Nejnavštěvovanější odborný web
pro stavebnictví a technická zařízení budov
estav.tvnový videoportál

Sanace otvorových výplní budovy Národního muzea v Praze

Příspěvek se zabývá návrhem repase oken budovy Národního muzea v Praze a jeho tepelně technickým posouzením.

Úvod

V polovině letošního roku začala rozsáhlá rekonstrukce historické novorenesanční budovy Národního muzea v Praze podle projektu VPÚ DECO, a.s. (hlavní architekt ing. arch. Zdeněk Žilka). Budova od svého postavení na konci 19. století nebyla významněji opravována a již dlouhou dobu nevyhovovala jak z klimatických, tak bezpečnostních důvodů. Technický stav budovy ohrožoval sbírky v ní umístěné i návštěvníky. Budova byla při své výstavbě financována z veřejných sbírek a z toho důvodu byly používány levnější materiály a levnější řešení. To se týká zejména oken, kdy z úsporných důvodů byla použita okna dvojitá, ven a dovnitř otvíravá, s dřevěnou obložkou ve vnitřní špaletě, vyrobená z měkkého dřeva a opatřená nátěrem (fládrování v imitaci dubu) a zasklená skly o tloušťce 3 mm (původní skla o tloušťce skel pouze 2 mm byla zásahem leteckým granátem na konci 2. světové války poškozena). Většina oken je dnes v havarijním stavu, netěsní a jsou částečně svěšená nebo zkroucená. Při návrhu repase projektant řešil úkol zlepšení tepelně technické bilance celé budovy a to zejména úpravou oken tak, aby bylo možno na vnější straně použít izolační dvojsklo, osadit potřebná těsnění a upravit kování – vše k zlepšení tepelně technických vlastností okna a při zachování jeho původního vzhledu, původních prvků kování (i když v kopiích), apod. Na základě dokumentace zpracované Ing. Zbyňkem Pruklem pak byla v CSI a.s. navržená repase posouzena z tepelně technického hlediska.

Popis okna

Stávající okno je špaletové konstrukce, obloukové s křídly otvíravými ven a dovnitř. Viditelný vnitřní rozměr rámu je 2260 × 3550 mm. Okno je rozděleno na 2 × 6 křídel. Nad poutcem je půlkruhový nadsvětlík. Spodní řada křídel je zavěšena na pantech a je standardně otvíravá, horní křídla jsou odnímatelná. Křídla jsou vodorovně dělena příčkou a skla jsou tmelena sklenářským tmelem vždy z vnější strany. Tloušťka stávajících křídel je 48 mm, sloupek a vodorovný poutec mají tloušťku 68 mm, hloubka špalety mezi křídly je 265 mm. Okno je osazeno do zalomeného ostění.

Návrh repase

Návrh repase oken je ovlivněn tím, že vnější i vnitřní plášť okna má samostatně zazdívané mohutné rámy již s polodrážkami pro křídla a se zabudovanými závěsy, přičemž na vnější rám natěsno doléhá štuková výzdoba fasády v podobě bosáže a říms (viz obr. 1), která neumožní, aniž by bylo do ní destruktivně zasaženo, vyměnit vnější rám okna a nahradit jej novým, konstrukčně i materiálově přizpůsobeným novým okenním křídlům s izolačním dvojsklem. Z těchto důvodů bylo zvoleno řešení spočívající v odfrézování části stávajícího rámu okna do hloubky cca 22 mm pro osazení doplňkového rámu s novými křídly (obr. 2). Vnější křídla budou zhotovena nová z lamelového řeziva z tvrdého dřeva (dub) se shodným tvarováním a členěním jako původní okna a ven otvíravá se zvětšenou hloubkou profilu 56 mm. Tato křídla budou zasklena izolačním dvojsklem. Dutina mezi rámy vnějšího a vnitřního okna (ve špaletě) bude vyplněna tepelně izolačním materiálem (PUR pěnou). Prvky ve špaletě budou opraveny a opatřeny novým krycím nátěrem. Stávající vnitřní křídla budou opravena a zasklena novými tabulemi skla float tl. 4 mm osazenými po celém obvodu do transparentního trvale pružného tmelu. Vnější nová i vnitřní původní křídla budou v místě styku s rámem po celém obvodě opatřena zafrézovanými bublinkovými těsnícími profily z neoprenu v barvě křídla, které utěsní spáru v rozsahu 1–6 mm a budou tak eliminovat tvarové deformace stávajících křídel. Všechny části budou opatřeny novým krycím nátěrem. Kování a další viditelné součásti budou repasovány nebo nahrazeny přesnou kopií.

Obr. 1 – Stávající okno (pohled z Čelakovského sadů)
Obr. 1 – Stávající okno (pohled z Čelakovského sadů)
Obr. 2 – Způsob sanace vnější části okna
Obr. 2 – Způsob sanace vnější části okna

Porovnání okna před a po repasi

Obr. 3a – Okno před repasí (okno do vnitřního dvora) Obr. 3b – Okno po repasi (okno do vnitřního dvora)
 
Obr. 3 – Okno před a po repasi (okno do vnitřního dvora)
Obr. 4a – Původní okenní klička Obr. 4b – Nová okenní klička
 
Obr. 4 – Původní a nová okenní klička
Obr. 5a – Pohled na původní  vnější křídlo s kováním Obr. 5b – Pohled na nové vnější křídlo s kováním
 
Obr. 5 – Pohled na původní a nové vnější křídlo s kováním
Obr. 6a – Pohled do špalety původní Obr. 6b – Pohled do špalety po repasi
 
Obr. 6 – Pohled do špalety původní a po repasi

Tepelně technické hodnocení

Součinitel prostupu tepla okna Uw

Pro porovnání bylo Uw vypočteno pro stav před a po repasi. Výpočet byl proveden dle normy ČSN EN ISO 10077-1 a 2 s pomocí programu Flixo 6. U repasovaného okna bylo uvažováno s 2 typy izolačního dvojskla:

  • Varianta 1 – Pokovené:
    Float 4 mm–8 mm (argon 90 %) – Planitherm One 4 mm;
    Ug = 1,6 W/(m2K);
    distanční rámeček Swisspacer V
  • Varianta 2 – Nepokovené:
    Float 4 mm–8 mm (argon 90 %) – Float 4 mm;
    Ug = 2,9 W/(m2K);
    distanční rámeček Swisspacer V

Tepelný odpor vzduchové dutiny ve špaletě u původního okna je uvažován hodnotou Rs = 0 a 0,1 (m2K)/W. Vzhledem k tomu, že po repasi budou vnitřní i vnější křídla opatřena těsněním na styku křídla a rámu, lze předpokládat, že vzduchová dutina ve špaletě bude nevětraná, a proto je uvažováno s tepelným odporem dutiny Rs = 0,16 (m2K)/W.

Tabulka 1 – Výsledné hodnoty Uw
Vypočtený součinitel prostupu tepla UwPožadavek ČSN 730540-2
Vzduchová dutina ve špaletě Rs00,10,16Uw,N [W/(m2K)]
Stávající stav3,52,6---
Repasované okno – varianta 11,71,51,31,7
Repasované okno – varianta 22,41,91,7

Vnitřní povrchová teplota θsi / teplotní faktor vnitřního povrchu fRsi

Cílem výpočtu bylo zjistit, zda při návrhových podmínkách vnitřního a vnějšího prostředí nebude docházet ke kondenzaci na vnitřním povrchu zasklení vnějšího okna. Podmínky vnitřního prostředí budou po rekonstrukci upravovány vzduchotechnikou. Ve výstavních sálech bude požadována vnitřní teplota vzduchu v rozmezí 18–22 °C (dle typu sálu) a relativní vlhkost 40 %–60 %. Při rekonstrukci bude pod každé okno osazen elektrický přímotop. Výpočet byl proveden pro 2 typy okrajových podmínek. V prvním případě pro vnitřní teplotu vzduchu 20 °C a vnější teplotu −13 °C (výsledky viz obr. 7 a 8) a v druhém případě pro vnitřní teplotu 18 °C a vnější teplotu −20 °C, aby bylo ověřeno chování okna při extrémním rozdílu teplot. V tabulce 2 jsou porovnány výsledky s požadovanými hodnotami.

Tabulka 2 – Výsledné hodnoty fRsiΘsi
Vypočtená hodnotaPožadovaná hodnota
ČSN 730540-2
pro vlhkost v dutině
Hodnocení
fRsi ≥ fRsi,N
(θsi ≥ θsi,N)
50 %60 %
Vnitřní povrch vnějšího křídla (teplota v dutině θai = 6 °C, θe = −13 °C)
Θsi1,29−3,89−1,44VYHOVUJE
fRsi0,7520,4790,608VYHOVUJE
Vnitřní povrch vnějšího křídla (teplota v dutině θai = 3 °C, θe = −20 °C)
Θsi−3,59−6,71−4,32VYHOVUJE
fRsi0,7130,5780,682VYHOVUJE

Obr. 7 – Svislý řez oknem, pole teplot, izotermy
Obr. 7 – Svislý řez oknem, pole teplot, izotermy
Obr. 8 – Svislý řez oknem, pole teplot, izotermy
Obr. 8 – Svislý řez oknem, pole teplot, izotermy

Závěr

Okno bude po navržené repasi splňovat požadavek současné normy ČSN 730540-2, který je Uw,N = 1,7 W/(m2K). Rozdíl hodnot Uw stávajícího a repasovaného okna se pohybuje mezi hodnotami (0,9 až 1,3) W/(m2K). Z výpočtu povrchových teplot je zřejmé, že při návrhových podmínkách použitých ve výpočtu nebude docházet ke kondenzaci na vnitřním povrchu vnějšího křídla.

Okno si navrhovanou úpravou zachovává původní charakter, na použitých profilech není pohledově patrná změna v tloušťce profilu.

Navrhovaná úprava byla vyzkoušena na místě na vybraném okně a jednoznačně prokázala, že zvolený způsob repase oken je řemeslně realizovatelný. Vzor byl též odsouhlasen orgány památkové péče bez připomínek.

Použitá literatura

  • [1] Návrh repase okna – dokumentace pro výrobu ověřovacího vzorku, VPÚ DECO Praha a.s., 2010
  • [2] Objednávka expertního posudku od Ing. arch. Zdeňka Žilky, 2011
  • [3] ČSN EN ISO 10077-1 a 2 Tepelné chování oken, dveří a okenic
  • [4] ČSN EN ISO 10211 Tepelné mosty ve stavebních konstrukcích
 
Komentář recenzenta Ing. Zdeněk Petrtyl

Článek seznamuje čtenáře s tepelně technickými vlastnostmi repasovaných oken budovy Národního muzea v Praze.

K tepelně technickým výsledkům tak, jak jsou popsány, nelze mít vážnější připomínky, o čemž svědčí též to, že výsledky teoretického posouzení výpočtem v prostředí kvalitního profesionálního programu Flixo byly dle sdělení autora též prakticky ověřeny na modelu ve zkušebně CSI, a.s. Praktickou otázkou, která předkládané výsledky může ovlivnit, a to i dosti podstatně, bude úroveň řemeslného zvládnutí práce na stavbě. Z pohledu tepelné techniky především půjde o stoprocentní vyplnění dutiny za špaletou okna PUR pěnou. Výpočet i praktická zkouška pravděpodobně počítaly s dokonalým vypěněním tohoto prostoru. Pokud se tak nestane, je otázkou, zda tepelný faktor v kritických místech dutiny okna bude opravdu odpovídat ČSN 73 0540-2:2011. Rizikový by v tomto případě byl vnitřní roh vnějšího rámu a špalety.

Druhým problematickým místem, jehož dlouhodobou funkčnost bude opět ovlivňovat kvalita řemeslného zpracování na stavbě, je detail spodní vodorovné části oken znázorněný na obrázku č. 2 v textu. Velmi bude záležet na kvalitě spojení nového doplněného rámu vnějšího okna a původního odfrézovaného podkladu a na tom, aby zde nedocházelo ke vzniku jakýchkoli spár. Ty mohou vzniknout, bude-li původní podklad nekvalitní (původní dřevo může být narušeno dlouhodobým působením vlhkosti či jiným způsobem). Takovýto podklad pak neumožní dokonalé truhlářské uzavřené spoje, které jedině brání průniku vlhkosti do dřeva. Dalším nebezpečím může být nepřesnost při zaměření a následné výrobě těchto nových rámů a následné ponechání posléze nesprávně rozměrově vyrobených částí. To si lze představit například z důvodu na stavbách tak známého tlaku na zkracování termínů. Pokud by takové neuzavřené spáry vznikly, vlhkost (ať už v jakékoli podobě a vyskytnuvší se z jakékoli příčiny) okno v tomto místě postupem času znehodnotí.

Celkově je zvolený způsob repase historických oken zvolen správně, ovšem výše popsaná rizika mohou celkový výsledek znatelně ovlivnit. Pracnost a zřejmě i finanční náročnost zvoleného postupu bude značná a výsledek budou zásadní měrou ovlivňovat pracovníci na stavbě.

Poznámka recenzenta:

Při rozhodování o tom, jaký způsob repase zvolit by dle mého názoru měla být vzata v potaz též technologie výměny oken za zcela nová. Není nutno volit pouze z tzv. eurooken, která celkem pochopitelně nárokům NPÚ nevyhovují. Existují však i jiné systémy, jejichž modifikací lze dosáhnout kvalitního estetického působení při dodržení všech normových požadavků beze zbytku. Příkladem může být na konci 90. let proběhnuvší výměna oken v ČNB a bývalé Plodinové burzy v Praze.

Zpracoval 18. 3. 2012

Ing. Zdeněk Petrtyl
autorizovaný inženýr pro obor pozemních staveb


English Synopsis
Redevelopment of historical windows of the National Museum building in Prague

This paper describes the design of the new windows of the building of the National Museum in Prague and its heat-technical assessment.

 
 
Reklama