Problematika průvzdušnosti a vzduchotěsnosti oken I.
Tepelné ztráty, spojené s přirozeným větráním budov, jsou u novodobých oken a dveří snižovány zdokonalováním těsnosti spár. Větrání infiltrací je potlačeno pod mez hygienicky potřebnou k odvodu vodní páry, formaldehydu, radonu a jiných škodlivin.
Závažným konstrukčním a architektonickým prvkem staveb jsou okenní konstrukce. Jestliže bylo prvořadým požadavkem architektů a konstruktérů zabezpečení dostatečného osvětlení a potřebného množství čerstvého vzduchu, jsou s odstupem času kladeny na okna další požadavky a to vhodná tepelná izolace, vyhovující akustické vlastnosti, jednoduchá obsluha a odolnost proti účinkům tlaku větru a náporu deště.
Okenní konstrukce patřily až dosud k velkým zdrojům tepelných ztrát objektů a značně ovlivňují roční spotřebu tepla na vytápění. Aby okenní konstrukce vyhověly požadavkům které na ně klademe, musí být zasklena vhodným druhem skla, vyrobena z materiálu, který snižuje účinek tepelných mostů, vhodně umístěna a osazena s ohledem na tepelné ztráty ostěním. Přísné požadavky se kladou na vodotěsnost oken, přitom úplná jejich vzduchotěsnost může být na závadu.
Okenní konstrukce po stránce konstrukční a materiálové prodělaly u nás v posledních letech velký vývoj. Kromě dřeva, používá se také plastů, které se svými tepelně izolačními vlastnostmi vyrovnají dřevu, zejména při použití vícekomorových profilových systémů. Těsnicí profily jsou pružné, odolávají povětrnostním vlivům a umisťují se na vnitřní nebo vnější straně, nebo na obou stranách v kombinaci s těsněním středovým.
Zatímco v minulosti bylo použití izolačního dvojskla problematické, protože se u nás běžně sériově nevyráběla, je v současné době velmi mnoho výrobců izolačních skel s vynikajícími tepelně izolačními vlastnostmi. Prakticky se vyloučila trojskla plněná vzduchem a nahradila se izolačními dvojskly plněnými plynem, nebo dvojskly se speciálními selektivními skly, popřípadě kombinací obou způsobů. Lze tedy dosáhnout v zasklené části oken nebo dveří součinitele prostupu tepla k = 2,8 až 1,1 W . m-2.K-1 a u zvláště speciálních izolačních skel s odrazivou fólií uprostřed, hodnoty k = 0,7 W . m-2.K-1. Takové izolační sklo nabízela firma ISOLAR-Glas na veletrhu okenní techniky v Norimberku již v roce 1992.
Bytové domy a občanské stavby se v ČR větrají převážně tak, že se spoléhá na přetlak či podtlak vzduchu mezi vnějším a vnitřním prostředím, způsobeným rychlostí větru a v zimním období také rozdílem teplot vzduchu vně a uvnitř. Tím vzniká rozdíl tlaků vzduchu a na návětrné straně budovy dochází vchodovými a balkónovými dveřmi a okny k proudění vzduchu dovnitř budovy, což zajišťuje i podtlak vzduchu, který se vytvoří na straně závětrné. Jedná se o samovolné větrání - infiltraci, jejíž funkce závisí na těsnosti oken a dveří vůči pronikání vzduchu a na povětrnostních podmínkách.
Ukazatelem prostupu vzduchu a dveří je součinitel spárové průvzdušnosti, který vyjadřuje objemový tok vzduchu v m3 za 1 sekundu, proudící l m délky otevíravých spár oken a dveří, při tlakovém rozdílu mezi oběma stranami konstrukce 1 Pa. Má rozměr m3/m.s-1.Pa-0,67, takže po rozměrovém vykrácení se uvádí v odborné literatuře rozměrem
| [iLV] = m2 . s-1 . Pa-0,67 | (1) |
U přirozeného větrání infiltrací se objemový tok vzduchu u oken a dveří stanoví ze vztahu
| MV = Σ(iLV . L) . Δp0,67 | [m3.s-1] | (2) |
a pro výpočet tepelné ztráty větráním podle ČSN O6 0210: 94 pak ze vztahu
| MV = Σ(iLV . L) . B . M | [m3.s-1] | (3) |
a chceme-li mít vyjádřen průtok vzduchu za hodinu, použijeme vztahu
| MVh = Σ(iLV . L) . B . M . 3600 | [m3.h-1] | (4) |
Tepelná ztráta větráním se potom stanoví ze vztahu:
| QV = 1300 . MV . (ti - te) | [W] | (5) |
| kde | MV | je objemový tok vzduchu v m3.s-1, |
| MVh | objemový tok vzduchu v m3.h-1, | |
| L | délka otevíravých spár oken a dveří v m, | |
| Δp | rozdíl tlaku vzduchu mezi návětrnou a závětrnou stranou konstrukce či objektu v Pa, | |
| B | charakteristické číslo budovy v Pa0,67 podle ČSN 06 0210, | |
| M | charakteristické číslo místnosti (-) podle ČSN 06 0210, | |
| ti, te | výpočtová vnitřní teplota a výpočtová venkovní teplota ve °C. |
Norma ČSN 73 0540-2:94 v článku 5.2 uvádí požadavek na přirozenou infiltraci styků, spár a otvorových výplní, která by měla zajistit hygienicky nutnou výměnu vzduchu v místnosti.
Pro výměnu vzduchu bylo zavedeno označení "intenzita výměny vzduchu" n v h-1, přičemž tato skutečná výměna musí být alespoň tak vysoká,jako je normou předepsaná hodnota nN a musí platit:
| n ≥ nN | [h-1] | (6) |
Současná ČSN 73 0540-2:94 požaduje:
nN = 0,5 h-1 obytné místnosti budov,nN = 0,35 h-1 občanské budovy a ostatní místnosti obytných budov, (7)
nN = 0,25 h-1 budovy ostatní.
Jaký význam má intenzita výměny vzduchu n.
Vztáhneme-li průtok vzduchu který náporem větru při infiltraci vniká do bytu podle vztahu (4) MVh k objemu obytného prostoru bytu VO, je intenzita výměny vzduchu dána vztahem (8) | [h-1] | (8) |
Obytným objemem budovy VO je ten objem, ve kterém požadujeme trvale výměnu vzduchu a bývá menší, než objem budovy Vh. V energetických výpočtech se používá vztahu:
| VO = 0,6 . Vh | [m3] | (9) |
Ze vztahu (4) a (5) vidíme, že průtok větracího vzduchu MV se dá určit tam, kde známe tepelnou ztrátu větráním QV stanovenou podle ČSN 06 0210:94:
 | [m3.h-1] | (10) |
Vztahu (10) se používá většinou v těch případech, kdy neznáme podrobnosti výpočtů infiltrace, ale máme jen stručnou zprávu o tepelných ztrátách objektu, pohledy na budovu, počet a druh oken a dveří a půdorys se svislým řezem.
Délka spár L se ve vztazích (3) a (4) počítá ze skladebných rozměrů oken a dveří, kde sčítáme spáry mezi rámem a křídly a se spárou mezi dvěma na sebe doléhajícími křídly v dvoukřídlovém a tříkřídlovém okně. Další podrobnosti jsou v článku č.7.3.6 ČSN 06 0210:94.
Rozhodující vlastností pro výpočet množství vzduchu přirozeným větráním je,jak patrno ze vztahů (2) a (4), součinitel spárové průvzdušnosti iLV. Délku spár nemůžeme ovlivnit, protože je dána konstrukcí a typem okna a počtem oken a venkovních dveří (vstupních i balkónových).
Charakteristické číslo budovy B, vyjadřující hodnotu Δpn ze vztahu (2) se pohybuje obvykle v rozmezí 6 až 8 a v krajině s intenzivními větry v rozmezí B = 9 až 12 Pa0,67. Charakteristické číslo místnosti bývá většinou konstantní a s výjimkou velmi těsných vnitřních dveří, nebo velkých sálů a kanceláří, mívá hodnotu M = 0,7.
Hodnoty iLV,N pro výpočet tepelné ztráty větráním uvádí tabulka C1 v ČSN 73 0540-3:94, např. pro okna jednoduchá dřevěná a plastová s izolačním dvojsklem je iLV = 1,9 . 10-4 m2 . s-1 . Pa-0,67.
Pro stejná okna zdvojená uvádí se hodnota iLV,N = 1,4 . 10-4 a pro okna dvojitá iLV,N = 1,2 . 10-4. Pro vstupní dveře a obecně pro venkovní dveře, mimo dveří balkónových, neuvádí tato norma žádné hodnoty. Pro starý bytový fond v domech činžovních a panelových, je spárová průvzdušnost dveří dvou až třínásobkem hodnot pro okna a nejčastěji se vyskytující spárová průvzdušnost vstupních a vnějších dveří bývá [1]:
iLV = 5,6 . 10-4 m2 . s-1. Pa-0,67.Tyto normativní hodnoty jsou vysoké a s rezervou zabezpečují přirozené větrání bytů, způsobují však velké tepelné ztráty větráním a proto okna v rekonstruovaných objektech buď vyměňujeme nebo přetěsňujeme.
Hodnoty spárové průvzdušnosti doporučené ČSN 73 0540-3:94 mohou sloužit k výpočtům tepelných ztrát větráním a k výpočtům přirozeného větrání konstrukcí vyráběných starými technologiemi z let 1980 až 1990 a neodpovídají naměřeným hodnotám současně vyráběných oken a dveří.
Spárová průvzdušnost oken a některé další vlastnostiV období 1986 až 1990, za působnosti Státní zkušebny č. 218 ŠDVU Bratislava na pracovišti ve Zlíně, při povinném hodnocení vyráběných oken, měla okna tyto průměrné hodnoty:
| Okna dřevěná | iLV = 0,333 . 10-4 m2 . s-1 . Pa-0,67 | (11) |
| Okna dřevo Al | iLV = 0,336 . 10-4 m2 . s-1 . Pa-0,67 | |
Tyto hodnoty byly zjištěny v laboratořích. Výzkum na stavbách, v dřívějších letech nám prokázal, že okna v domech, mají po 3 až 5letém užívání vyšší infiltraci, ať již vinou nesprávného zabudování okna, nebo opotřebením těsnění apod. Zvýšení spárové průvzdušnosti bylo:
| Okna dřevěná | 1,63krát | (12) |
| Okna plastová | 8 až 17krát | |
Vysoké zvýšení u oken z plastů bylo u okem PLASTOK, vyráběných v Žilině, která měla velmi nízkou počáteční průvzdušnost. Přesto třeba konstatovat, že okna a dveře vyráběná v letech 1980 až 1990, neměla tak vysokou kvalitu, jakou mají okenní konstrukce vyráběné v současnosti.
Literatura:
| [1] | MRLÍK, F.: Vlastnosti oken a dveří v laboratoři i na stavbách. Zpravodaj č. 4/1987, VÚPS Praha. |
