Okna v pasivních domech
Obsah
- Jak to bylo kdysi
- Pokrok k horšímu
- Nejsou dvojskla jako dvojskla
- Ale co s „moderními“ okny?
- Okna mohou v noci izolovat lépe
- Není sklo jako sklo
- Závěr
Jak to bylo kdysi
Příjemná budova je jen taková, kde je dostatek denního světla a v chladných obdobích i přímého slunečního záření, pokud není zataženo. Kvalitní antické stavby tomu vyhovovaly pomocí skutečných otvorů ve zdech (či velkého otvoru členěného sloupy), my o otvorech mluvíme také, ale většinou jsou to jen otvory na pohled, jsouce zasklené. Za skutečné otvory je ale bohužel často považují ptáci a mnohdy za to zaplatí zdravím či rovnou životem (jak tomu čelit, se lze dočíst na flap.org).
V našem chladném klimatu bývala velikost oken u prostor, které měly být i v zimě teplé, poměrně malá. Okna sice za zimního dne, alespoň ta jižní, budovu vyhřívala, ale za dlouhých nocí jimi uteklo ještě víc tepla zpátky ven. Hlavně u starobylých oken, tvořených jedinou vrstvou skla.
Už v devatenáctém století ale začala být u nás běžnější okna dvojitá, dvě samostatná okna za sebou, která izolovala dvakrát (malá až třikrát) lépe a alespoň za slunného počasí znamenala na jižní straně i v zimě ztráty nižší než zisky.
Pokrok k horšímu
Ve druhé polovině dvacátého století se objevila okna kvalitativně nová, nejprve ale podstatně horší. Totiž taková, kde jsou obě vrstvy skla tak blízko u sebe, že tenoučká vzduchová mezera izoluje zřetelně méně, než tlustá dutina u oken klasických. Daleko větší zhoršení nastalo ale na okrajích skleněných ploch. Ty totiž začaly být spojovány „kvalitním tepelným mostem“, totiž aluminiovým (!) profilem odděleným od skel jen tenoučkou vrstvou tmelu. Okraj takového dvojitého skla se tak změnil opět ve sklo jednoduché...
To ale nebylo všechno, původní dvě samostatná okna namontovaná za sebou měla také každý svůj rám a bývala zabudována dva decimetry od sebe, oddělená deskou kryjící čela zdi mezi nimi. Takové upevnění oken izolovalo tepelně lépe než samotná zeď a ani „geometrický tepelný most“, tedy kratší cesta pro teplo nezakrytými částmi čela zdi kolem zabudovaného okna, nebyl u zdí s tloušťkou pod půl metru moc významný. Zato u „moderních oken“ se tepelný most kolem jediného okenního rámu stal opět takový, jako u dávných oken s jediným sklem - co se týká úniku tepla, jako by jednoduché okno bylo na okraji bylo ještě o pět centimetrů širší, protože deset centimetrů zdi izoluje jen o chlup lépe než jednoduché sklo.
Oblíbená okna s „dvojskly“ byla jistě pokrokem v zemích, kde nahrazovala stará okna s jediným sklem (v Anglii nebo v jižních zemích), ve střední Evropě ale znamenala podstatné zhoršení tepelné izolace budov, pokud se jimi nahradila u nás tradiční okna dvojitá (zvaná též kastlová). Je smutné, že až doposud takové ničení např. školních budov probíhá...
Argumentem pro náhradu starých kastlových oken jednoduchými okny s tenkými dvojskly bývá, že stará okna jsou netěsná. Správným řešením je utěsnit je, stačí zpravidla ta vnitřní. Podobně, máme-li bicykl s vytahaným řetězem, vyměníme řetěz, místo abychom bicykl zahodili a koupili si koloběžku, která řetěz nemá a je tedy dokonalejší... a k tomu levnější!
Nejsou dvojskla jako dvojskla
V posledním desetiletí dvacátého století se ale udála nenápadná, protože neviditelná revoluce v zasklívání oken. Objevila se „dvojskla“, která izolují podstatně lépe než dvě obyčejná skla dál od sebe. Rozhodující na tom je, že zvláštní, neviditelná vrstva na jedné straně dutiny výrazně omezí až téměř vyloučí tok tepla z jednoho skla na druhé prostřednictvím záření (dlouhovlnného infračerveného). Funguje tak podobně, jako vrstva aluminia v dutině termosky. Pomocným opatřením pak je, že místo vzduchu je v dutině plyn s těžšími molekulami, totiž argon nebo ještě lépe (u tenkých dutin) krypton. Těžší molekuly znamenají menší vedení tepla plynem.
Obě opatření vedou k tomu, že takové „izolační dvojsklo“ může izolovat i více než dvakrát lépe než téměř stejně vypadající dvojsklo starobylé.
V posledních letech se navíc někteří výrobci naučili oddělovat obě skla rámečkem s nevelkou tepelnou vodivostí (především ne z aluminia), takže ani na okraji takové souvrství nedegeneruje v jednoduché sklo. Umístit takové „hi-tech“ dvojsklo do starého kastlového okna (místo vnějších skel, či dokonce místo obou starých skel), to je opatření, které skutečně stojí zato.
Ale co s „moderními“ okny?
U oken jednoduchých i při sebelepším zasklení zůstává problém s tepelným mostem kolem rámu. Navíc, jediné dvojsklo izoluje pořád ještě nedostatečně.
U robustního rámu není problém použít místo dvojskla trojsklo , se dvěma „hi-tech“ dutinami, na jejichž vnějších plochách je vrstva zabraňující vyzařování (nízké emisivity) a jsou vyplněné kryptonem. Takové souvrství izoluje čtyřikrát lépe než běžné dvojsklo a i v nočních mrazech zůstává teplota skla na straně interiéru tak vysoká, že sklo nepůsobí nepříjemně (je oproti vzduchu uvnitř chladnější v extrémním případě o tři stupně). Takové a jen takové zasklení je adekvátní pro okna, která nejsou dvojitá a oddělují teplý interiér od exteriéru.
Tepelný most na okraji zasklení lze z valné části odstranit tím, že se nepoužije hliník - na rozdíl od neviditelných vrstev nízké emisivity je naštěstí skutečnost, že distanční rámeček není hliníkový, vidět na první pohled.
A co s tepelným mostem, tvořeným „objížďkou“ zdí kolem rámu? To má řešení jediné - rám musí navazovat na vnější tepelnou izolaci domu. Buď je umístěn celý až v tepelně izolační vrstvě (a jen málo vodivými úchyty upevněn v nosné části zdi), nebo je izolační vrstva přetažena i přes rám, přinejmenším přes většinu jeho nepohyblivé části.
V tom prvním případě, pokud je tepelně izolační vrstva jen na bocích od rámu, musí ale být rám samotný také skvěle izolující. Pokud možno, více než samotné trojité hi-tech zasklení. Nebo alespoň tak, že celkové izolační vlastnosti okna (jako poruchy v tlusté vnější izolaci domu) nezhorší pod hranici 0,8 W/(m2K), platnou pro pasivní domy. Ta hranice vyplývá z výše uvedeného požadavku na tak vysoké teploty okna a jeho okolí, že nejsou pociťovány jako nepříjemné a nezpůsobují citelný tah ochlazeného vzduchu kolem okna dolů. Ten tah, kterému se u obyčejných oken čelí radiátory. Rámům, které to spolu s dokonalým trojitým zasklením dokáží, se říká „způsobilé pro pasivní domy“, a mohou získat certifikát Passivhaus Institutu (passiv.de) . Výrobců takových rámů je už hodně, alespoň v německy mluvících zemích, hlavně díky impulsu, který rozvoji technologií pro pasivní domy dal program CEPHEUS (cepheus.de, přehled výrobců viz cepheus.at).
Takové tlusté rámy, jejichž objem tvoří hlavně pěna, jsou ale poměrně drahé. Např. Clima-Design od rehau.de, je přitom takový, že pohyblivá část rámu není zvenčí vůbec vidět, je plně překrytá pevnou částí. Otvor takového okna zůstává po otevření stejně velký. Mnohem levnější ale může být, když izolační funkci takového pevného rámu převezme prostě vnější izolace domu. Ta navíc může být i v části přiléhající ke sklu o dost tlustší než vypěněná nepohyblivá část rámu. Rám naopak může zůstat co nejjednodušší a nejlevnější. Vnější izolace může těsněním přiléhat až na (troj)sklo, dokonce i několik centimetrů od jeho okraje, a tím dále potlačit tepelný most tvořený okrajem zasklení. Viz např. ilustrace v publikaci (jen tištěné, z roku 1999) Warmebrücken + Luft- und Winddichte (vyd. energie-tirol.at).
Aby tlustá vnější izolace navazující na sklo nestínila a nebránila ve výhledu, je vhodné ji vydatně zkosit, jak doporučuje např. článek Mehr Licht für Fenster , eb-online-magazin.de/archiv/heft0003/thiess.htm (časopis Energie Effizientes Bauen , eb-online-magazin.de, obsahuje i plno dalších vynikajících článků).
Takové řešení přechodu s nejkvalitnějšího trojskla do okolní tepelné izolace domu je oproti použití tepelně izolujícího rámu lepší v tom, že izolace od okrajů skla směrem do okolní zdi vydatně stoupá, zatímco dosavadní certifikované „rámy pro okna pasivních domů“ se stěží svými izolačními vlastnostmi blíží nejlepším trojsklům. Nevýhodu má jen v tom, že se promění vzhled okna: zbude jen fasáda a sklo, rám lze na fasádu leda namalovat.
Je zde ale ještě třetí řešení, totiž pořádnou tepelnou izolaci zvenčí na běžný, pokud možno tenký rám přidat. Mohou to být prostě hranoly (klíny) tuhé pěny kryté tenkým hliníkovým plechem. Takové řešení bylo použito i u prvního pasivního domu vůbec (Darmstadt-Kranichstein, postavený v roce 1991, viz passiv.de, příklady z Hesenska) a mnoha dalších pasivních domů. Tak lze ostatně vylepšit každý rám, je to (hlavně u dřevěných rámů) i možnost, jak současně prodloužit jeho životnost.
Zatím převažující řešení je ale to, kde rám zůstává zvenčí alespoň částečně viditelný a obsahuje nezbytně nutné tloušťky izolační pěny (aby nepropouštěl více než ještě přípustných 0,8 W/(m2K)).
Okna mohou v noci izolovat lépe
Ve dne jsou izolační schopnosti oken omezené požadavkem, aby přes ně bylo vidět či aby sloužila jako velmi účinné solární topení. V noci je ale potřeba pohledu ven menší. Je nasnadě zakrýt na noc podstatnou část okenní plochy dostatečně tlustou izolační vrstvou. První pasivní dům takovou techniku pokusně dva roky u některých bytů používal, s očekávaným výsledkem: v takových bytech už nebylo potřeba topit vůbec.
V době, kdy kolem nás přibývá spolehlivých elektronických zařízení a automatů jimi ovládaných, by asi takové pohyblivé izolační prvky mohly začít být běžnější, ale přesto u dosavadních pasivních domů nejsou. Ty se totiž většinou staví s požadavkem, aby byly co nejjednodušší a tedy i nejlevnější a nejspolehlivější. Aby se nikdo neobával, že takový dům je pro něj moc komplikovaný.
U oken se vzduchovými dutinami (v principu i s dutinami plněnými argonem) je možné použít i jiných pohyblivých prvků, totiž tenkých vrstev aluminia na plastových foliích nebo čistých aluminiových žaluzií. Ty totiž mohou potlačit zářivý tok energie stejně dobře jako hi-tech neviditelné vrstvy na skle a současně vytvořit další přepážku bránící promíchávání plynu v dutině. Obyčejné okno se dvěma skly, rozdělí-li se prostor mezi nimi na noc pokovenou fólií na dvě poloviny, může izolovat dvakrát lépe a pokud je dělicí vrstva dost těsná, i dvaapůlkrát.
Aluminiová žaluzie těsná není vůbec, ale zářivý přenos také téměř eliminuje a proudění trochu omezí, takže i její použití může okno zlepšit aspoň o šedesát procent. Jen nesmí být „zničená“ nátěrem. Hliník má emisivitu velmi nízkou, nátěr ale stejně vysokou jako všechny běžné látky (přes osmdesát procent). Vzhledem k masovému používání aluminiových žaluzií (i když, pravda, většinou ne v dutině mezi skly) je věru mrzuté, že jsou takto znehodnoceny. „Luxus“ nátěru stojí ročně až padesát korun na metr čtvereční žaluzie - tolik může nenatřená oproti natřené za rok uspořit na topení, pokud se na noc zavírá.
Vzhledem k další výhodě pohyblivých vrstev v dutinách (denní stínění dle potřeby) soudím, že si své místo najdou i v oknech některých budoucích pasivních domů, zejména v případech, že není možno téměř všechnu okenní plochu mít svislou a jižní.
Není sklo jako sklo
Nejde teď o hi-tech vrstvy nízké emisivity, ale jejich podklad, tedy sklo samotné. U toho je žádoucí, aby propustilo do místnosti co nejvíce slunečního tepla. Nemělo by tedy pohlcovat sluneční záření.
Sklo je sice symbolem průhlednosti, ale ve skutečnosti běžné okenní sklo úplně průhledné není. Pohltí, dle tloušťky, až dvě procenta světla. Horší je to se zářením se světlem sousedícím, krátkovlnným infračerveným. Takové je běžným sklem pohlcováno mnohem víc. Může za to obsah železa ve skle. Pokud se sklo vyrobí s mizivým obsahem železa, vzroste jeho propustnost pro sluneční záření alespoň o sedm procent. To se může vyplatit i přes vyšší cenu takového „nízkoželezného“ skla. Po takových solárních sklech (tak se jim skutečně říká) sahají někdy architekti jen proto, že zboku takové sklo není zelené, ale zůstává pěkně světlé, to se uplatní, když je jeho hrana viditelná. Říká se mu proto také „bílé sklo“ (Weißglass, správnější by ale bylo „skutečně čiré sklo“).
V oknech se nízkoželezné sklo zatím uplatňuje jen zřídka, samozřejmostí je jen u kvalitních (neošizených) solárních kolektorů (zeptejte se na takovou „drobnost“, pokud si vybíráte, pokud o ní prodejce neví, víte, na čem jste).
Závěr
Ohledně oken by ještě stálo za to mluvit o jejich těsnění nebo probírat jejich „neviditelné“ vlastnosti podrobněji. Také lze psát o tom, jak alespoň trochu zlepšit okna stará, bez čekání a větších nákladů. O tom viz autorovu stať SPMquotokna_tes" v adresáři astro.sci.muni.cz/pub/hollan/e_papers/stavby/okna a diskusi v archivu „mailinglistu“ amper.ped.muni.cz/ekodum. Výše uvedené informace jsou jen pobídkou k tomu, aby se čtenář nad tak významnou součástí domů poněkud zamyslel.
Jan Hollan, Ekologický institut Veronica, hollan@ped.muni.cz