Problematika průvzdušnosti a vzduchotěsnosti oken II.

Spárová průvzdušnost oken a některé další vlastnosti

Součinitel prostupu tepla a spárová průvzdušnost některých dřevěných a plastových oken a dveří je uveden v tab. 1 a 2.

Jde o náhodný výběr dřevěných a plastových oken a dveří, který nebyl sestaven pro potřeby statistické a poukazuje na rozličné vlastnosti oken a dveří. Součinitel prostupu tepla je ve smyslu ČSN 73 0540-2-3:94 uváděn jako hodnota naměřená - normativní k_ok,N W . m^-2 . K^-1 a jeho výpočtová hodnota pro stanovení tepelných ztrát se určí podle vztahu:

kok,p = kok,N . 1,15

[W.m-2.K-1]

(13)

V tab. 1 a 2 jsou uváděny hodnoty, které byly zjištěny v akreditované laboratoři otvorových výplní, stavební tepelné techniky a akustiky CSI, a.s. Praha, pracoviště Zlín.

Tab. 1 Dřevěná okna a dveře a některé jejich vlastnosti

Druh okna a dveří		Zasklení	Součinitel prostupu tepla k	Infiltrace iiV.104	Poznámka
		mm	Wm-2K-1	m2. s-1Pa-n
1.	Okno Thermostar 86	F4/16/4F vzduch F4/14/F4	1,56 1,57 1,57	0,03 0,03 0,07	Těsnění vnější a vnitřní, l = 4,57 m, sklo Float a Planitherm
2.	Okno Europrofil	F4/12/F4 F4/12/F4 F6/12/EKO4	2,48 2,38 1,86	0,01 0,02 0,04	Těsnění ve 2 stupních, výplň - vzduch, kování MACO, l = 5,05 m
3.	Okno dřevěné s izolač. sklem a třetím sklem	4/40/4/12/4 vzduch	1,86	-	Spodní část rámů obložena Al, uzávěry ROTO
4.	Jednokřídlové kyvné, s přídavným zasklením	4/36/3/10/4 vzduch	1,7	-	Těsnění vnitřní, pryžové 1180x1480 mm
5.	Okno Thermostar	4/14/4 argon	1,45	0,29	Conec 6/14/ Planitherm Futurum, 2x středové těsnění, l = 6,44 m
6.	Balkónové dveře Thermostar	4/14/4 argon	1,45	0,08	Conec 4/14/ Planitherm Futurum, 2x středové těsnění, l = 5,68 m
7.	Okno dřevěné dvojité dvoukřídlové s izolačním sklem a třetím sklem	F4/12/4F vzduch F6/12/4F plyn -	1,41 1,20 1,9 -	-	Izolační sklo na vnitřní straně, těsnění vnitřní a vnější, pryžové 1500x1500 mm
8.	Dveře vchodové, dřevěné, zasklené a plné	Zasklení nespecifikováno	- -	3,27 2,67	Zasklené, plné I = 5,67 m, 850x1985 mm
9.	Okno zdvojené s izolačním sklem a třetím sklem	3/6/4 Planibel 4 mm	1,3	-	Izol. sklo na vnější straně, Planitherm Futur, 3, 6, 4, vnitřní Planibel G 4 mm
10.	Okno jednoduché s izolačním sklem	4/16/6 argon	1,50	-	Planibel Clear 4 mm 16 argon, Stopray Elite 6
11.	Okno EURO otevírané a sklápěcí	4/16/4 Vehatherm	1,4 1,3 1,4	0,04 0,03 0,03	Těsnění středové I = 5,3 m
12.	Okno a dveře De GEYNDT	4/16/4 nespecifikováno	-	0,097 0,328	Dveře vnější těsnění
				1,04 1,43 1,21	Okno těsnění středové

Tab. 2 Plastová okna a dveře. Součinitel prostupu tepla a součinitel spárové průvzdušnosti

Druh okna a dveří		Zasklení	Součinitel prostupu tepla k	Infiltrace iiV.104	Poznámka
		mm	Wm-2K-1	m2. s-1Pa-n
1.	Plastové Intertec s OS, obvodové kování Wonkhaus	4/12/4	-	0,21 1,22 0,36	Těsnění středové l = 5,4 m
2.	Plastová LG - DINEX profily Rehau, OS	4/12/4	2,54 2,56 2,62	-	1200 x 1200 mm, těsnění vnitřní a vnější, l = 5,02 m
3.	Plast. z profilů Deceuninck Hook plast.	4/12/4	2,52 2,56 2,55	0,02 0,02 0,02	Spec. závěsy s omezovačem tříkomorový systém, l = 5,3 m
4.	Plastové Infraplast z profilů Intertec	4/12/4 MOB	-	0,61 0,08 0,24	Vícekomorové s výztuží z Fe, Zn, těsnění vnitřní a středové, l = 5,77 m
5.	Plastové Thermorama, profily KGS BaSF, OS kování	4/16/4	2,45 2,45 2,45	-	Vícekomorové profily l = 5,06 m, těsnění vnitřní i vnější, kování obvodové
6.	Plastové, sys. Actual 400 OS	4/18/4	2,51 2,52 2,54	0,02 0,02 0,14	Těsnění vnitřní a středové, koextrudované, kování Roto Centro 100 K, l = 4,54 m
7.	Plastové, OS kování	4/18/4	2,48 2,48 2,49	-	Vícekomorové s výztuží Fe, Zn, těsnění vnitřní a vnější, l = 5,0 m
8.	AQ okna plastová	4/16/4	1,65 argon	0,013 0,020 0,053	Argon 1200 x 1500 mm
9.	Plastová okna MPF	F4/12/F4	2,65 2,65 2,66	0,09 0,19 0,78	1200 x 1500 mm. Kování Roto. Těsnění vnitřní a vnější
10.	Plastová okna Stako, systém Veka	4/12/4	2,64	0,0229	Dvoustupňové těsnění l = 5,15 m
11.	Plastové jednokřídlové OS, VEKA systém	4/12/4	2,30	0,278	Dvoustupňové těsnění l = 4,46 m
12.	Plastové, OS kování PA 1000,1180/1450 mm	4/16/4	2,46	0,004	Dvoustupňové těsnění l = 4,98 m
13.	Plastové jednokřídlové HOCO OS 1190/1490	4/16/4	2,48	0,37	Dvoustupňové těsnění l = 5,03 m
14.	Plast. jednokř. ACTUAL 900/1200 mm	4/12/4	2,53	0,443	Třístupňové těsnění l = 3,91 m
15.	Plastové dveře vchodové	4/16/4 bez specifikace	1,4 - -	0,52 0,49 0,55	Jednokřídlové, výplň ISO 24 mm, těsnění, vnitřní, středové, vnější, l = 5,69 m
16.	Vchodové dveře Horizont PS	6/16/4 vzduch	2,6 2,5	0,31 0,52	Float 4/16/4 Float, vzduch, těsnění vnitřní a středové, l = 5,99 m
17.	Plastové okno systém DECEUNINCK Mondial 2000	F4/16/F4 vzduch	2,7 2,4 2,4	0,01 0,07 0,26	- Pevné zasklení - Otevíravé a sklápěcí - Dtto, dvoukřídlové
18.	Plastová okna a dveře Deceunick Mondial 2000 - dveře - balk. dveře - okno - okno	F4/16/F4	2,6 - 2,4 2,4	0,12 0,10 0,08 0,15	Těsnění vnitřní a vnější l = 5,48 l = 6,24 l = 7,11 dvoukř. l = 5,07, OS 1 křídl.
19.	Okno plastové HOCO H-130	F4/16/F4	- - -	- 0,03 9,7	Těsnění vnější a vnitřní uzavřené, l = 5,08 m, ventilační poloha
20.	Plastové okno HOCO H-100 a H-200	4/16/4	- -	0,32 - 0,49 0,22 - 0,47 0,24 - 0,48	Těsnění vnější a vnitřní, počáteční po zavzdušnění, l = 5,05 m
21.	Okno K-Line	F4/16/F4 bez specifikace	2,5	-	1200 x 1500 mm, těsnění vnitřní, středové a vnější, DIN 52 619/1
22.	EURO-AlKU-PRIMUS okno s Al-plechem	4/16/4 argon nespecifikováno	1,63 1,7 1,7	0,18 0,33 0,21	Rámy plastové, oplášťované Al, l = 5,74 m, těsnění vnitřní, vnější a středové

Součinitel spárové průvzdušnosti i_LV je uveden naměřenou hodnotou jako normativní hodnota a k výpočtům tepelných ztrát se zatím použijí naměřené hodnoty, které by měly být zvýšeny podle vztahu (12). Pro výpočet tepelných ztrát větráním stávajících konstrukcí, platí údaje i_LV,N z ČSN 73 0540-3:94.

Z tab. 1 a 2 se dá říci, že součinitel spárové průvzdušnosti iLV dřevěných a plastových oken a dveří je až na výjimky nízký a dává malou záruku, že umožní přivést do bytových prostorů obývaných lidmi, za běžných klimatických podmínek, hygienicky nezbytné množství vzduchu.

Rozbor výsledků pro okna dřevěná z tab. 1 dává tab. 3, kde jsou okna s izolačním dvojsklem plněným vzduchem, dále okna se skly plněná plyny a konstrukce, které se ke zvýšení tepelně izolačních vlastností dřevěných oken na přání zákazníků vyrábí. Jsou to okna jednoduchá s izolačním sklem a třetím sklem, okna zdvojená s izolačním sklem a konečně okna dvojitá, dřevěná, s izolačním sklem a třetím sklem se vzduchovou náplní, nebo s náplní plynu. Těmito úpravami se sníží součinitel prostupu tepla z hodnot k = 2,4 až 2,5 W . m^-2 . K^-1 na k_ok = 1,4 až 1,2 W. m^-2 . K^-1. Průměrná hodnota spárové průvzdušnosti je však velmi nízká a činí:

iLV = 0,061 . 10-4

[m2.s-1.Pa-0,67]

(14)

Rozbor vlastností plastových oken a dveří, jejichž volný výběr je v tab. 2 uvádí tab. 4. Tato okna a balkónové dveře s izolačním sklem rozměrů 4/12/4, 4/16/4 a 4/18/4 mm plněné vzduchem, mají průměrnou hodnotu součinitele prostupu tepla kok = 2,51 W . m^-2 . K^-1 . O něco vyšší hodnoty vykazují plastové dveře s izolačním sklem plněné také vzduchem.

Podobně jako okna dřevěná, poskytují okna plastová v řádku 2.2 tab. 4 údaje konstrukcí s izolačními skly plněných plynem. Izolační sklo 4/16/4 mm u plastových dveří řádky 2.4 tab. 4 nebylo objednavatelem měření specifikováno. Lze však předpokládat, že sklo bylo plněno plynem s možnou kombinací selektivních skel, protože hodnota k = 1,4 W . m^-2 . K^-1 tomu odpovídá.

Součinitel spárové průvzdušnosti plastových oken je rovněž nízký, podobně jako u oken dřevěných i když z výběru tabulky vyplývá hodnota vyšší.Je třeba si uvědomit, že náhodný výběr těchto konstrukcí z tab. 2 není výběrem statistickým, ale výběrem oken s různým zasklením, hlavně vzhledem k jejich tepelně izolačním vlastnostem. Proto v tab. 2 nacházíme u oken z plastů hodnotu i_LV = 0,01 10^-4 m² . s^-1 . Pa^-0,67 jako u oken dřevěných, v tab. 1. Jiná situace je u dveří a naměřené hodnoty jsou vyšší, než u oken. U dřevěných dveří, řádku 8 tab. 1 je i_LV velmi vysoké a hodnoty i_LV = (2,67 až 3,27) . 10^-4 způsobí značnou tepelnou ztrátu větráním.

Průvzdušnost oken kovových je také nízká, podobně jako u oken dřevěných a plastových a z náhodného výběru je možno uvést průměrnou hodnotu

i_LV = 0,071 . 10^-4 m² . s^-1 . Pa^-0,67

Rozbor těchto výsledků laboratorních měření prokazuje také vysokou těsnost oken.

Abychom získali hodnoty z praxe je třeba jít do staveb a v bytech hotových staveb zjistit měřením, jaká je skutečná spárová průvzdušnost oken po jejich zabudování. Teprve z tohoto měření můžeme posoudit spárovou průvzdušnost skutečnou, kterou můžeme použít k výpočtu větrání bytů a také tepelné ztráty větráním.

Požadované hodnoty intenzity výměny vzduchu n ze vztahu (7) byly, jak se komentuje v ČSN 73 0540, ovlivněny požadavky ES na nízkou spotřebu energie na vytápění a pravděpodobně nevystihují všechny hygienické požadavky, které jsou považovány za prioritní.

Jak prokázal ve své studii Zálešák [2], je škodlivinou v bytech nejenom vydechovaný vzduch, ale také formaldehyd z nábytku, radon a radioaktivita ze zdiva a vlhkost v koupelně či jinde při sušení prádla. V příkladu dvoupokojového bytu a tří obyvatel prokazuje se spotřeba čerstvého vzduchu na 1 osobu:

26,7 m³ . h^-1,

což činí 80 m³ . h^-1 a pro objem místností bytu V_O = 53 m³, je intenzita výměny vzduchu

n = 1,5 h-1.

(15)

I bez pobytu lidí je nutno místnosti větrat a to s ohledem na radioaktivitu stěn, což vyžaduje pro uvedený příklad

MV = 60 m3 . h-1.

(16)

To je pro daný příklad intenzita výměny vzduchu:

n = 1,1 h-1.

(17)

Z hlediska nepřekročení přípustné denní koncentrace formaldehydu je třeba zabezpečit přívod vzduchu o objemovém toku:

MV = 35 m3 . h-1.

(18)

To vyžaduje n = 0,66 h^-1.

Požadavky na přívod čerstvého vzduchu na pracovištích, ať již v kancelářích, nebo ve výrobních prostorách, jsou několikanásobně vyšší, jak uvádí Lajčíková v příspěvku v časopise Tepelná ochrana budov [3].

Z předcházejících úvah je zřejmé, že budeme-li velmi skromní, měla by být intenzita výměny vzduchu v obytných prostorech alespoň

n = 1,0 h-1.

(19)

Uveďme příklad tzv. normového bytu o celkovém objemu V_h = 200 m³, který má 4 okna, každé o ploše 3 m² celkové plochy A_ok = 12 m². Předpokládejme, že všechna okna jsou na návětrné straně a infiltrací způsobují tepelnou ztrátu větráním. Otázka zní, jaký musí být součinitel spárové průvzdušnosti i_LV, aby byla zajištěna intenzita výměny vzduchu n = 0,5 h^-1.

Za předpokladu platnosti vztahu (9) bude objem obytného prostoru k větrání

VO = 0,6 . Vh = 120 m3.

(20)

Použitím vztahu (8) je objemový tok vzduchu M_V v m³ . h^-1, který zabezpečí větrání

MV = n . VO = 0,5 . 120 = 60 m3 . h-1

(21)

Ze vztahu (4) dosazením za Σ L = 48 m, a z ČSN 06 0210:94 za B = 8 Pa^0,67 a za M = 0,7, musí mít součinitel spárové průvzdušnosti hodnotu:

[m3.s-1.Pa-0,67]

(22)

Tak vysokou spárovou průvzdušnost naše okna měřená v laboratoři nemají. Zda je tento součinitel spárové průvzdušnosti u oken dřevěných, nebo plastových, dosažitelný, bude třeba prokázat měřením na stavbách.

Hodnoty součinitele spárové průvzdušnosti i_LV,N uvedené v ČSN 73 0540-3:94 v tabulce C1 platí pro okna vyráběná před pěti až deseti lety, dále snad pro okna současně užívaná, ale pro okenní konstrukce současně vyráběné, měly by se tyto údaje přehodnotit.

Budou-li naše okna tak těsná i po zabudování na stavbě, jak se uvádí v příspěvku,neumožní přirozené větrání a hygienicky nutná výměna vzduchu musí být zajištěna jinak.

V zahraničí se tato problematika řešila již v letech 1980 až 1985 větracími elementy umístěnými v oknech, nebo i zvlášť, s využitím rekuperace, nebo bez ní.

Jsou i další cesty, které by vedly ke zlepšení situace, např. seřiditelným kováním, které by z prakticky vzduchotěsného okna vhodnou polohou křídla zvýšilo infiltraci a tím i přívod vzduchu.

Tato jednoduchá a u některých výrobců již realizovaná úprava (tab. 2, řádek 19, 20), by zkvalitnila okenní konstrukce a umožnila větrat byt přímo jeho uživateli, aniž by vznikly nebezpečné tahy a průvany.

Problematika větrání bytů v místnostech trvale obývaných lidmi je velmi důležitá a zasluhuje pozornost techniků a konstruktérů. Této problematice bychom se měli věnovat nejenom tam, kde se projevují nedostatky v přirozeném větrání, jako jsou případy uvedené v příspěvku, ale i tam, kde může být vzduchu pro větrání přebytek, jako jsou např. objekty dřevostaveb. O tyto hodnotící postupy by měly být doplněny naše normy, případně naše předpisy. Tam, kde by hrozilo nesplnění požadavků na přirozené větrání, navrhnout větrání samostatné, nejlépe s rekuperací.

Tab. 3 Rozbor vlastností dřevěných oken

Okna dřevěná		Součinitel prostupu tepla	Součinitel spárové průvzdušnosti
		kok,N W.m-2K-1	iIV,n m2. s-1Pa-n
1.1	S izolačním sklem (Float) - vzduch	2,38 - 2,48	0,061.10-4
1.2	S izolačním sklem reflexním nebo selektivním, vzduch.	1,56
1.3	S izolačním sklem reflexním nebo selektivním, plyn.	1,45 - 1,50
1.4	Jednoduché s izolačním sklem a třetím sklem, vzduch	1,76 - 1,88
1.5	Zdvojené s izolačním sklem selektivním a třetím sklem, plyn	1,3
1.6	Dvojité s izolačním sklem a třetím sklem - vzduch - plyn	1,41 1,20

Tab. 4 Rozbor vlastností vybraných plastových oken a dveří

Okna plastová a dveře		Součinitel prostupu tepla	Součinitel spárové průvzdušnosti
		kok,N W.m-2K-1	iIV,n m2. s-1Pa-n
2.1	Okna plastová s izolačním sklem 4/12/4, 4/16/4, 4/18/4. Vzduch	2,51	0,21.10-4
2.2	Okna plastová 4/16/4, Argon	1,3 - 1,7
2.3	Dveře plastové, vchodové. Vzduch. 6/16/4, 4/16/4	2,55 - 2,6	0,42.10-4
2.4	Dveře plastové bez specifikace zasklení, 4/16/4	1,40

Literatura:

[1]	MRLÍK, F.: Vlastnosti oken a dveří v laboratoři i na stavbách. Zpravodaj č. 4/1987, VÚPS Praha.
[2]	ZÁLEŠÁK, M.:Vnitřní klíma budov. Výzkumná zpráva č. 33-1989-T, VÚPS Praha, pracoviště Zlín 1989.
[3]	LAJČÍKOVÁ, A.: Hygienické požadavky na pracovní prostředí. Tepelná ochrana budov 5/99.