Sanace otvorových výplní budovy Národního muzea v Praze

Úvod

V polovině letošního roku začala rozsáhlá rekonstrukce historické novorenesanční budovy Národního muzea v Praze podle projektu VPÚ DECO, a.s. (hlavní architekt ing. arch. Zdeněk Žilka). Budova od svého postavení na konci 19. století nebyla významněji opravována a již dlouhou dobu nevyhovovala jak z klimatických, tak bezpečnostních důvodů. Technický stav budovy ohrožoval sbírky v ní umístěné i návštěvníky. Budova byla při své výstavbě financována z veřejných sbírek a z toho důvodu byly používány levnější materiály a levnější řešení. To se týká zejména oken, kdy z úsporných důvodů byla použita okna dvojitá, ven a dovnitř otvíravá, s dřevěnou obložkou ve vnitřní špaletě, vyrobená z měkkého dřeva a opatřená nátěrem (fládrování v imitaci dubu) a zasklená skly o tloušťce 3 mm (původní skla o tloušťce skel pouze 2 mm byla zásahem leteckým granátem na konci 2. světové války poškozena). Většina oken je dnes v havarijním stavu, netěsní a jsou částečně svěšená nebo zkroucená. Při návrhu repase projektant řešil úkol zlepšení tepelně technické bilance celé budovy a to zejména úpravou oken tak, aby bylo možno na vnější straně použít izolační dvojsklo, osadit potřebná těsnění a upravit kování – vše k zlepšení tepelně technických vlastností okna a při zachování jeho původního vzhledu, původních prvků kování (i když v kopiích), apod. Na základě dokumentace zpracované Ing. Zbyňkem Pruklem pak byla v CSI a.s. navržená repase posouzena z tepelně technického hlediska.

Popis okna

Stávající okno je špaletové konstrukce, obloukové s křídly otvíravými ven a dovnitř. Viditelný vnitřní rozměr rámu je 2260 × 3550 mm. Okno je rozděleno na 2 × 6 křídel. Nad poutcem je půlkruhový nadsvětlík. Spodní řada křídel je zavěšena na pantech a je standardně otvíravá, horní křídla jsou odnímatelná. Křídla jsou vodorovně dělena příčkou a skla jsou tmelena sklenářským tmelem vždy z vnější strany. Tloušťka stávajících křídel je 48 mm, sloupek a vodorovný poutec mají tloušťku 68 mm, hloubka špalety mezi křídly je 265 mm. Okno je osazeno do zalomeného ostění.

Návrh repase

Návrh repase oken je ovlivněn tím, že vnější i vnitřní plášť okna má samostatně zazdívané mohutné rámy již s polodrážkami pro křídla a se zabudovanými závěsy, přičemž na vnější rám natěsno doléhá štuková výzdoba fasády v podobě bosáže a říms (viz obr. 1), která neumožní, aniž by bylo do ní destruktivně zasaženo, vyměnit vnější rám okna a nahradit jej novým, konstrukčně i materiálově přizpůsobeným novým okenním křídlům s izolačním dvojsklem. Z těchto důvodů bylo zvoleno řešení spočívající v odfrézování části stávajícího rámu okna do hloubky cca 22 mm pro osazení doplňkového rámu s novými křídly (obr. 2). Vnější křídla budou zhotovena nová z lamelového řeziva z tvrdého dřeva (dub) se shodným tvarováním a členěním jako původní okna a ven otvíravá se zvětšenou hloubkou profilu 56 mm. Tato křídla budou zasklena izolačním dvojsklem. Dutina mezi rámy vnějšího a vnitřního okna (ve špaletě) bude vyplněna tepelně izolačním materiálem (PUR pěnou). Prvky ve špaletě budou opraveny a opatřeny novým krycím nátěrem. Stávající vnitřní křídla budou opravena a zasklena novými tabulemi skla float tl. 4 mm osazenými po celém obvodu do transparentního trvale pružného tmelu. Vnější nová i vnitřní původní křídla budou v místě styku s rámem po celém obvodě opatřena zafrézovanými bublinkovými těsnícími profily z neoprenu v barvě křídla, které utěsní spáru v rozsahu 1–6 mm a budou tak eliminovat tvarové deformace stávajících křídel. Všechny části budou opatřeny novým krycím nátěrem. Kování a další viditelné součásti budou repasovány nebo nahrazeny přesnou kopií.

Obr. 1 – Stávající okno (pohled z Čelakovského sadů)

Obr. 2 – Způsob sanace vnější části okna

Porovnání okna před a po repasi

 

Obr. 3 – Okno před a po repasi (okno do vnitřního dvora)

 

Obr. 4 – Původní a nová okenní klička

 

Obr. 5 – Pohled na původní a nové vnější křídlo s kováním

 

Obr. 6 – Pohled do špalety původní a po repasi

Tepelně technické hodnocení

Součinitel prostupu tepla okna U_w

Pro porovnání bylo U_w vypočteno pro stav před a po repasi. Výpočet byl proveden dle normy ČSN EN ISO 10077-1 a 2 s pomocí programu Flixo 6. U repasovaného okna bylo uvažováno s 2 typy izolačního dvojskla:

• Varianta 1 – Pokovené:
  Float 4 mm–8 mm (argon 90 %) – Planitherm One 4 mm;
  U_g = 1,6 W/(m²K);
  distanční rámeček Swisspacer V
• Varianta 2 – Nepokovené:
  Float 4 mm–8 mm (argon 90 %) – Float 4 mm;
  U_g = 2,9 W/(m²K);
  distanční rámeček Swisspacer V

Tepelný odpor vzduchové dutiny ve špaletě u původního okna je uvažován hodnotou R_s = 0 a 0,1 (m²K)/W. Vzhledem k tomu, že po repasi budou vnitřní i vnější křídla opatřena těsněním na styku křídla a rámu, lze předpokládat, že vzduchová dutina ve špaletě bude nevětraná, a proto je uvažováno s tepelným odporem dutiny R_s = 0,16 (m²K)/W.

Vnitřní povrchová teplota θsi / teplotní faktor vnitřního povrchu f_Rsi

Cílem výpočtu bylo zjistit, zda při návrhových podmínkách vnitřního a vnějšího prostředí nebude docházet ke kondenzaci na vnitřním povrchu zasklení vnějšího okna. Podmínky vnitřního prostředí budou po rekonstrukci upravovány vzduchotechnikou. Ve výstavních sálech bude požadována vnitřní teplota vzduchu v rozmezí 18–22 °C (dle typu sálu) a relativní vlhkost 40 %–60 %. Při rekonstrukci bude pod každé okno osazen elektrický přímotop. Výpočet byl proveden pro 2 typy okrajových podmínek. V prvním případě pro vnitřní teplotu vzduchu 20 °C a vnější teplotu −13 °C (výsledky viz obr. 7 a 8) a v druhém případě pro vnitřní teplotu 18 °C a vnější teplotu −20 °C, aby bylo ověřeno chování okna při extrémním rozdílu teplot. V tabulce 2 jsou porovnány výsledky s požadovanými hodnotami.

Obr. 7 – Svislý řez oknem, pole teplot, izotermy

Obr. 8 – Svislý řez oknem, pole teplot, izotermy

Závěr

Okno bude po navržené repasi splňovat požadavek současné normy ČSN 730540-2, který je U_w,N = 1,7 W/(m²K). Rozdíl hodnot U_w stávajícího a repasovaného okna se pohybuje mezi hodnotami (0,9 až 1,3) W/(m²K). Z výpočtu povrchových teplot je zřejmé, že při návrhových podmínkách použitých ve výpočtu nebude docházet ke kondenzaci na vnitřním povrchu vnějšího křídla.

Okno si navrhovanou úpravou zachovává původní charakter, na použitých profilech není pohledově patrná změna v tloušťce profilu.

Navrhovaná úprava byla vyzkoušena na místě na vybraném okně a jednoznačně prokázala, že zvolený způsob repase oken je řemeslně realizovatelný. Vzor byl též odsouhlasen orgány památkové péče bez připomínek.

Použitá literatura

• [1] Návrh repase okna – dokumentace pro výrobu ověřovacího vzorku, VPÚ DECO Praha a.s., 2010
• [2] Objednávka expertního posudku od Ing. arch. Zdeňka Žilky, 2011
• [3] ČSN EN ISO 10077-1 a 2 Tepelné chování oken, dveří a okenic
• [4] ČSN EN ISO 10211 Tepelné mosty ve stavebních konstrukcích