Jak ovlivňují nízké rámy tepelnou bilanci objektu

Moderním trendem ve vývoji oken je vyvíjet rámy oken s co nejužšími pohledovými šířkami, což znamená minimalizovat pohledovou plochu rámů oken a maximalizovat plochu zasklení. Protože rám okna má většinou horší tepelně izolační vlastnosti, je toto řešení úspornější. Navíc se subtilnějšími rámy oken a tím pádem větším podílem zasklení se dostane do interiéru více světla než u standardně nabízených nových profilů.

Podíváme se na tři různé rámy oken a na jejich vliv na potřebu tepla na vytápění. Rámy oken IV92, SC92 a Progression se liší právě mimo jiné pohledovou šířkou rámů.

Porovnáme také dva různé typy trojskel. Při výběru zasklení je z tepelně izolačního hlediska nejdůležitějším parametrem součinitel prostupu tepla U_g. Na celkovou potřebu tepla na vytápění má ale také velký vliv solární faktor, který udává podíl sluneční energie, která projde do interiéru. Tato hodnota pak ovlivňuje solární zisky.

Porovnání parametrů rámů oken

Pro srovnání kvality rámů oken použijeme veličinu Ψ _opaque. Tato veličina v podstatě vyjadřuje množství tepla, které projde neprůhlednou částí okna (rámem a distančním rámečkem) při rozdílu teplot 1°C. Šířka rámu se zohledňuje jiným způsobem než při určení součinitele prostupu tepla rámem okna U_f. Subtilnější rámy oken s menší pohledovou šířkou rámu vycházejí při hodnocení pomocí Ψ opaque lépe. Na hodnotu U_f nemusí mít šířka rámu velký vliv. Tedy hodnota Ψ opaque dává lepší představu o kvalitě rámu okna než běžně užívaná hodnota U_f.

Rovnice 1 - vztah pro stanovení Ψ _opaque.

A_f plocha rámu [m2] ;
U_f součinitel prostupu tepla rámu [W/(m2K)];
l_g délka zasklívací spáry [m];
ψ_g lineární činitel prostupu tepla způsobený kombinovanými tepelnými vlivy zasklení, distančního rámečku a rámu [W/(mK)];

Nevýhodou této veličiny je zahrnutá hodnota Ψ_g .(viz rovnice 1) Při použití jiného distančního rámečku musíme hodnotu Ψ _opaque znovu přepočítat.

V grafech a v tabulce vidíme příklad porovnání tří rámů oken. U konstrukčně srovnatelných oken IV92 a oken SC92 je součinitel prostupu tepla rámem velmi podobný. Veličina U_w se už trochu liší kvůli odlišnému poměru plochy rámu - SC92 vychází lépe. Hodnota Ψ _opaque vychází u okna SC92 výrazně lépe než u okna IV92. Profil oken Progression vychází výrazně nejlépe jednak kvůli větší tloušťce rámu (115mm) a zároveň menší pohledové šířce rámu (89mm). Při výběru rámu okna tedy nemůžeme vycházet jen z hodnoty U_f .

Vliv vlastností okna na celkovou potřebu tepla na vytápění.

Na příkladu pasivního domu si ukážeme, jaký vliv mají výplně na celkovou tepelnou ztrátu objektu. Srovnáme výše zmíněné rámy oken v kombinaci se dvěma typy zasklení.

První zasklení je se součinitelem prostupu tepla 0,5W/m²K a solárním faktorem 0,5. Druhé zasklení má větší součinitel prostupu tepla (0,6 W/m²K), ale na druhou stranu solární faktor 0,6. S použitím druhého typu zasklení budeme mít větší solární zisky.

Analyzovaný objekt je dvoupodlažní pasivní rodinný dům s podlahovou plochou 100m² . Celková plocha oken je 21m² , z toho zasklení činí podle typu rámu okna cca 70% (viz tab.1). Takže plocha zasklení je cca 14% z celkové užitné podlahové plochy v interiéru. Pro zajištění dostatečného osvětlení místnosti se doporučuje, aby prosklená plocha tvořila nejméně 10 % podlahové plochy místnosti.

V tabulce 2 a v grafu 3 vidíme analyzované situace a výsledné potřeby tepla na vytápění.

Podívejme se nejdřív na okna IV92 a SC92, které můžeme zařadit do stejné kategorie. Můžeme si všimnout, že i přes téměř stejné hodnoty U_f a U_g jsou výsledky rozdílné. Větší poměr plochy zasklení má pozitivní vliv jak na hodnotu U_w, tak na solární zisky. Okno Progression vychází díky jak kvalitnímu rámu, tak i díky velkému podílu zasklené plochy nejlépe.

Z výsledků je patrné, že v tomto případě, kdy okna jsou stíněná jen minimálně a více jak polovina zasklení je orientována na jih, se vyplatí použít zasklení s většími solárními zisky. Musíme ale pamatovat na to, že v takovém případě je potřeba se v letních měsících před nadměrnými solárními zisky bránit nejlépe venkovními stínícími prvky. Využití solárních zisků záleží na mnoha faktorech:

• Stínění oken. V zimních měsících, kdy je slunce velmi nízko nad horizontem, mohou okolní budovy stínit celý den. Při zimním slunovratu je slunce v poledne jen asi 17° vysoko nad horizontem. Vliv má také členění oken, jejich velikost (čím větší okna, tím příznivější bude pravděpodobně podíl prosklené plochy), řešení ostění a v neposlední řadě stínění v interiéru (záclony).
• Tepelně akumulační vlastnosti objektu. Objekt s možností velké akumulace tepla (těžké konstrukce, železobetonové stropy, ...) využije více solárních zisků než objekt z lehkých materiálů.
• Otopná soustava. Rychle reagující otopná soustava je velkou výhodou například u dřevostavby.

Závěr

Použití oken se subtilnějšími pohledovými šířkami rámů přináší spoustu výhod, co se týče tepelně technických vlastností ale i vzhledu okna. Okno jako je Progression si určitě najde mnoho zastánců zejména mezi příznivci pasivních domů.

Autor: Ing. Jakub Hrdlička