Vliv solárních zisků a součinitele prostupu tepla oken na potřebu tepla na vytápění
Slunce je pro naši planetu obrovským zdrojem energie. Za topnou sezónu dopadne v ČR na 1 m2 zhruba 1200 MJ. Jakým způsobem ovlivňuje potřebu tepla na vytápění objektu? Hlavní veličiny charakterizující zasklení, které mají vliv na potřebu tepla, jsou součinitel prostupu tepla Ug a propustnost slunečního záření g (solární faktor). Čím vyšší propustnost, tím větší jsou solární zisky.
Zkoumali jsme vliv jednotlivých typů zasklení na potřebu tepla na vytápění objektu. Solární zisky hrají zejména u pasivních domů významnou roli. Solární faktor závisí do značné míry na typu pokovení jednotlivých tabulí skla.
Ve výpočtových modelech byly srovnávány tyto druhy zasklení:
- Trojsklo Ug = 0,5 W/m2K; g = 0,5 (standardně používané trojsklo)
- Trojsklo Ug = 0,6 W/m2K; g = 0,62 (trojsklo se solárními zisky)
- Čtyřsklo Ug = 0,39 W/m2K; g = 0,31
Porovnávali jsme vliv těchto veličin na rodinném domu, který má konstrukce navrženy tak, aby splňovaly standard pasivního domu.
V případě, že je dům orientovaný největšími prosklenými plochami na jih a okna nejsou stíněna zelení a okolními budovami, vyplatí se vsadit na solární zisky a zvolit zasklení s vyšší propustností. Při použití trojskel se solárním faktorem g = 0,62 se u zkoumaného objektu snížila potřeba tepla o 8,2 %. Naopak při použití čtyřskla (g = 0,31) došlo ke zvýšení potřeby tepla dokonce o 20,5 %.
| Orientace většiny oken na jih plochy oken: S - 1 m2 J - 12 m2 V - 4 m2 | var.1.1 | var.1.2 | var.1.3 | |
|---|---|---|---|---|
| 3 sklo | sol. zisk | 4 sklo | ||
| Ug | [W/m2K] | 0,5 | 0,6 | 0,39 |
| Uw | [W/m2K] | 0,629 | 0,694 | 0,556 |
| g | [-] | 0,5 | 0,62 | 0,31 |
| Potřeba tepla na vytápění za rok | [MWh] | 1,39 | 1,27 | 1,67 |
| potřeba tepla: | [kWh/(m2a)] | 14 | 13 | 17 |
| porovnání s variantou 1 | [%] | 0,0% | 8,2% | -20,5% |
Jiná situace nastává, když je většina oken orientována například na sever. Zde jsou rozdíly výrazně menší a výsledky velmi podobné. I zde se ale čtyřsklo nevyplácí.
| Orientace většiny oken na sever plochy oken: S - 12 m2 J - 1 m2 V - 4 m2 | var.2.1 | var.2.2 | var.2.3 | |
|---|---|---|---|---|
| 3 sklo | sol. zisk | 4 sklo | ||
| Ug | [W/m2K] | 0,5 | 0,6 | 0,39 |
| Uw | [W/m2K] | 0,629 | 0,694 | 0,556 |
| g | [-] | 0,5 | 0,62 | 0,31 |
| Potřeba tepla na vytápění za rok | [MWh] | 2,02 | 1,99 | 2,13 |
| potřeba tepla: | [kWh/(m2a)] | 21 | 20 | 22 |
| porovnání s variantou 1 | [%] | 0,0% | 1,5% | -5,6% |
V případě, že jsou okna z exteriéru úplně stíněná (nulové solární zisky), čtyřskla se vyplatí. V takovém případě není solární faktor podstatný. U použití čtyřskla ušetříme oproti trojsklu 4,3 % energie na vytápění.
| Okna jsou stoprocentně stíněná (nulové solární zisky) | var.3.1 | var.3.2 | var.3.3 | |
|---|---|---|---|---|
| 3 sklo | sol. zisk | 4 sklo | ||
| Ug | [W/m2K] | 0,5 | 0,6 | 0,39 |
| Uw | [W/m2K] | 0,629 | 0,694 | 0,556 |
| g | [-] | 0,5 | 0,62 | 0,31 |
| Potřeba tepla na vytápění za rok | [MWh] | 2,70 | 2,80 | 2,58 |
| potřeba tepla: | [kWh/(m2a)] | 28 | 29 | 26 |
| porovnání s variantou 1 | [%] | 0,0% | -3,9% | 4,3% |
Nabízí se tedy zajímavé řešení, kdy použijeme u jednoho objektu různá zasklení podle orientace k jednotlivým světovým stranám či podle toho, jak jsou okna stíněna okolní zástavbou.
Solární faktor hraje roli samozřejmě i v letním období, kdy jsou solární zisky nežádoucí. Zasklení s nízkým solárním faktorem nás více chrání před přehříváním interiéru. Nízký solární faktor je zde naopak žádoucí. Tedy z tohoto pohledu nám čtyřsklo v létě pomáhá.
V případě, že se rozhodneme solární zisky využít, použijeme zasklení s vyšším solárním faktorem a fasádu na jih necháme hodně prosklenou. Pak je většinou nutné zajistit stínění oken ze strany exteriéru. Jinak může v letních měsících docházet k přehřívání interiéru.
Je také třeba připomenout, že solární zisky nikdy nevyužijeme všechny. Míra využití solárních zisků závisí hlavně na tepelně akumulačních vlastnostech objektu (vnitřní tepelná kapacita zóny). Solární zisky hrají významnou roli hlavně v případě energeticky úsporných domů. U běžného domu, který neodpovídá standardům dnešních norem, nebudou hrát solární zisky velkou roli.
Závěrem je třeba dodat, že při současných cenách energií jsou u pasivních domů tyto procentuelní rozdíly v přepočtu na koruny velmi malé. Rozdíl potřeby tepla na vytápění 20 % může znamenat u pasivního domu pouhých 500 Kč ročně. Uživateli pasivního domu ale zpravidla nejde jen o ušetřené peníze, ale i o ušetřené životní prostředí a o minimální závislost na dodávkách energie. A to se vyplatí.
Popis výpočtu:
Výpočet dle TNI 730329
Modelován byl jednoduchý objekt čtvercového půdorysu 8×8 m, 2 nadzemní podlaží, plochá střecha. Podlahová plocha 98 m2. Součinitel prostupu tepla stěnou a střechou U = 0,1 W/m2K.
Korekční činitel zasklení je uvažován 0,64 (zasklení tvoří 64 % z celkové plochy výplně). To odpovídá základnímu oknu o rozměrech 1,2×1,5 m. Ostatní korekční činitele jsou 1. V případě uvažování nulových solárních zisků je jeden z korekčních činitelů uvažován nulový.
Vnitřní tepelná kapacita zóny 165 kJ/K/m2 (ČSN EN ISO 13790 středně těžké konstrukce).
SLAVONA, s.r.o. je tradiční český výrobce dřevěných oken a dveří Realizuje dodávky výplní stavebních otvorů zejména pro rodinné domy, kde jsou stavebníci velmi nároční na kvalitu a parametry oken a dveří, zaměřuje se především na dřevěná eurookna, ...
