Individuální hodnoty součinitele prostupu tepla oken Uw

S trendem nízkoenergetických a pasivních budov narůstá potřeba uvažovat prostup tepla co nejblíže skutečnosti. Zcela běžně se již do výpočtu zahrnuje detailní konstrukční řešení rámů a zasklení, včetně podrobností osazení okraje zasklívací jednotky (hodnocené samostatným lineárním činitelem prostupu tepla ψ_g) a v rámci rámu i detailní řešení dutin a těsnicích prvků funkční spáry mezi rámem křídla a okna. To však reálně platí jen pro stanovení vlastností okna podle ČSN EN ISO 10077-1 [1] při jeho certifikaci autorizovanými osobami. V běžné praxi se dosud následně se součinitelem prostupu tepla okna U_w zachází jako s konstantou navrženého typu konstrukce. To je praxe, která pro navrhování nízkoenergetických a pasivních budov nevyhovuje.

Odlišné členění a velikost oken však v sobě nesou individuální odchylky hodnot U_w, které je třeba respektovat a zohlednit. Na tuto potřebu upozorňují i nové normové dokumenty TNI 73 0329 a TNI 73 0330 [2, 3] pro výpočtové hodnocení a klasifikaci rodinných a bytových domů s velmi nízkou potřebou tepla na vytápění.

Výrobci oken však většinou nedeklarují všechny údaje, potřebné ke stanovení individuálních hodnot U_w. Obvykle bývají dostupné pouze deklarované hodnoty součinitele prostupu tepla celého okna U_w,D a součinitele prostupu tepla zasklení U_g,D = U_g. Nejsou uváděny hodnoty součinitelů prostupu tepla rámu U_f,j a lineárního činitele prostupu tepla okraje zasklení ψ_g,j pro charakteristické řezy v oblastech parapetu, nadpraží a bočního ostění - viz dále uvedený vztah (1).

V článku se popisuje přibližný postup využití dostupných deklarovaných hodnot U_w,D a U_g,D pro individuální hodnocení součinitele prostupu tepla okna U_w.

1 Odvození

Součinitel prostupu tepla jednoduchého okna U_w se podle ČSN EN ISO 10077-1 stanoví pro jeden druh zasklení okna U_g ze vztahu

který lze při uplatnění poměrné plochy zasklení f_g podle vztahu

psát ve tvaru

Můžeme pak definovat střední hodnotu součinitele prostupu tepla rámů okna U_f,m vztahem

Z technické praxe je přitom zřejmé, že pro okna téže konstrukce se tato střední hodnota U_f,m téměř nemění při běžných změnách délek rámů v nadpraží, parapetu a bočních ostěních.

Obdobně lze definovat i střední hodnotu lineárního činitele prostupu tepla ψ_g,m pro okraj zasklení a jeho osazení v rámu vztahem

a také platí, že pro okna téže konstrukce se střední hodnota lineárního činitele prostupu tepla okraje zasklení ψ_g,m prakticky nemění při změnách jejich tvaru a členění.

Celková délka lineárního tepelného mostu v okraji zasklení l_g se může s dostatečnou přesností stanovit s použitím průměrné šířky rámu š_f,m z přibližného vztahu

Systematická chyba takto přibližně stanovené mírně větší délky l_g jednak nevýrazně zvýší prostup tepla vlivem sledovaného lineárního tepelného mostu v okraji zasklení (hodnocení je tedy na straně bezpečnosti, což můžeme považovat za kompenzaci zanedbaných bodových tepelných mostů v rozích rámů oken), jednak díky menším hodnotám ψ_g#l_g oproti jiným měrným tepelným tokům prostupem v rovnici (3) má odchylka přibližného stanovení ?g maximálně druhořadý vliv na výsledek.

Po dosazení vztahů (4) až (6) do rovnice (3) pak vychází jednoduchá závislost

kde člen (U_f,m+ ψ_g,m/š_f,m) se pro konkrétní konstrukci okna příliš nemění (viz rozbor jednotlivých veličin výše) a lze jej pro daný typ okna považovat za charakteristický. Tuto hodnotu lze stanovit úpravou vztahu (7) s využitím deklarovaných hodnot sledované konstrukce U_w,D, U_g,D = U_g a f_g,D takto

Běžné referenční rozměry okna pro stanovení deklarovaných hodnot jsou 1,23 m ×1,48 m. Celková plocha okna je z referenčních rozměrů

Uvažujeme-li průměrnou hodnotu šířky rámu š_f,m≈ 0,12 m, pak platí

takže vztah (8) lze psát ve tvaru

a z toho vztah (7) ve výsledném tvaru

2 Závěry

Ze známých deklarovaných hodnot U_w,D a U_g lze ze vztahu (12) přibližně stanovit individuální hodnotu U_w pro konkrétní poměrnou plochu zasklení fg určovaného okna. Vztah (12) platí pro běžné referenční rozměry okna 1,23 m ×1,48 m. Při použití odlišných referenčních rozměrů okna se odvození konstant do vztahu (12) provede stejným postupem, jaký byl použit pro vztahy (9) až (11).

Obdobně lze postupovat i u balkonových dveří.

U dvojitých oken a balkoónových dveří se takto stanovené individuální hodnoty U_w použijí do známého vztahu podle ČSN EN ISO 10077-1.

Postup stanovení individuální hodnoty U_w byl uplatněn do informativní přílohy připravované ČSN 74 6077-2 [4].

Literatura

[1] ČSN EN ISO 10077-1:2007 (73 0567) Tepelné chování oken, dveří a okenic - Výpočet součinitele prostupu tepla - Část 1: Zjednodušená metoda. Praha: Český normalizační institut. 44 s.
[2] TNI 73 0329 Zjednodušené výpočtové hodnocení a klasifikace obytných budov s velmi nízkou potřebou tepla na vytápění - Rodinné domy. Praha: Úřad pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví, 2009, 12 s.
[3] TNI 73 0330 Zjednodušené výpočtové hodnocení a klasifikace obytných budov s velmi nízkou potřebou tepla na vytápění - Bytové domy. Praha: Úřad pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví, 2009
[4] ČSN 74 6077-2 Okna a dveře - Použití ve stavebnictví - Část 2: Technické požadavky na zabudování oken a balkonových dveří