m²K) – dolní index w říká, že jde o celé okno (window), můžeme spočítat okamžitou ztrátu tepla Z oknem ve wattech. Stačí součinitel vynásobit plochou okna P v m² a rozdílem teplot Δ_t v interiéru a venku. Tedy Z = U_w × P × Δ_t. Smysl tohoto počítání je dopracovat se ke spotřebě energie na vytápění.

Když okamžitou ztrátu tepla Z vynásobíme časem, získáme energii, která za tuto dobu unikla oknem. Protože se ale venkovní teplota mění, rozdělíme čas do úseků, v nichž pracujeme s konstantní průměrnou teplotou. Např. při průměrné únorové teplotě 1,5 °C, je celková únorová ztráta tepla (za 28 dní) naším oknem Z = 1,2 W/(m²K) × 2 m² × (20–1,5) K × 24 h × 28 = 29 837 Wh ≈ 30 kWh. A to už dokážeme převést na peníze.

Venkovní zastínění a konec orosených oken

Pomocí součinitele prostupu tepla okenního zasklení U_g (index g říká, že jde o sklo – glass) dokážeme předpovědět také povrchovou teplotu t_P na zasklení z interiérové strany. Při návrhové vnitřní teplotě t_I = 20 °C a proměnné venkovní teplotě t_E přibližně platí:

Proč je to důležité? Na vnitřní povrchové teplotě okenního skla t_P záleží, jestli se bude sklo rosit. Čím vyšší součinitel U_g, tím menší riziko rosení okna z vnitřní strany. Pro venkovní teplotu –15 °C je na vnitřní straně zasklení U_g = 1,1 W/(m²K) povrchová teplota +15 °C. Zlepšíme-li roletou nebo žaluzií od ISOTRA a.s. tento součinitel na 0,7 W/(m²K), povrchová teplota stoupne na 16,8 °C. To už může rosení podstatně oddálit.

Venkovní žaluzie či roleta odstraní zároveň i rosení oken z venkovní strany, které se objevuje zejména u kvalitních oken s trojskly nebo dvojskly s fólií Heat Mirrorr.

Téma: Žaluzie

Venkovní žaluzie – Setta 65 a Setta 90

Jde o špičku v sortimentu společnosti ISOTRA a psali jsme o nich v dubnovém čísle 4/2013 tohoto časopisu. Lamely ve tvaru písmene „S” šíře vytvářejí v zavřeném stavu dokonalou celistvou plochu, což je pro tepelnou ochranu zejména za zimních nocí zásadní. Tepelněizolační efekt žaluzií Setta zvyšuje guma vlisovaná po celé délce lamely. Ta zajišťuje – mimo to, že je žaluzie i ve vysokém větru stabilní a velmi tichá – také minimální provětrávání mezery mezi ní a zasklením. Stabilitu a těsnost umocňují hliníkové vodící lišty, které jsou i podpůrným prvkem pro zabezpečení domu proti vloupání. Jednoduchost montáže, elegance a dokonalé zastínění dělá z těchto žaluzií jedinečný prvek pro všechny stavby.

Venkovní žaluzie Zetta 70 a Zetta 90

Lamely této žaluzie připomínají tvar písmene „Z”. Zetta 90 je nejvyspělejší žaluzií v oblasti exteriérové stínící techniky, vhodná k zastínění rodinných domů i administrativních budov. Lamely o šířce 9 cm a guma vlisovaná po celé délce lamel vytvářejí dohromady celistvou a relativně vzduchotěsnou plochu, která dokonale stíní a zvyšuje termorizolační účinek žaluzie. Zetta 90, oproti žaluzii Zetta 70, se používá k zastínění větších ploch, větší lamely působí robustnějším dojmem, což je z pohledu architektury cenné.

Venkovní žaluzie Cetta

Jde o nejznámější a nejoblíbenější typ venkovní žaluzie v sortimentu ISOTRA a.s., jejíž tvar lamely připomíná mírně ohnuté písmeno „C”. Vyrábí se v různých povrchových úpravách ve třech řadách Cetta 50, 65 a 80.

Exteriérové rolety Plasterax a Vivera

Venkovní rolety jsou obecně velmi oblíbené zejména na exponovaných povětrnostních místech. Vysoký stupeň zastínění, nízká hladina venkovního hluku a dobrá tepelná izolace jsou základní přednosti. Hliníkové lamely plněné PUR pěnou, alternativně plastové lamely, tvoří v zavřeném stavu celistvou plochu, která úplně zastíní interiér a vytvoří těžko zdolatelnou zábranu v případě vloupání. Rolety Plasterax jsou určeny hlavně pro montáž pod fasádu nebo zateplovací systém, je tudíž nutné s nimi počítat již ve fázi projektu.

Téma: Rolety

Roleta/žaluzie snižuje ztrátu tepla oknem

Zajímá nás, jak se zlepší součinitel U_w okna, na jehož venkovní stranu dáme žaluzii nebo roletu. Oficiální stavební výpočty na to nemají odpověď. Neřeší ani vliv stínicích předmětů v létě za slunných dní, kdy dochází k přehřívání a potřebě chladit. Přesněji, řeší ji vzduchotěsným uzavřením domu a tepelnou izolací stěn a oken a jejich orientací vůči světovým stranám. Ukážeme si, že stažené rolety a žaluzie významně sníží ztrátu tepla oknem. K úloze přistoupíme přes výpočet tepelného odporu vzduchové mezery podle harmonizované normy ČSN EN ISO 6946 [2].

Předpoklady výpočtu

Nechť má zasklení okna součinitel prostupu tepla U_g = 1,1 W/(m²K) a je na venkovní straně celoplošně doplněno staženou žaluzií nebo roletou. Mezi zasklením a stínicím prvkem vznikne uzavřená mezera tloušťky nad 1,5 cm; uzavřenost mezery je při kvalitním provedení žaluzií ISOTRA a.s. rozumně splněna, stejně jako uvedená minimální tloušťka. Podle [2] je tepelný odpor od tloušťky mezery cca 1,5 cm výše vždy stejný. Tepelný odpor stínicích lamel pro jednoduchost zanedbáme s vědomím, že mírně zhoršujeme výsledky. Venkovní teplota budiž –15 °C a vnitřní +20 °C. Budeme dále pracovat s třemi různými emisivitami povrchů stínicích lamel, ε = 0,9, ε = 0,5 a ε = 0,2.

Emisivita ε je bezrozměrná veličina, která charakterizuje reakci povrchu při dopadu elektromagnetického tepelného záření. Povrch o emisivitě ε = 1 (černý) pohltí veškeré záření, které na něho dopadne a přemění ho v teplo. Každý povrch zároveň tepelné záření vyzařuje, a sice úměrně čtvrté mocnině své teploty. Černý povrch (ε = 1) však vyzařuje nejvíc, a to s intenzitou σT⁴ = 5,67 × 10^–8·(t + 273,15)4, kde t je teplota ve °C.

Povrch ε = 0,5 (šedý) pohltí a přemění v teplo jen polovinu záření, které na něho dopadne, zbytek odrazí. A vyzařuje jen s poloviční intenzitou 0,5 × σT⁴. Povrch ε = 0,2 (reflexní) pohltí jen pětinu dopadajícího záření a čtyři pětiny odrazí. Jeho tepelné vyzařování má intenzitu jen 0,2 × σT⁴. Pro ilustraci: venkovní černé zastínění (ε = 1) při teplotě –15 °C září s intenzitou 5,67 × 10^–8·(–15 + 273,15)⁴ = 252 W/m²! Teplo a teplotu ale ztrácí pomalu nebo vůbec, neboť zároveň pohlcuje, čili získává záření (=teplo) od atmosféry a okolních těles včetně zasklení. V ustáleném stavu pak vyzařuje totéž co pohlcuje a jeho teplota se nemění.

Princip výpočtu

Norma ČSN EN ISO 6946 stanoví pro výpočet součinitele prostupu tepla obecný vzorec, který v případě izolačního dvojskla má tvar:

kde U_g = 1,1 W/(m²K) je součinitel přestupu tepla izolačního dvojskla, R_PE = 0,04 m²K/W je odpor při přestupu tepla do venkovního prostředí, R_g = m²K/W je tepelný odpor izolačního dvojskla a R_PI = 0,13 m²K/W je odpor při přestupu tepla do vnitřního prostředí.

Vzduchová mezera mezi izolačním zasklením a zastíněním má tepelný odpor R_m, o který se zvětší tepelný odpor R_g původního izolačního zasklení na novou hodnotu R_m + R_g. U rolet s nízkou emisivitou vzroste také venkovní přestupový odpor R_PE na R'_PE. Výsledný součinitel U_g+b celé sestavy okna se zastíněním je:

Řešení spočívá v nalezení tří neznámých ustálených teplot – žaluzie či rolety a pak dvou povrchových teplot po obou stranách izolačního dvojskla. Přestupové odpory, které na hledaných teplotách závisejí, byly stanoveny v souladu s normou [2], tepelný odpor izolačního dvojskla byl odvozen z hodnoty U_g = 1,1 W/(m²K). Podmínkou je samozřejmě zachování principu kontinuity, tzn. že v každém místě souvrství je stejný tok tepla. Úloha vede k řešení tří algebraických rovnic 4. stupně se třemi neznámými teplotami.

Výsledky

Tab. 1 v druhém sloupci „norma” ukazuje výsledky. Součinitel U_g = 1,1 W/(m²K) se přidáním tmavé rolety/žaluzie s ε = 0,9 zlepší na U_g+b = 0,888 W/(m²K) a v případě přidání „reflexní” rolety/žaluzie s ε = 0,2 až na U_g+b = 0,712 W/(m²K), což je dobrá hodnota pro izolační trojsklo. Dobrá vzduchotěsnost, typická pro venkovní žaluzie a rolety Setta a Zetta značky ISOTRA a.s. se uplatní hlavně při větrném počasí.

Ve sloupci „návrh” v tab. 1 je výpočet součinitele U_g+b sestavy dvojskla s roletou/žaluzií, který uvažuje dutinu mezi zasklením a stíněním v souladu s původní Planckovou představou, tzn. vyplněnou prostorovým zářením o teplotě (a odpovídající hustotě), která odpovídá termodynamickému středu mezi povrchovými teplotami zasklení a zastínění, jak nepřímo předpokládá stavební norma [3]. Zasklení a zastínění se vzájemně „nevidí” a vyměňují si záření pouze s mezerou, nikoliv opakovanými přeskoky mezi sebou, jak předpokládá norma [2]. Výsledky se tím zlepší, znatelněji pro tmavé povrchy rolety či žaluzie (ε = 0,9).

Téma: stínicí technika

Závěr

Zlepšení původního izolačního dvojskla U_g = 1,1 W/(m²K) je po instalaci rolety či žaluzie od U_g+b = 0,888 W/(m²K) pro temné zastínění až po U_g+b = 0,702 W/(m²K) pro zastínění s odraznými povrchy. Zanedbání vlivu rolet a žaluzií na celoroční potřebu tepla si proto zřejmě zaslouží pozorné přezkoumání. I přesto, že přes den bývají rolety vytažené. Hlavní ztráty jsou totiž v zimních měsících a v noci, kdy jsou rolety či žaluzie větší část dne zataženy.

Literatura a zdroje:

[1] Hejhálek Jiří: Venkovní žaluzie Setta 65. Světlo, teplo a pohoda. Stavebnictví a interiér č. 4/2013, str. 15.

[2] ČSN EN ISO 6946:2008 – Stavební prvky a stavební konstrukce – Tepelný odpor a součinitel prostupu tepla – Výpočtová metoda. CEN 2008.

[3] ČSN EN 16012:2012 – Tepelné izolace budov – Reflexní izolační materiály – Stanovení deklarovaných tepelných vlastností. CEN 2012