Otvorové výplně budoucnosti

Politika energetických úspor je v současné době jednou z hlavních priorit Evropské unie. Důvody je třeba hledat ve vysoké míře závislosti na importu surovin, ve značné nerovnováze mezi oblastmi produkce a spotřeby energie, stále rostoucími cenami energie a v neposlední řadě i v negativních vlivech zvyšování spotřeby energie na globální klima.

Aby bylo řešení těchto problémů, kterým čelí každý člen EU, dostatečně efektivní, je nutné koordinovat jednotlivé kroky již na evropské úrovni. Vzhledem k těmto výzvám přijala Evropská komise řadu opatření, jejichž cílem je vypořádat se s problémem klimatických změn, snížit závislost členských států na dodávkách plynu a ropy, zajistit dlouhodobý ekonomický růst a podpořit zaměstnanost.

2007
Ze zasedání Evropské rady konaného v březnu 2007 vyplynulo, že v oblasti klimatu a energie by mělo být dosaženo cílů 20-20-20:
1. Zvýšit podíl obnovitelných zdrojů energie na konečný stav 20 % celkové spotřeby v rámci celé EU v roce 2020.
2. Snížit emise skleníkových plynů o 20 % do roku 2020 (ve srovnání s rokem 1990).
3. Snížit spotřebu energie o 20 % do roku 2020, respektive zvýšit energetickou účinnost budov o 20 %.

2009
Z uvedených cílů se jeví jako nejkomplikovanější právě návrh zaměřený na energetickou náročnost budov. Na akčním plánu již Evropská komise intenzivně pracuje. Reaguje tím na výstup z podzimního summitu EU v roce 2009, na kterém se politici v souvislosti se závěry Mezinárodního panelu OSN ke klimatické změně (IPCC) dohodli, že do roku 2050 budou sníženy emise skleníkových plynů ve vyspělých zemích o 80 až 90 %.

2010
V oblasti snižování spotřeby energie, respektive zvyšování energetické účinnosti budov se jeví jako reálné snížení spotřeby energie až o jednu třetinu. Opatření, která povedou ke splnění vytyčeného cíle, by však měla brát v úvahu klimatické a místní podmínky, mikroklima vnitřního prostředí a efektivnost nákladů. Zároveň by však neměla být v rozporu s jinými požadavky týkajícími se budov (například požadavky na přístupnost, bezpečnost a plánované využití budovy). Konkrétními doporučeními se zabývá směrnice Evropského parlamentu a rady 2010/31/EU ze dne 19. května 2010 o energetické náročnosti budov (EPBD II – Energy performance of Buildings Directive).

2020
V rámci EU hovoříme o přibližném počtu 190 milionů budov, které se podílejí na celkové spotřebě energie 40 % (silniční doprava 26 %, výroba 25 %). Evropská komise navrhuje, aby bylo do roku 2020 renovováno přibližně 15 milionů budov. Jejich zateplení, instalace nových oken a vybavení energeticky úsporným zařízením by mělo znamenat snížení produkce CO2 o 66 milionů tun. Pokud by se tento ambiciózní plán podařilo uvést v život, mohlo by být vytvořeno přímo 300 tisíc a nepřímo 1,1 milionu pracovních míst ročně.
Mezi další konkrétní opatření pro zvyšování energetické účinnosti budov patří požadavek zavazující členské státy k tomu, aby všechny nově postavené budovy od roku 2019 produkovaly tolik energie, kolik samy spotřebovávají. Takové stavby označujeme jako energeticky neutrální domy.

Od roku 2021 budou muset být všechny budovy postaveny tak, aby měly téměř nulovou spotřebu energie. Na podrobné metodologii výpočtu ještě EK pracuje a zveřejní ji nejpozději do června 2011. Stejná pravidla jako pro novostavby budou platit i pro velké rekonstrukce.

Úspory a otvorové výplně
Významnou roli v opatřeních, která povedou k úsporám energie, mají otvorové výplně. Okna a dveře by se měly podílet na veškeré uspořené energii v rámci budov zhruba 20 %.

Ve směrnici o energetické náročnosti budov, kterou vydala EU, je definováno, že při hodnocení energetické náročnosti staveb by měla být budova chápána jako celek. V souvislosti s tím není striktně stanoven jasný cíl pro hodnotu součinitele prostupu tepla rámovou konstrukcí, ale hovoří se o vlastnostech okna jako celku.
Při stanovování minimálních požadavků pro prvky, jež jsou součástí obvodového pláště, se logicky doporučuje zohlednit kulturní zvyklosti a klimatické podmínky dané země.

Tepelná charakteristika otvorové výplně je průsečíkem dvou hodnot: součinitele prostupu tepla rámovou konstrukcí a součinitele prostupu tepla výplní, což ve většině případů bývá sklo. Pokud porovnáme plochu skla a plochu rámového profilu, vidíme, že v naprosté většině případů plocha skla výrazně převyšuje plochu rámu. Z toho vyplývá, že sklo má majoritní vliv na výslednou hodnotu součinitele prostupu tepla otvorovou výplní. Je však zcela pochopitelné, že vlastnosti těchto dvou komponentů by měly být v maximální možné rovnováze.

Vývoj zpracování skla
V oblasti vývoje a zpracování skla se za posledních deset let udála skutečná revoluce. Vždyť z hodnoty Ug = 2,7 W/(m² . K), se kterou jsme se zcela běžně střetávali ještě před deseti lety, jsme se díky novým technologiím posunuli k hodnotě U_g = 1,1 W/(m² . K). Vyjádřeno matematicky, vlastnosti skla se zlepšily o neuvěřitelných 60 %. A to hovoříme o standardním skle. Dnes není problém zákazníkovi nabídnout sklo, které se může pochlubit hodnotou U_g = 0,5 W/(m² . K).

Každá mince má však dvě strany. K dosažení těchto hodnot součinitele prostupu tepla (U_g < 1,0) již nepostačuje standardní systém zasklení při použití dvou skel, ale je nutné pracovat s variantou trojskel. Tím se pochopitelně značně zvyšuje váha zasklívací jednotky, v podstatě o 50 %. Tento fakt je nutné zohlednit například při dimenzování kování. Adekvátně nárůstu váhy se snižují i maximální rozměry oken. Dnes se zcela běžně setkáváme s tím, že například při rekonstrukci panelového domu investor požaduje hodnotu součinitele prostupu tepla dosažitelnou pouze za použití trojskla, ale investor přesto striktně trvá na zachování původních rozměrů. To nelze splnit, aniž by dodavatel sebe, respektive uživatele nevystavil neadekvátnímu riziku. Bohužel v těchto případech mnohokrát rozum prohrává boj s neústupností, častokrát hraničící s arogancí. Vývoj rámových profilů
V oblasti vývoje rámových profilů byl v posledních letech učiněn také významný progres, přestože nedošlo k tak evidentnímu posunu jako v případě izolačních skel. Z hodnot součinitele prostupu tepla rámem U_f = 1,7 W/(m² . K) jsme se posunuli k dnešním hodnotám až U_f ≤ 1,1 W/(m² . K). Matematicky vyjádřeno tedy hovoříme o zlepšení hodnoty přibližně o 35 %, což není vůbec zanedbatelné. I v této oblasti pak mohou výrobci oken nabídnout zákazníkům nestandardní řešení, jejichž hodnoty prostupnosti tepla rámem Uf se pohybují okolo 0,9 W/(m² . K).

Rozdíl v posunu součinitele prostupu tepla izolačními skly a rámovými profily lze hledat v možnostech těchto komponentů. Zlepšování vlastností je v oblasti rámových profilů, ať již se jedná o plast, dřevo nebo hliník, mnohem více navázáno na efektivitu a možnosti, které tyto materiály poskytují. Jak již bylo v předcházejících řádcích uvedeno, výkon musí být v souladu s náklady vynaloženými na daný účel.

Řezy profilovým systémem Inoutic Prestige

Specifické otvorové výplně
Budovy s téměř nulovou spotřebou energie, jaké se budou v Evropě už brzy běžně stavět, budou bezesporu vyžadovat specifické otvorové výplně. Celá řada výrobců oken a jejich komponentů již dnes může nabídnout produkty, které technologické požadavky těchto budov splní. Přesto se dá očekávat, že tím vývoj nekončí a na trh budou stále přicházet nové výrobky a technologie, které budou nabízet ještě efektivnější řešení tepelnětechnických vlastností oken i efektivity jejich výroby.

Energeticky úsporná řešení
Vycházet vstříc všem současným trendům ve vývoji a výrobě energeticky úsporných otvorových výplní a její produkce a držet krok se špičkou současného vývoje. Neustále vyvíjet nové technologie vhodné pro nízkoenergetické i pasivní domy a průběžně je zavádět do praxe. Takové jsou cíle každé moderní společnosti. 

Konkrétním příkladem je nabídka profilových řad na výrobu plastových otvorových výplní, které jsou určeny pro instalaci v takových budovách:

• profilový systém Inoutic Prestige 76 a 96 mm, určený pro nízkoenergetické i pasivní domy,
• profilový systém Inoutic Eforte 84 mm, splňující nejnáročnější požadavky v oblasti domů provedených v pasivním standardu s výraznou ambicí do budoucnosti.

Profilový systém 76 a 96 mm
Tento šestikomorový systém stavební hloubky 76 mm s dvoustupňovým (dorazovým) nebo třístupňovým (středovým) těsněním má nízký součinitel prostupu tepla (U_f = 1,1 W/(m² . K)), který je výsledkem vyššího počtu komor optimální velikosti. Ty jsou kolmé ke směru tepelného toku.

Všechny varianty tohoto profilového systému s výraznou rezervou překračují současné požadavky na technické parametry rámového profilu pro výrobu oken určených do tzv. nízkoenergetických budov.

Nabídku této profilové řady rozšiřuje šestikomorový okenní rám se stavební hloubkou 96 mm určený pro pasivní domy. Vybaven je středovým těsněním, které přispívá k lepším tepelněizolačním vlastnostem a tlumí hluk přicházející zvenku. Vylepšené tepelněizolační vlastnosti se projeví i díky šesti komorám a zvýšenému 81mm profilu okenního rámu. Výborné tepelněizolační vlastnosti potvrzuje součinitel prostupu tepla rámem U_f = 1,0 W/(m² . K). Při použití jakéhokoli křídla z této řady a trojitého zasklení (s tepelnou prostupností U_g = 0,5 W/(m² . K)) dosahuje tepelná prostupnost celým oknem U_w = 0,76 W/(m² . K). Okno tím splňuje požadavky pro energeticky pasivní domy.

Dalšího posunu směrem ke zlepšení tepelněizolačních vlastností lze dosáhnout nahrazením standardní ocelové výztuhy výztuhou vyrobenou z kompozitních materiálů. Výsledkem je hodnota součinitele prostupu tepla rámem U_f = 0,92 W/(m² . K).

Profilový systém 84 mm
Nový okenní profil splňuje nejnáročnější požadavky na energetickou úspornost. Je nabízen jako šestikomorový okenní profil stavební hloubky 84 mm, který při použití běžné ocelové výztuhy dosahuje výborné hodnoty součinitele prostupu tepla rámem U_f = 0,95 W/(m². K). Ve variantě s tepelnou výztuhou z plastu s integrovanými ocelovými vlákny dosahuje ještě lepších parametrů.

Při použití prosklení s hodnotou součinitele prostupu tepla U_g = 0,6 W/(m². K) dosahují okna spolehlivě parametrů pasivních domů. Pomocí speciálních skel lze dosáhnout dokonce hodnoty součinitele prostupu tepla otvorovou výplní U_w = 0,66 W/(m². K), která výrazně překračuje požadavky pro okna určená k instalaci v pasivních domech.

Systém umožňuje zabudování skla v okenních křídlech do hloubky 20 mm, čímž je zaručena optimální povrchová teplota v oblasti zasklívací lišty. Tento prvek je v oblasti otvorových výplní ojedinělý.

Nový okenní profil je doplněn novým systémem dorazového i středového těsnění. Středové těsnění je pevně uchyceno na výčnělku umístěném na středu polodrážky rámového profilu. Nové svařovatelné multifunkční těsnění řeší vyrovnávání nárazů, respektive těsnění skla na rámu, případně na křídle, a spolehlivě tak chrání proti prudkému dešti či krupobití a velmi dobře izoluje proti hluku. Ještě lepší zvukové izolace a bezpečnosti lze dosáhnout použitím prosklení o celkové tloušťce až 56 mm.

Závěr
Výrobě nového okenního profilu předcházel dlouholetý výzkum a vývoj, díky němuž se podařilo vyvinout tento profil s maximální energetickou úsporou, splňující ty nejnáročnější požadavky, které budou výhledově plynout ze standardu EnEV 2012 v oblasti tepelnětechnických parametrů kladených na okna, respektive na domy v pasivním standardu. Zdokonalen byl i systém těsnění. Výsledkem je variabilní systém, který umožní stavebníkům i uživatelům domů dosáhnout ještě výraznějších úspor na bydlení v oblasti vytápění a nároků na energie.

TEXT: Ing. Petr Sýs
FOTO: archiv Deceuninck

Autor je technický manažer ve společnosti Deceuninck, s. r. o.

Článek byl uveřejněn v časopisu Realizace staveb.