Okna a dveře - funkční spára a její vliv na funkčnost otvorové výplně

Obrázek 1 – druhy spár v otvorové výplni

Výplně stavebních otvorů (okna a dveře) jsou výrobky, na které je v rámci celého stavebního díla kladeno množství požadavků. Z oblasti stavební fyziky jsou to především:

• tepelně technické vlastnosti,
• zvukově izolační vlastnosti.

Místy, kde lze obvykle nalézt množství různých slabin otvorové výplně jsou:

• připojovací spára,
• funkční spára,
• zasklívací spára.

Schematické znázornění jednotlivých oblastí je na obrázku 1. Článek se zabývá popisem konkrétního případu, který je názorným příkladem toho, jak neodborný přístup výrobce může zapříčinit zásadní selhání funkčnosti celého okna a způsobí uživateli řadu nepříjemností.

Popis stávajícího stavu

Obrázek 2 – pohled na budovu

Budova byla postavena v roce 2007. Obálka budovy je vytvořena z keramických tvarovek Porotherm P+D tl. 440 mm, část tvoří železobetonové sloupy s vyzdívkami.

Střecha je jednoplášťová, nosná část je tvořena železobetonovou deskou 240 mm silnou. V některých částech domu je tato deska konzolovitě vytažena do podoby přečnívající železobetonové markýzy tloušťky 170 mm. Konzoly jsou vytvořeny pomocí ISO nosníků s tloušťkou přerušené tepelného mostu 80 mm. Pohled na dům je na obrázku 2.

Otvorové výplně

Obrázek 3 – řez vzorkem okna

Otvorové výplně jsou dřevěné typu euro, stavební hloubka 78 mm. Rámy a křídla jsou vyrobeny z měkkého dřeva z hranolů slepených ze 3 lamel. Rám je opatřen běžnou hliníkovou okapnicí s přerušeným tepelným mostem. Těsnění je dvojité, dvoustupňové, oba těsnicí profily jsou umístěny na křídle. Vzhledem k důležité roli, kterou těsnění, jak ukážeme dále, hraje, jsou těsnicí profily označeny – viz obr. 3. Dekompresní dutina je správně zkonstruována.

Křídla jsou opatřena izolačními trojskly s deklarovaným součinitelem tepelného prostupu v U_g = 0,9 W/(m²‧K). Použito je nerezových distančních rámečků. Skla jsou dle označení na rámečcích Thermobel, výrobek uskupení AGC.

Popis závady reklamované investorem

Investor od samého počátku trpí výrazně zhoršenou funkčností oken a dveří. Ta se projevuje tím, že při poklesu venkovní teploty pod přibližně +5 °C dochází k vlhnutí oken přecházející ve vytékání vody v prostoru parapetu či prahu balkonových dveří. Při poklesu venkovní teploty pod 0 °C dochází k zamrzání v prostoru funkční spáry.

Po otevření okenního křídla vypadá situace v prostoru parapetu nebo prahu tak, jak je znázorněno na obrázcích 4 a 5. Výsledkem je, že buď nelze křídlo otevřít nebo v horším případě jej po otevření nelze přes vzniklou námrazu zpět uzavřít.

Obrázek 4 – vznik námrazy v nadpraží

Obrázek 5 – námraza v oblasti parapetu

Investor proto několikrát inicioval místní šetření za účasti dodavatelské firmy, projektanta i výrobce otvorových výplní. Dodavatelská firma se několikrát pokoušela odstranit nevyhovující stav seřizováním pohyblivých částí oken a dveří, avšak neúspěšně.

Zde je třeba zmínit fakt, že se v tomto směru výrazně projevuje negativní vliv velké hmotnosti trojskel, která byla použita jako výplně křídel. Stav je takový, že část oken a hlavně balkonových dveří má již kování nastaveno „na doraz“ a další seřizování je velmi komplikované. Stav však nadále přetrvává.

Rozbor stavu po provedené prohlídce na místě, určení příčiny

Protože v průběhu celých čtyř roků nebylo dosaženo uspokojivého stavu, objednal investor zpracování odborného posudku, který by určil příčinu vzniku námrazy v oknech. Na základě výsledků posudku se určí způsob zvolený k odstranění příčin poruch.

Po prohlídce objektu byla nejprve vyloučena možnost, že by příčinou byla nadměrná vlhkost vlastní stavební konstrukce. Stavba je více jak čtyři roky stará, nikde nejsou žádné poruchy, jimiž by do objektu například zatékalo. Relativní vlhkost vnitřního vzduchu v objektu je v normálu od cca 50 % v místnostech do 60–65 % v koupelně.

Fakt, že jev se objevuje pravidelně s poklesem venkovní teploty, vede k závěru, že výskyt vlhkosti má zřejmě co do činění s kondenzací vzdušné vlhkosti v prostoru funkční spáry výplní. Otázkou bylo, jak může na okenním rámu vzniknout voda, námraza případně obojí najednou (viz obr. 4 a 5).

Kondenzát, jak známo, vznikne v případě, kdy je teplý vzduch s určitou hodnotou částečného tlaku vodní páry prudce ochlazen. Pokud se částečný tlak vodní páry nestačí snížit stejnou rychlostí, jakou došlo ke změně teploty vzduchu, dochází ke kondenzaci přítomné vodní páry.

Obrázek 6 – vlevo těsnění vzorku, vpravo těsnění z okna na stavbě

V posuzované konstrukci je zřejmé, že vznik kondenzátu bude mít souvislost s funkcí těsnění. Proto byla na těsnění zaměřena pozornost. Přitom bylo zjištěno, že těsnění použité na dodaném vzorku (viz obr. 3) není shodné s typem skutečně dodaným na stavbu. Rozdíly jsou patrny z obrázku 6.

Z obrázku je zřejmé, že tvar těsnění je prakticky stejný. Rozdíl je v konstrukci těsnicího profilu. Skutečně použité těsnění má navíc vodorovnou vyztužovací stěnu.

Vlivem této stěny je těsnění velmi tuhé, prakticky jej nelze stlačit na rozdíl od vzorkového těsnění (hnědé barvy). V důsledku toho není možné při zavření křídlo řádně uzavřít a nedojde tak ke skutečnému utěsnění funkční spáry.

Obrázek 7 – hodnocený výřez stavební konstrukce

K ověření této hypotézy lze provést buď rozsáhlejší měření ve skutečných podmínkách, což však znemožnilo roční období, kdy byl posudek prováděn (přelom léta a podzimu 2011). Druhou možností je ověření tepelně-vlhkostních poměrů ve funkční spáře pomocí výpočtové simulace. Simulace byla provedena pomocí programu Area 2010 (Svobody software). Byl zvolen dostatečně velký rozměr vyšetřované oblasti, aby bylo možno postihnout vliv navazujících stavebních konstrukcí – viz obrázek číslo 7.

Jak bylo pomocí výpočtů ověřeno, na vlhkostní parametry prostředí ve funkční spáře má nezanedbatelný vliv právě i způsob připojení do stavební konstrukce jakož i vlastnosti jednotlivých stavebních částí. Těmito vlivy se bude však zabývat některý z dalších článků, neboť se jedná o samostatnou a poměrně obsáhlou problematiku. Okrajové podmínky byly zvoleny nejprve normové a potom různé varianty vnějších a vnitřních podmínek. Volba variant byla vedena snahou provést výpočet s takovými okrajovými podmínkami, které budou co nejlépe simulovat situaci, kdy dochází k popisovanému jevu vzniku kondenzátu a posléze námrazy ve funkční spáře.

Obrázek 8 – označení vyšetřovaných míst

Poměry ve funkční spáře byly nejprve simulovány při jejím normálním utěsnění oběma těsnicími profily a poté při netěsném středovém těsnění. Množstvím spočtených variant při kombinaci různých okrajových podmínek bylo zjištěno, že v takovém případě žádný kondenzát nevzniká. Úvahou byla hypotéza o poruše funkčnosti netěsností středového těsnění doplněna další verzí. Tato verze předpokládá, že středové těsnění, které se málo zdeformuje, ještě navíc znemožní dosednutí vnitřního dorazového těsnění na okenní rám. Vnitřní těsnicí profil je totiž velmi subtilní (viz obr. 3), a tak geometrická nepřesnost i pouze do 1 mm, kterou lze oprávněně předpokládat, může tuto poruchu zapříčinit. Při provedení další série výpočtů s netěsnostmi obou těsnicích profilů bylo zcela jednoznačně prokázáno, že kondenzát se vyskytuje přesně v tom místě, kde jej nalézá investor na stavbě.

Toto místo je na obrázku 8 označeno číslicí 4. Aby byly poměry ve funkční spáře zmapovány co přesněji, byla vybrána celkem 4 místa s označením 1 až 4 dle obrázku 8, na které se zaměřila pozornost. Výsledky vybraných charakteristických variant jsou přehledně uspořádány do tabulky 1. Závěr z vyšetřování je ten, že nevhodné těsnění prakticky zcela eliminuje funkci otvorové výplně, ač to na první pohled není zcela zřejmé.

Důsledky plynoucí z použití nevhodného těsnění

Obrázek 9 – odvětrání zasklívací drážky otočené o 90°

Hodnocené otvorové mají kromě popsaného opakujícího se výskytu kondenzátu ještě další problémy. Křídla vykazují ve své spodní části známky výrazného porušení povrchové úpravy. Ta již v minulosti byla opravována, ale závada se stále opakuje. Při podrobné prohlídce křídel byla zjištěna zcela fatální chyba, kterou učinil výrobce. Odvětrání zasklívací drážky, které je u dřevěných oken zprostředkováno vyfrézovanou drážkou ve vnitřním profilu křídla, ústí do funkční spáry vodorovně. K tomu se ještě navíc přidává fakt, že vnější profilace křídla postrádá odvodňovací drážku, která musí probíhat po celém obvodu křídla, má-li plnit svou funkci. K tomu viz obrázek 9.

V důsledku tohoto běžně nevídaného uspořádání, na které lze snad pouze nevěřícně zírat, dochází k permanentnímu nasávání zkondenzované vody, která stéká po povrchu křídla a nekontrolované se rozlévá po celé ploše prvního zalomení křídelního vnějšího profilu. Pokud by zde byla odvodňovací drážka, došlo by alespoň k řízenému odkapávání do prostoru sběrné drážky rámové okapnice.

Obrázek 10 – poškozené křídlo v dolní partii

Takto se však voda dostává k odvzdušňovacímu otvoru zasklívací drážky (v tomto případě by bylo výstižnější použít výraz „nasávací“ otvor), působením kapilární elevace dojde k trvalému provlhčování celého spodního vodorovného křídelního vlysu až k jeho úplnému narušení. V současné době je lak křídla zcela separován od povrchu dřeva, popraskán, částečně odloupán a rohový spoj křídelního rámu je narušen. Výsledkem je, že otvorové výplně, které investor pořizoval jakoby do nízkoenergetického domu s odpovídající cenovou relací, jsou prakticky znehodnoceny a minimálně křídla je nutno vyměnit, neboť jejich životnost je značně zkrácena a funkčnost neobnovitelná. Stav je patrný z obrázku 10.

Výsledky hodnocení vybraných variant

Z množství hodnocených variant byly pro názornost vybrány čtyři reprezentativní. Varianta 1 až 3 s normovými okrajovými podmínkami a 4 až 7 s okrajovými podmínkami zvolenými co nejvíce charakteristickými. Varianty jsou zpracovány do přehledné tabulky 1.

Obrázek 11 – grafický výstup oblastí kondenzace u vybraných variant 1,2,3 a 7

Pro grafické znázornění byly vybrány varianty 1 až 3 a 7 (viz obrázek 11). Celkové množství modelových variant bylo zpracováno cca 20.

Červené šipky na obrázku 11 zobrazují místa kondenzace při stanovených okrajových podmínkách. Je zřejmý též vliv ostění uvariant 1 až 3 (připojovací spára je provedena bez vnitřní parotěsné zábrany a bez vnější difúzně otevřené a vodotěsné pásky).

Závěr

Z výše uvedeného rozboru lze učinit několik závěrů.

Těsnicí profily

otvorových výplní musí být vybírány velmi precizně. Musí být dostatečné velké a nejen pružné, nýbrž i plastické, aby jejich deformace umožnila optimální utěsnění funkční spáry. Větší pozornost je tomu nutno věnovat u dřevěných oken, plastové profily mají většinou optimální těsnění integrované již z výroby.

Profilace součástí funkční spáry

musí odpovídat obecným zásadám. Je třeba se vyvarovat nákupu levných sad dřevoobráběcích nástrojů, ve kterých chybí některé komponenty. V hodnoceném případu jde o absenci odvodňovací drážky. Tento případ není vůbec ojedinělý, podobný nedostatek lze najít u více výrobců. Výběr správné profilace funkční spáry se týká i plastových oken.

Základní znalost fungování otvorové výplně

Otočení odvětrání zasklívací drážky je těžko pochopitelnou chybou, která svědčí snad jedině o neznalosti problematiky. Další komentář není nutný.

Zvážit používání trojskel

S ohledem na stav techniky v oblasti skleněných výplní by se měla trojskla používat pouze v případech, které to vyžadují (většinou zvýšené požadavky na hlukový útlum). Dnes je možné vyrobit skleněné výplně s velmi nízkou hodnotou součinitele prostupu tepla U_g ve formě dvojskel. Bezhlavě používaná trojskla zbytečně zatěžují kování křídel a značně omezují možnost seřizování oken v průběhu životnosti.

Volba dodavatele

Pokud zákazník nemá alespoň základní znalosti o otvorových výplních, lze jen doporučit konzultaci s nezávislou osobou, případně využití její pomoci při výběru výrobků, aby se předešlo případům, jako je tento. Některým věcem se dalo zabránit již v počátku – obzvláště se dá připřejímce výrobků po dovezení na stavbu zjistit otočení odvětrávacích otvorů zasklívací spáry a takové výrobky vůbec nepřijmout.