ČÁST I ODBORNÉ POJEDNÁNÍ ČSN 73 05 40 PROBLEMATIKA SPRÁVNÉHO NÁVRHU VÝPLNÍ STAVEBNÍCH OTVORŮ V SOULADU S NORMOU ČSN 73 05 40
[email protected]
1/18
OBSAH A HISTORIE VÝPLNÍ OTVORŮ B SOUČASNÁ LEGISLATIVA K VÝPLNÍM OTVORŮ C POŽADAVKY NA VÝPLNĚ OTVORŮ dle nařízení vlády č. 163/2002 Sb. D TEPELNÁ OCHRANA BUDOV – ÚVOD do ČSN 73 05 40 – 1,2,3,4 E PŘEDMĚT NORMY ČSN 73 05 40 -2 , VŠEOBECNÉ POŽADAVKY F PROBLEMATIKA ZÁKLADNÍCH POŽADAVKŮ NÁVRHU VÝPLNÍ OTVORŮ dle ČSN 73 05 40 - 2 G KOMENTÁŘ A ODBORNÉ PROJEDNÁNÍ K JEDNOTLIVÝM POŽADAVKŮM VZTAHUJÍCÍ SE K VÝPLNÍM OTVORŮ dle USTANOVENÍ ČSN 73 05 40-2
USTANOVENÍ NORMY 5. 5.1 5.2 6. 6.1 6.2. 7. 7.1 8. 9.
ŠÍŘENÍ TEPLA KONSTRUKCÍ NEJNIŽŠÍ VNITŘNÍ POVRCHOVÁ TEPLOTA KONSTRUKCE SOUČINITEL PROSTUPU TEPLA ŠÍŘENÍ VLHKOSTI V KONSTRUKCI ZKONDENZOVANÁ VODNÍ PÁRA UVNITŘ KONSTRUKCE ROČNÍ BILANCE KONDENZACE A VYPAŘOVÁNÍ VODNÍ PÁRY KONSTRUKCE ŠÍŘENÍ VZDUCHU KONSTRUKCÍ A BUDOVOU PRŮVZDUŠNOST TEPELNÁ STABILITA MÍSTNOSTÍ ENERGETICKÁ NÁROČNOST BUDOVY
UVNITŘ
H POKYNY PRO NAVRHOVÁNÍ a ODBORNÉ TECHNOLOGICKÉ POSTUPY a PŘEDPISY
A HISTORIE VÝPLNÍ OTVORŮ Výplně otvorů, tak jako jiné konstrukční systémy budov prodělaly v historickém vývoji velké změny, jak ve vztahu na jejich funkční, tak i užitné vlastnosti. Od dávných dob, kdy lidská obydlí měla pouze vstupní otvory, následovala etapa minimálních okenních otvorů jenž se zakrývala. Vynálezem skla se okna zdokonalovala a rozvojem výrobních technologií se okna a výplně zvětšovala co do velikosti až do moderních francouzských oken, či průběžných okenních pásů.
[email protected]
2/18
Energetická krize a další vývoj v polovině 90. let minulého století vytvořily tlak na výrazné zlepšení izolačních vlastností nejenom obvodových plášťů budov, ale i jejich otvorových výplní, které se výrazně podílely na celkových tepelných ztrátách objektů. Od oken s jednoduchým zasklením se přechází na dvojitá okna, dále na zdvojená okna, okna s izolačními skly, okna s trojím zasklením, atd…. Mění se i kvalita a materiálové provedení rámů – od dřevěných – kovových – po plastové až hliníkové…. S vývojem a kvalitou rámů se snižuje i tzv. „infiltrace“, proto jsou dnešní kvalitní okna (např. Eurookna) z hlediska hygienických požadavků vybavována větracími štěrbinami z důvodu částečné přirozené výměně vzduchu v místnosti. Tím zabraňujeme větší relativní vhkosti vnitřního prostředí, což může mít za následek orosování vnitřních povrchů s následnými doprovodnými jevy jako je růst a tvorba plísní, apod…. B SOUČASNÁ LEGISLATIVA K VÝPLNÍM OTVORŮ Dnešní okna a dveře lze považovat z hlediska stavebnictví za přesný a technologicky náročný stavební prvek. Pro navrhování budov a jejich zabudovaných stavebních konstrukcí platí od ledna 2007 nový zákon č. 183/2006 Sb., o územním plánování a stavebním řádu (stavební zákon – SZ), ve znění pozdějších předpisů, a s ním vyhláška č. 137/1998 Sb., o obecných technických požadavcích na výstavbu. Tato vyhláška (č. 137/1998 Sb.) odkazuje na normové hodnoty, což jsou podle terminologie této vyhlášky konkrétní technické požadavky, obsažené v příslušné technické normě ČSN, jejich dodržením se plní ustanovení vyhlášky. Rovněž dle současné platné legislativy (odst. 2 v § 47 SZ) jsou prvky, mezi nimiž otvorové výplně patří, zařazeny mezi výrobky v tzv. regulované sféře, tzn., že z hlediska zákona č. 22/1997 o Technických požadavcích na výrobky podléhá posouzení shody dle nařízení vlády č. 163/2002 Sb. a 312/2005 Sb., a nově dle nařízení vlády č. 190/2002 Sb., které hodnotí výrobky pro možnost označení CE, tzn. výrobky mající evropskou harmonizovanou normu. Veškeré otvorové výplně jsou hodnoceny v rámci systému posuzování shody dle jednotné metodiky a jsou stanoveny parametry, které jsou nezbytné pro jejich bezpečnou funkci. C POŽADAVKY NA VÝPLNĚ OTVORŮ dle nařízení vlády č. 163/2002 Sb. Tyto požadavky dle nařízení vlády č. 163/2002 Sb. jsou zařazeny do šesti základních požadavků – jmenovitě: 1. MECHANICKÁ ODOLNOST A STABILITA 2. POŽÁRNÍ BEZPEČNOST 3. HYGIENA, OCHRANA ZDRAVÍ A ŽIVOTNÍHO PROSTŘEDÍ 4. BEZPEČNOST PŘI UŽÍVÁNÍ 5. OCHRANA PROTI HLUKU 6. ÚSPORA ENERGIE A OCHRANA TEPLA D TEPELNÁ OCHRANA BUDOV – ÚVOD do ČSN 73 05 40 – 1,2,3,4 Pro plnění základních požadavků na úsporu energie a tepelnou ochranu budov (šestý základní požadavek) platí pro stavební řešení týkající se výplní otvorů požadavky podle ČSN 73 05 40 – 2 TEPELNÁ OCHRANA BUDOV – část 2: Požadavky s účinností od 05/2007
[email protected]
3/18
Tato norma však pro uvedené výplně otvorů platí i pro některé základní požadavky na ochranu zdraví, zdraví životních podmínek a životního prostředí (třetí základní požadavek => zejména se to týká stavebně-vlhkostní problematiky a stavebních předpokladů požadovaného vnitřního mikroklimatu).
Doplňující - související normy jsou: ČSN 73 05 40-1 TEPELNÁ OCHRANA BUDOV – část 1 : Terminologie účinnost 07/2005
ČSN 73 05 40-3 TEPELNÁ OCHRANA BUDOV – část 3 : Návrhové hodnoty veličin účinnost 12/2005
ČSN 73 05 40-4 TEPELNÁ OCHRANA BUDOV – část 4 : Výpočtové metody účinnost 07/2005
E PŘEDMĚT NORMY ČSN 73 05 40 -2 , Všeobecné požadavky Požadavky kladené na výplně otvorů dle ČSN 73 05 40-2, které tato norma stanovuje, jsou tepelně technické požadavky pro navrhování a ověřování budov s požadovaným stavem vniřního prostředí při jejich užívání. Tyto požadavky podle stavebního zákona zajišťují hospodárné splnění základního požadavku na úsporu energie a tepelnou ochranu. Platí pro nové budovy a pro stavební úpravy, udržovací práce, změny v užívání budov a jiné změny dokončených budov. Tato norma neplatí pro budovy převážně velkoplošně otevřené, nafukovací haly, stany, mobilní buňky, skleníky, stájové objekty, chladírny a mrazírny a pro stavby, kde není požadován stav vnitřního prostředí. Pro budovy památkově chráněné nebo stávající budovy uvnitř památkových rezervací, či pro budovy postižené živelnými katastrofami platí norma přiměřeně možnostem tak, aby nedocházelo k poruchám a vadám při jejich užívání. Podle normy ČSN 73 05 40-2 (odst. 4.6) se jako „VÝPLNĚ OTVORŮ“ označují okna, světlíky, dveře, vrata a střešní poklopy. Jde o souhrnné označení všech osvětlovacích částí zasklených nebo lehkých obvodových konstrukcí, u kterých se jejich rámy a zárubně souhrně označují jako jejich „rámy“. Na jiné části zasklených nebo lehkých obvodových konstrukcí (odst. 4.7 – jako jsou stěny, střechy, stropy a podlahy) se technické požadavky uvedené pro výplně otvorů dle této ČSN 73 05 40-2 nevztahují. F PROBLEMATIKA ZÁKLADNÍCH POŽADAVKŮ NÁVRHU VÝPLNÍ OTVORŮ dle ČSN 73 05 40 - 2
Problematika návrhu výplní otvorů dle příslušných ustanovení ČSN 73 05 40-2, spočívá v zajištění základních požadavků na úsporu energie a tepelnou ochranu budov. Mezi tyto základní požadavky dle ČSN 73 05 40-2 (ustanovení 5,6,7,8 a 9) patří: 5. 5.1 5.2 6. 6.1
Šíření tepla konstrukcí Nejnižší vnitřní povrchová teplota konstrukce Součinitel prostupu tepla Šíření vlhkosti konstrukcí Zkondenzovaná vodní pára uvnitř konstrukce
[email protected]
4/18
6.2. 7. 7.1 8. 9.
Roční bilance kondenzace a vypařování vodní páry uvnitř konstrukce Šíření vzduchu konstrukcí a budovou Průvzdušnost Tepelná stabilita místností Energetická náročnost budovy
Výše uvedené ve vztahu k výplním otvorů se přímo týká požadavkům na : - nejnižší vnitřní povrchovou teplotu θsi („theta“) - součinitel prostupu tepla U - lineární činitel prostupu tepla Ψk („psi“) - průvzdušnost funkčních spár výplní otvorů iLV Výplně otvorů se významně spolupodílejí na plnění požadavků na celkovou průvzdušnost obálky budovy, na tepelnou stabilitu v zimním a letním období a na průměrný součinitel prostupu tepla obálky budovy Uem G KOMENTÁŘ a ODBORNÉ PROJEDNÁNÍ k jednotlivým požadavkům vztahující se k výplním otvorů dle ustanovení ČSN 73 05 40-2 K jednotlivým pojmům, kapitolám a součinitelům: 5. ŠÍŘENÍ TEPLA KONSTRUKCÍ 5.1 NEJNIŽŠÍ VNITŘNÍ POVRCHOVÁ TEPLOTA KONSTRUKCE značí se řeckým písmenem
θsi
„théta“
Pomocí nejnižší vnitřní povrchové teploty se hodnotí možnost nepříznivého působení kritické povrchové vlhkosti (θsi,cr ), jako je pravděpodobný růst plísní, riziko povrchové kondenzace a problémů s tím spojených. V zimním období musí konstrukce v prostorách s relativní vlhkostí vnitřního vzduchu („ řecké fi“) ϕi ≤ 60 % vykazovat v každém místě vnitřní povrchovou teplotu θsi, ve °C podle vzahu θsi ≥ θsi,N kde θsi,N je požadovaná hodnota nejnižší vnitřní povrchové teploty, ve °C stanovené ze vztahu:
θsi,N = θsi,cr + ∆ θsi kde θsi,cr je kritická vnitřní povrchová teplota, ve °C
∆θsi bezpečnostní teplotní přirážka, ve °C Kritická vnitřní povrchová teplota θsi,cr je teplota, při které by vnitřní vzduch s návrhovou teplotou θai a relativní vlhkostí vnitřního vzduchu ϕi dosáhl kritické vnitřní povrchové vlhkosti ϕsi,cr. Hodnoty kritických vniřních povrchových teplot θsi,cr pro požadované kritické vnitřní povrchové vlhkosti ϕsi,cr ve výši 80 % a 100 % jsou uvedeny v příslušných tabulkách uvedené normy. Kritická vnitřní povrchová vlhkost ϕsi,cr je relativní vlhkost vzduchu bezprostředně při vnitřním povrchu konstrukce, která nesmí být pro danou konstrukci překročena. Por stavební konstrukce je kritická vnitřní povrchová vlhkost ϕsi,cr = 80 %, pro výplně otvorů je kritická vnitřní povrchová vlhkost ϕsi,cr = 100 %. Pro kritickou vnitřní povrchovou vlhkost ϕsi,cr = 100 % je kritickou vnitřní povrchovou teplotu θsi,cr teplota rosného bodu θw . Návrhová relativní vlhkost vnitřního vzduchu ϕi se stanoví pro budovu nebo její ucelenou část pro požadované užívání bez bezpečnostní vlhkostní přirážky
[email protected]
5/18
(∆ϕi = 0) a je uvedena v příslušné tabulce uvedené normy. Kromě prostorů s vlhkými a mokrými provozy se uvažuje ϕi = 50 %. Pro hodnocení nejnižší vnitřní povrchové teploty se relativní vlhkost vzduchu uvažuje s normouvou hodnotou bez zvýšení o bezpečnostní rezervu. Relativní vlhkost vzduchu s bezpečnostní rezervou 5 % podle ČSN EN ISO 13788 se uvažuje jen pro výpočty kondenzace vodní páry uvnitř konstrukce. Bezpečnost hodnocení nejnižší povrchové teploty konstrukce se v ČSN 73 05 40-2 zajišťuje zvýšením normové hodnoty kritické povrchové teploty o bezpečnostní teplotní přirážku ∆θia , která v mezních hodnotách odpovídá vlhkostní bezpečnostní rezervě 5 %. Návrhová teplota vnitřního vuduchu θai se stanoví pro budovu nebo její ucelenou část pro požadované užívání podle ČSN 73 05 40-3. Bezpečnostní teplotní přirážka ∆θsi zohledňuje způsob vytápění vnitřního prostředí a tepelnou setrvačnost konstrukce, stanovená pro výplně otvorů z příslušné tabulky uvedené ČSN 73 05 40-2. 5.2
SOUČINITEL PROSTUPU TEPLA
Stanovením součinitele prostupu tepla U, případně tepelným odporem konstrukce R, se hodnotí ustálený teplotní tok prostupující celými konstrukcemi, prvky nebo díly, včetně případného vlivu tepelných mostů v nich zabudovaných. Konstrukce vytápěných nebo klimatizovaných budov musí mít v prostorách s relativní vlhkostí vnitřního vzduchu ϕi ≤ 60 % součinitel prostupu tepla U ve W/(m2.K) takový, aby splňoval podmínku: U ≤ UN, kde UN je požadovaná hodnota součinitele prostupu tepla, ve W/(m2.K). Požadovaná a doporučená hodnota UN se stanoví : a) Pro budovy s převažující návrhovou vnitřní teplotou θim = 20 °C a pro všechny venkovní teploty podle tabulky A . Převažující návrhová vnitřní teplota θim, ve °C, odpovídá návrhové vnitřní teplotě θi většiny prostorů v budově. Za budovy s převažující návrhovou teplotou θim = 20 °C, pro které platí tabulka A se považují všechny budovy obytné (nevýrobní bytové), občanské (nevýrobní nebytové) s převážně dlouhodobým pobytem lidí (např. školské, administrativní, ubytovací, veřejně správní , stravovací, většina zdravotnických) a jiné budovy, pokud leží převažující návrhová vnitřní teplota θim v intervalu od 18 °C do 24 °C včetně. b) Pro ostatní budovy ze vztahu : 35 UN = UN,20 . e1 . ----- , ∆ θie [1.1]] 2 kde UN,20 je součinitel prostupu tepla z tabulky A ve W/(m .K), e1 součinitel typu budovy; stanoví se vztahu: 20 e1 = ---
θim ∆ θie
[email protected]
základní rozdíl teplot vniřního a venkovního prostředí, ve °C, který se stanoví ze vztahu :
6/18
∆ θie = θim - θe,
θe
návrhová venkovní teplota podle ČSN 73 05 40-3, ve °C, která se stanoví jako návrhová teplota venkovního vzduchu
Požadované a doporučené hodnoty UN za vztahu [1.1]] se do hodnoty 0,4 zaokrohlují na setiny, od hodnoty 0,4 včetně do hodnoty 2,0 na pět setin a nad hodnotu 2,0 včetně na desetiny. Tab. A Požadované a doporučené hodnoty součinitele prostupu tepla UN pro budovy s převažující návrhovou vnitřní teplotou θim = 20 °C
popis konstrukce
typ konstrukce
střecha plochá a šikmá se sklonem do 45º včetně; podlaha nad venkovním prostorem strop pod nevytápěnou půdou se střechou bez tepelné izolace; podlaha a stěna s vytápěním (vrstvy vnější od vytápění) stěna vnější; lehká střecha strmá se sklonem nad 45º těžká podlaha a stěna přilehlá k zemině (s výjimkou podle poznámky 2 – viz. norma); strop a stěna vnitřní z vytápěného k nevytápěnému prostoru strop a stěna vnitřní z vytápěného k částečně vytápěnému prostoru nebo z částečně vytápěného k nevytápěnému prostoru vytápěné budovy stěna mezi sousedními budovami; strop mezi prostory s rozdílem teplot do 10ºC včetně stěna mezi prostory s rozdílem teplot do 10ºC včetně strop vnitřní mezi prostory s rozdílem teplot do 5º včetně stěna vnitřní mezi prostory s rozdílem teplot do 5º včetně okno, dveře a jiná výplň otvoru ve vnější stěně nová a strmé střeše, z vytápěného prostoru do venkovního upravená prostředí; pro rámy nových výplní otvorů přitom platí Uf ≤ 2,0 W/(m2.K) okno, dveře a jiná výplň otvoru ve vnější stěně a strmé střeše; z vytápěného prostoru do částečně vytápěného nebo z částečně vytápěného či nevytápěného prostoru vytápěné budovy do venkovního prostředí šikmé střešní okno, světlík a jiná šikmá výplň otvoru se sklonem do 45º; z vytápěného prostoru do venkovního prostředí; pro rámy šikmých výplní otvorů včetně jejich tepelně izolačního obkladu přitom platí Uf ≤ 2,0W/(m2. K) šikmé střešní okno, světlík a jiná šikmá výplň otvoru se sklonem do 45º, z částečně vytápěného nebo nevytápěného prostoru vytápěné budovy do venkovního prostředí lehký obvodový plášť, hodnocený jako smontovaná sestava fw ≤ 0,50 včetně nosných prvků, s průsvitnou částí o poměrné ploše 2 2 fw = Aw / A, v m /m , kde A je celková plocha lehkého obvodového pláště; pro rámy lehkých obvodových plášťů fw > 0,50 přitom platí Uf ≤ 2,0 W/(m2.K)
[email protected]
požadované hodnoty UN
doporučené hodnoty UN
[W/(m2 .K)]
[W/(m2 .K)]
0,24
0,16
0,30
0,20
0,30 0,38
0,20 0,25
0,60
0,40
0,75
0,50
1,05
0,70
1,30 2,2 2,7
0,90 1,45 1,80
1,7
1,2
2,0
1,4
3,5
2,3
1,5
1,1
2,6
1,7
0,3 +1,4fw 0,2 +1,0fw 0,7 + 0,6fw
7/18
6. ŠÍŘENÍ VHKOSTI V KONSTRUKCI 6.1 ZKONDENZOVANÁ VODNÍ PÁRA UVNITŘ KONSTRUKCE Vodní páry obsažené ve vzduchu mají podobnou schopnost procházet stavebními konstrukcemi jako tepelný tok. Jestliže k objasnění toku tepla je potřebný gradient teploty, k toku vodních par je nevyhnutelný gradient částečných tlaků vodních par. Jev, při kterém mezi dvěma prostředími s různými parciálními tlaky vodních par oddělenými pórovitou látkou dojde k transportu vlhkosti, nazýváme difuzí. Difundující vodní páry se pohybují z míst s vyšším tlakem do míst, kde je tlak vodních par nižší. Za jistých tlakových a teplotních podmínek může v materiálu dojít ke kondenzaci vodních par. V jednovrstvém materiálu, což výplně otvorů (dřevo-kov-plast-sklo) jsou, bývá účinek kondenzace vodních par obvykle zanedbatelný. V konstrukcích vícevrstvých je výskyt kondenzace nebezpečnější a jeho důsledkem může být i znehodnocení materiálů a hygienické nedostatky projevující se např. tvorbou plísní. Množství zkondenzované vodní páry se označuje dle příslušné ČSN 73 05 40-2 - hodnotou Msiw [ kg/m2.s] Platí, že pro stavební konstrukci, tj. okno i dveře, u které by kondenzovaná vodní pára uvnitř konstrukce mohla ohrozit její požadovanou funkci, nesmí dojít ke kondenzaci vodní páry uvnitř konstrukce, tedy: Msiw = 0 6.2 ROČNÍ BILANCE KONDENZACE A VYPAŘOVÁNÍ VODNÍ PÁRY UVNITŘ KONSTRUKCE
Není u výplní otvorů přípustný. Platí, že Msiw = 0 7. 7.1
ŠÍŘENÍ VZDUCHU KONSTRUKCÍ A BUDOVOU PRŮVZDUŠNOST
Průvzdušnost udává množství vzduchu, které projde přes otvorovou výplň za jednotku času při daném statickém rozdílu tlaků. Průvzdušnost vyjadřuje netěsnost při pronikání vuzduchu. Udává se obvykle v m3 za hodinu při daném tlaku. Spárová průvzdušnost je vztažena na délku funkční spáry výplně otvoru. U pevně zasklených oken (neotevíravých) a u lehkých obvodových plášťů (LOP) se nevztahuje na délku funkční spáry, ale na délku všech těsných spár. Funkční spára je oblast po obvodu křídla a rámu, která zajišťujě při uzavření hlavní funkci okna => nízkou průvzdušnost a vodotěsnost. Průvzdušnost funkčních spár výplní otvorů Součinitel spárové průvzdušnosti funkčních spár výplní otvorů iLV, v m3/(s.m.Pa0,67), musí splňovat podmínku: iLV ≤ iLV,N, kde
[email protected]
iLV,N
je požadováná hodnota součinitele spárové průvzdušnosti, v m3/(s.m.Pa0,67), která se stanoví podle tabulky B
8/18
Tab. B Požadované hodnoty součinitele spárové průvzdušnosti iLV,N funkční spára ve výplni otvoru
Vstupní dveře do zádveří budovy při celkové výšce nadzemní části budovy do 8 m včetně Ostatní vstupní dveře do budovy dveře oddělující ucelenou část budovy Ostatní vnější výplně otvorů při celkové výšce nadzemní části budovy · do 8 m včetně · mezi 8 m a 20 m · nad 20 m včetně
požadovaná hodnota součinitele spárové průvzdušnosti iLV,N [m3/(s.m.Pa0.67] budova s větráním budova s větráním pouze přirozeným nebo nuceným nebo s klimatizací kombinovaným 1,60 . 10-4
0,87 . 10-4
0,87 . 10-4
0,30 . 10-4
0,87 . 10-4 0,60 . 10-4 0,30 . 10-4
0,10 . 10-4
Průvzdušnost ostatních spár a netěsností obvodového pláště budovy Součinitel spárové průvzdušnosti iLV, v m3/(s.m.Pa0,67), spár a netěsností v konstrukcích a mezi konstrukcemi navzájem, kromě funkčních spár výplní otvorů, musí být v celém průběhu užívání budovy téměř nulový, tj. musí být nižší než nejistota zkušební metody pro jeho stanovení. Celková průvzdušnost obvodového pláště budovy Celková průvzdušnost obvodového pláště budovy nebo její ucelené části se dá ověřit pomocí celkové intenzity výměny vzduchu n50 při tlakovém rozdílu 50 Pa, v 1/ h, stanovené experimentálně podle ČSN EN ISO 13829 n50 ≤ n50,N, kde n50,N
je doporučená hodnota celkové intenzity výměny vzduchu při rozdílu 50 Pa, v 1/h, která se stanoví podle tabulky C
Tab. C Doporučené hodnoty celkové intenzity výměny vzduchu n50,N větrání v budově
přirozené nucené nucené se zpětným získáváním tepla nucené se zpětným získáváním tepla v budovách se zvláště nízkou potřebou tepla na vytápění
[email protected]
n50,n [h -1 ] 4,5 1,5 1,0 0,6
9/18
8. 9.
TEPELNÁ STABILITA MÍSTNOSTÍ ENERGETICKÁ NÁROČNOST BUDOVY
Na plnění těchto požadavků dle ustanovení ČSN 73 05 40-2, se výplně otvorů významně spolupodílejí. Tepelná stabilita místností se hodnotí zvlášť pro zimní a zvlášť pro letní období. V zimním období je kriteriálním hlediskem pokles výsledné teploty v místnosti ∆ θv(t), v letním období je kritérium nejvyšší denní vzestup teploty vzduchu ∆ θ∗ai, max nebo nejvyšší denní teplota vzduchu v místnosti θ∗ai, max. Energetická náročnost budov vyjadřuje základní požadavek na úsporu energie budovy na vytápění, jejím stavebním řešením – mezi která okna, dveře jako výplně otvorů bezesporu patří. Hodnotí se měrnou potřebou tepla na vytápění budov k objemu budovy ev, v kWh/m3 nebo k podlahové ploše eA, v kWh/m2.
[email protected]
10/18
H POKYNY PRO NAVRHOVÁNÍ a ODBORNÉ TECHNOLOGICKÉ POSTUPY a PŘEDPISY Stávající legislativa a novelizovaná předmětná ČSN 73 05 40 – 2 TEPELNÁ OCHRANA BUDOV – část 2, vedle uvedených, již popsaných požadavků, předepisuje v příloze i tzv. POKYNY PRO NAVRHOVÁNÍ. Mezi tyto pokyny pro správný návrh výplní otvorů patří: 1. SPRÁVNÉ A NORMATIVNÍ PROJEKTOVÉ ŘEŠENÍ V projektové dokumentaci je nutné pro jednotlivé výplně otvorů uvádět rozhodující technické vlastnosti, jako jsou součinitel postupu tepla U (vždy pro celou výplň otvoru, popř. doplňkově i pro zasklení a rám), celkovou prostupnost solárního záření, součinitel spárové průvzdušnosti funkčních spár. Dále je třeba uvést informace o způsobu otevírání, použití větracích štěrbin, žaluzií, rolet, apod….. 1.1 Již v projekční fázi koncepčně správné řešení oken, dveří a prosklených ploch a jejich tepelné vazby na obvodové konstrukce patří k rozhodujícím prvkům tepelně technické kvality budov. Při návrhu jejich velikosti, druhu, otevírání, umístění, těsnění atd. je třeba brát v úvahu řadu někdy protichůdných požadavků – velikost tepelné ztráty určené hodnotou součinitele postupu tepla, velikost solárních zisků určených mj. celkovou energetickou propustností, požadavky na denní osvětlení místností a oslunění, požadavky estetické, požadavky výměny vzduchu, požární bezpečnosti atd… 1.2 Doporučuje se volit velikost a kvalitu prosklených ploch v závislosti na orientaci ke světovým stranám a dalším skutečnostem souvisejícím s účinným pasivním využíváním solárních zisků, při současném uvážení možného nepříznivého ovlivnění pohody vnitřního prostředí nadměrným přehříváním místností v přechodném a letním období. 1.3 Okna na neosluněných fasádách se doporučuje volit tak, aby v přilehlých místnostech byly bez větších rezerv splněny požadavky na denní osvětlení (orientačně bývá doporučováno cca 15% podlahové plochy). Na osluněných fasádách se mohou volit okna větší, pokud to odpovídá provozním podmínkám přilehlých místností a architektonickému výrazu budovy. Riziko přehřívání těchto místností je potřebné zvláště pečlivě prověřit a podle potřeby navrhovat odpovídající opatření zejména tehdy, je-li součet prosklených ploch jednotlivé místnosti při osluněné fasádě větší než jedna čtvrtina její podlahové plochy. 1.4 Největší účinnost mají protisluneční clony umístěné na vnější straně oken, méně účinné jsou clony umístěné mezi skly a nejméně účinné jsou clony v místnosti. Doporučuje se navrhovat nastavitelné vnější clonící prvky, které lze vhodně kombinovat s pevnými stavebními prvky, jako je přesah střechy, římsy, balkony a markýzy. Pouhé stísnění přesahem pevného vodorovného prvku nemusí být při použití velkých prosklených ploch dostatečné a navíc může být nepříznivé z hlediska denního osvětlení. 1.5 Reflexní vrstvy na sklech snižují tepelný tok do místnosti, což je výhodné v letním období, ale nevýhodné v ostatních obdobích roku. Uplatnění reflexních vrstev je třeba komplexně posoudit, včetně snížení intenzity a kvality denního osvětlení (změny barevného spektra).
[email protected]
11/18
1.6 Mimořádnou pečlivost je třeba věnovat použití střešních oken (plochých zasklení ve střešní rovině). Velikost prosklených ploch by měla odpovídat požadavku na denní osvětlení jen s malou rezervou. Osazení střešního okna a návaznost tepelně izolační vrstvy, parozábrany a pojistné hydroizolace, pokud jsou použity, musí být pečlivě a detailně navrženy. Z hlediska rizika přehřívání v letním období je zvláště pečlivě třeba navrhovat velikost a způsob protisluneční ochrany střešních oken užitých v místnostech s převahou lehkých konstrukcí. 2. SPRÁVNÁ PŘEDREALIZAČNÍ PŘÍPRAVA A VÝBĚR DODAVATELE V průběhu přípravy a výběrového řízení na dodavatele výplní otvorů, dbát na dodržení projektového řešení a požadavků na otvorové výplně (ad 1), zvláště pak na tu skutečnost, zda dodavatel – výrobce oken, dveří, splňuje předepsanou jednotnou metodiku v rámci systému posuzování shody na dodávané tvorové výplně – viz ad C. Dodavatel oken a dveří by měl doložit doklad, že jde o homologovaný a cetrifikovaný výrobek a dále: §
označení druhu okna - dveří - počet komor na rámu na křídle - umístění a druh těsnění - druh zasklení, skladba, tloušťka - druh kování - způsob otevírání křídla - rozměr konstrukce · stavební hloubka · pohledová šířka - barva, povrchová úprava
§ certifikát na výrobek s dodaným protokolem o provedených zkouškách - odolnost proti zatížení v rovině křídla (okna, dveří) - ohyb a kurt - ohyb a kurt (okna, dveří) - odolnost omezovačů otevírání - odolnost proti rázovému zatížení - odolnost proti zatížení větrem - vzduchová prostupnost Větrání je velmi důležitý prvek při užívání otvorových výplní. Běžně vyráběná okna dosahují těsnosti požadované pro klimatizované prostory (iLV= 0,1 . 10-4 [m3/(m ·s · Pa0,67) ]), tedy vysoké těsnosti. Pokud není provedeno žádné opatření k výměně vzduchu, jsou špatně větrané obývané prostory v zimním období zdrojem závad staveb, vybavení interiéru a samotných oken. Např. při vysoké relativní vlhkosti, (která je často jen důsledkem nedostatečného větrání) vnitřního vzduchu (okolo 50% a více), dochází ke kondenzaci na vnitřních plochách zasklení. Následuje tvorba plísní a tím vznik hygienicky závadných prostor. Základní opatření k zajištění dostatečné výměny vzduchu je intenzivní větrání otevřenými okny (kontrolovaný průvan). Má být krátké, aby nedošlo k prochlazení stěn. Podle intenzity větrání a venkovní teploty bývá doba větrání v zimě od 5-ti do 15-ti min.
[email protected]
12/18
Další prvky větrání mohou být standardním nebo nadstandardním vybavením okna. Je to větrání čtvrtou polohou kliky, tzv. mikroventilací, kdy systém kování zajišťuje polohu křídla a rámu, ve které je těsnící systém vyřazen z činnosti (těsnění není přitlačeno). Jsou to různé systémy vynechaných těsnících profilů, případně větracích profilů bez těsnících elementů. Dosud se lze v odborné praxi setkat s požadavky, aby dodaná okna zajišťovala výměnu vzduchu v místnosti sama! Součinitel spárové průvzdušnosti vyjadřuje schopnost okna větrat při daném rozdílu tlaků vzduchu vnějšího a vnitřního prostoru. Rozumný požadavek na výrobce oken může být interval požadované hodnoty iLV. Požadavek na větrání nemůže splnit samotné okno ( bez obsluhy nebo speciálního zařízení), které spoří teplo a zajišťuje pohodu vnitřního prostředí. Doložit, zda výrobek splňuje požadavky na intenzitu výměny vzduchu podle ČSN 73 05 40 – 2 pro každou místnost: - jakou výměnu vzduchu zajistí nová okna při zavřeném křídle - jakou výměnu vzduchu zajistí nová okna při použití mikroventilace - jak bude řešena těsnost oken v kuchyni s plynospotřebiči - vodotěsnost – výplně otvorů, zvláště okna a vnější dveře musí být řešeny tak, aby případně stékající kondenzát nezpůsobil snížení trvanlivosti těchto konstrukcí a konstrukcí navazujících - geometrické vlastnosti
PROTOKOL O ZKOUŠCE: • součinitele postupu tepla U (W ·m-2 · K-1) • vzduchové neprůzvučnosti Rw (dB) § požadavky na vzhledovou - design stránku - způsob profilace křídla, rámu – ostré hrany, zaoblené - způsob profilace křídla, rámu–odsazené křídlo, poodsazené, lícující (obr. 4,5,6) Obr. 4 Plošně odsazené křídlo a) dorazové těsnění
b)středové těsnění
[email protected]
Obr. 5 Plošně napůl odsazené křídlo a) dorazové těsnění
b)středové těsnění
Obr. 4 Plošně lícující křídlo a) dorazové těsnění
b)středové těsnění
13/18
- členění křídla příčkami a sloupky naznačení členění pomocí mřížky mezi skly, předsazení profilu před zasklení zvenku. každý prvek jinak dotváří vzhled okna Dalším ukazatelem při výběrovém řízení dodavatele výplní otvorů je cena výrobku. Cena by měla obsahovat: - vybourání starých oken s odvozem - osazení nových oken se zapravením - osazení vnitřních a vnějších parapetů se zapravením - osazení doplňkových konstrukcí okna 3. SPRÁVNÉ OSAZENÍ A MONTÁŽ VÝPLNÍ OTVORŮ 3.1 Dle pokynů uvedených v ČSN 73 05 40 – 2, se uvádí, že: Vnější výplně otvorů by měly být osazovány do obvodových stěn v rovině navazující na tepelně izolační vrstvu, nebo musí účinná tepelně izolační vrstva překrývat rám okna nejméně o 30 až 40 mm. Osazovací spára mezi ostěním otvoru a rámem výplně otvoru musí být účinně a trvale tepelně izolována a těsněna. Tyto úpravy výrazně omezí tepelný most a tepelnou vazbu v ostění okna. Proto je nutné aby dodavatel, jenž výplň otvorů nejen dodává – vyrábí, ale i osazuje a montuje doložil při výběrovém řízení: - způsob osazení okna ve stavbě, příp. s vazbou na provedené zateplení nebo budoucí zateplení (příklad osazení okna tak, že dodatečné provedení zateplení ostění již není možné a tepelný most zůstává neřešen – viz. obr. 1, 2, 3 Obr.1 Osazení okna v zalomeném ostění bez provedeného zateplení fasády
Obr.2 Osazení okna v zalomeném ostění s provedením zateplení fasády – ponechání tepelného mostu v ostění
Obr.3 Osazení okna v zalomeném ostění s komplexním zateplením – včetně ostění
- požadovat svislý a vodorovný řez osazeným oknem se specifikací materiálů a okótováním tloušťky přesahu tepelné izolace, tloušťky spár apod……
[email protected]
14/18
3.2
ZÁKLADNÍ KONSTRUKČNÍ ZÁSADY SPRÁVNÉHO OSAZOVÁNÍ OTVOROVÝCH VÝPLNÍ do stavebních otvorů, bez rozdílu materiálu otvorových výplní Jde především o správné připojovací spáry otvorových výplní. Na většině otvorových výplní můžeme rozlišit a identifikovat tři základní spáry:
Na funkční vlastnosti jednotlivých spar otvorových výplní máme následující požadavky: Připojovací spára: - „0“ propustnost vody; - „0“ propustnost vzduchu; - umožnění dilatace tvorové výplně oproti stavbě a naopak; - umožnění provedení požadovaného způsobu kotvení pro přenesení reakcí od zatížení do stavby; Funkční spára:
- „0“ propustnost vody; - limitovaná infiltrace vzduchu; - umožnění požadovaného způsobu otevírání;
Zasklívací spára: - „0“ propustnost vody; - „0“ propustnost vzduchu; - umožnění dilatace zasklívací jednotky; Princip provedení kotvení při zachování volné dilatace otvorové výplně a stavební konstrukce lze vyjádřit následujícími schématy – vlivy působící na připojovací spáru:
[email protected]
15/18
Volná dilatace otvorové výplně a přenesení svislého zatížení pouze pod svislými částmi OV při zachování vodorovné dilatace v rovině okna:
Tento princip lze zachovat pouze při kotvení otvorových výplní pomocí páskových kotev nebo pomocí osazovacích rámů či profilů. Pro komplexní řešení připojovací spáry je bezpodmínečné, provést a zajistit vytvoření kvalitních uzávěrů připojovací spáry, které především zajistí zachování vlastností otvorových výplní v zabudovaném stavu. Z tohoto důvodu je nutné
[email protected]
16/18
zajistit, aby vnitřní uzávěr připojovací spáry byl parotěsný a vodotěsný. Jedině s takovými uzávěry můžeme zachovat suchost tepelně izolační výplně, která se nachází mezi uzávěry a také můžeme zajistit zachování deklarovaných akustických vlastností zabudovaných oken. Je všeobecně známé, že pokud provedeme připojovací spáru pouze s tepelnou izolací jako je např. polyuretanovou pěnou a ostění oken je rovné či zalomené, výsledná akustická hodnota zabudovaného okna je TZI 0 ( do 24 dB). Pokud bude proveden jen jeden uzávěr, pak dosáhneme ve výsledku na TZI 1 u zabudovaného okna (24 – 29 dB) a to bez ohledu jaké parametry má vlastní okno. Pokud provedeme oba uzávěry (vnější i vnitřní) pak můžeme dosáhnout TZI zabudovaného okna 2,3,4 (30 – 44 dB) podle toho jaké akustické kvality je zabudovávané okno. Toto bylo potvrzeno měřením ve všech evropských zkušebních laboratořích. Proto je nutno se vyvarovat nekvalitním zabudováním oken do staveb, jenž jsou v některých případech žalostné a nepřípustné. Správné řešení připojovací spáry zajišťuje zachování následujících deklarovaných vlastností otvorových výplní v zabudovaném stavu: - Vodotěsnost s ohledem na výšku zabudování okna nad terénem; - Akustické vlastnosti; - Limitovanou infiltraci vzduchu; - Tepelně technické vlastnosti Uw a fR,si; - Mechanická odolnost proti zatížením, které na otvorovou výplň působí jak z vnějšího tak i vnitřního prostředí, včetně vlivů povětrnosti a přenesení reakcí od těchto zatížení do stavby; Se správnou montáží a osazením otvorové výplně, úzce souvisí i správné principy návrhu tmelových uzávěrů připojovacích spar. Montážní firmy nejčastěji používají základní způsob utěsnění. Okno mechanicky ukotví a vyplní polyuretanovou pěnou, která se následně překryje vrstvou omítky. Přitom se nijak nebere ohled na vlhkost domácnosti, která za běžného chodu může dosáhnout až stoprocentní hodnoty, a na to, že pěna izoluje pouze tehdy, když je sama důkladně izolována. Pokud přijde do styku s vodou, hrozí riziko, že se v blízkosti okna objeví plísně nebo praskliny v omítce, což může vést k poškození celé stavební konstrukce. Aby okna a dveře v konečné fázi splňovala ty nejnáročnější požadavky, je zapotřebí dopřát jim zejména kvalitní montáž, a tudíž kvalitní a několikavrstevný způsob zateplení. Stávající existence firem zabývající se stavebními technologiemi zaměřenými na problematiku montáží okenních výplní (Illbruck, Soudal, Makroflex, Dan Braven) nabízejí speciální okenní fólie EXTERIÉR & INTERIÉR utěsnění ve třech úrovních – vrstvách. Vysoce kvalitní materiály – plasty, z nichž jsou všechny komponenty vyrobeny,dovolují připojovací spáru okna tzv. „uzamknout“. Polyuretanová pěna, jíž se vyplňuje středový prostor mezi okenním rámem a otvorovou výplní (ostěním), zůstává pak v suchu a může bez problémů plnit svůj hlavní účel – tj. dlouhodobě sloužit jako výborná tepelná a protihluková zábrana. Díky celému systému, fungujícímu jako sendvič, je spára vzduchotěsná a odolná vůči vlhkosti zvenku i zevnitř. Zároveň ale může také „dýchat“. Všechny používané materiály, které se podle typu zdiva dají různě kombinovat, jsou navrženy tak, aby je bylo možné později běžným způsobem překrýt, což znamená, že z estetické stránky nenaruší ani okno, ani připojovací spáru.
[email protected]
17/18
Použitá literatura: ČSN 73 05 40 – 2 : 2007
TEPELNÁ OCHRANA BUDOV –
ČÁST 2. Požadavky
ČSN 73 05 40 – 1 : 2005
TEPELNÁ OCHRANA BUDOV –
ČÁST 1. Terminologie
ČSN 73 05 40 – 3 : 2005
TEPELNÁ OCHRANA BUDOV –
ČNS 73 05 40 – 4 : 2005
TEPELNÁ OCHRANA BUDOV –
ČÁST 3. Návrhové hodnoty veličin ČÁST 4. Základní výpočtové metody
STAVEBNÍ ZÁKON č. 183/2006 Sb., O ÚZEMNÍM PLÁNOVÁNÍ A STAVEBNÍM ŘÁDU Prof. ing. Jiří Vaverka, DrSc. a kolekt. – STAVEBNÍ A TEPELNÁ TECHNIKA A ENERGETIKA BUDOV
Ing. Jiří ŠÁLA, CSc. – změny v ČSN 73 05 40 – 2, ATELIÉR otvorových výplní, izolací a vybaveni staveb 3/2007 Ing. Josef BAHULA – požadavky na výplně otvorů při výběrovém řízení ATELIÉR otvorových výplní, izolací a vybavení staveb 2/2005 Odborný celostátní seminář – OTVOROVÉ VÝPLNĚ STAVEBNÍCH KONSTRUKCÍ René Růžička - Stavokonzult – říjen 2007
Uherské Hradiště - leden 2008
[email protected]
zpracoval: Ing. Pavel ŠTEFANÍK
[email protected] 18/18
