REHAU nový rám 115 4-K – další vývojová řada profilových systémů pro výrobu oken
Technologie výroby oken – respektive používání profilů z PVC – se u nás explozivně rozšířila s otevřením hranic po roce 1989. Jistě si mnozí vzpomenete na vrcholnou „techniku“ dvoukomorových profilových systémů a zasklívání dvojskly s tehdy užívaným symbolem součinitele prostupu tepla k = 2,9 W/(m2K). Od té doby zažívá i Česká republika technický vývoj v celé oblasti výplní stavebních otvorů, včetně důsledného zpřísnění normových požadavků. Dnes jsou běžné požadavky na dvojskla s Ug = 1,1 W/(m2K) s teplým rámečkem, pětikomorové profilové systémy, difuzní uzávěry osazovacích spár a celá škála další požadavků na vlastnosti finálních elementů. Špičkou pro splnění extrémních požadavků (pro velice diskutované a komentované téma, v reálu ale téměř mizivě realizované – pasivní domy) disponují někteří výrobci speciálními profily (např. právě Rehau – Clima Design, či Veka – TOP LINE Plus), určenými pro tyto typy staveb. Masivní konstrukce těchto profilů využívá široké stavební hloubky a speciálně konstruovaných komor, které jsou z důvodu vysoké tepelné izolace vyplněny tepelně izolační vložkou. Je známo a dáno, že zvyšující se počet komor (cca nad 5 komor) nemá již žádný významný přínos pro zvýšení tepelného odporu rámových částí okna, maximálně v řádech setin uváděného součinitele prostupu tepla – Uf. Dosažení výše citovaných extrémně nízkých tepelných ztrát je řešeno pomocí těchto relativně masivních profilů, speciálního osazování, použití trojskel atd. – vyžaduje hlavně celkový a komplexní přístup k dané problematice již při projektování a řešení celého objektu.
Obr. 1 Detail ostění panelové soustavy BANKS
Společnost Rehau využívá v rámci sanací pro určité panelové soustavy rámový profil konstrukční hloubky 115 mm, zejména ze specifických důvodů kotvení oken do nosné části sendvičového panelu a dalších pozitivních vlastností konstrukce tohoto rámu. V průběhu používání byla tato ojedinělá konstrukce dále technicky zdokonalována a po provedených ověřovacích zkouškách v SRN a českými laboratořemi CSI Praha a VÚPS Praha upravena na stávající podobu (obr. 1).
Součinitel prostupu tepla
Technici firmy zároveň využili všech poznatků a zkušeností s konstrukcemi okenních prvků (profilů rámů, křídel, těsnění, zasklívání, včetně vlastností zasklívacích jednotek) pro tzv. pasivní domy – REHAU Clima design, který dosahuje faktoru φ = 0,71, včetně vchodových dveří. Výsledkem tohoto „faceliftu“ vznikla konstrukce okna s rámem s názvem Rám 115-4K, jehož parametry vzhledem k jednoduchosti výroby jsou překvapivé. Konstrukce patří již do profilové řady Rehau šíře 70 mm (tzn. křídlo, sloupky apod. jsou z běžné řady Briliant). Vyplněním velké předkomory rámu tepelným izolantem je podle zkušebního protokolu certifikátu č. CO/C-112J-2006/P zkušebny CSI Praha dosaženo hodnoty Ur = 0.9 W/(m2K). Při zasklení trojskly, opatřené novou konstrukcí izolačního obvodového rámečku na bázi silikonu (obchodní název EDGETECH firmy Izos Žatec) – Ug=0,55 W/(m2K), vznikla okenní jednotka s obdivuhodným parametrem, který překročil magickou hranici Uw < 1,0 W/(m2K). Je třeba důrazně poznamenat, že se jedná o běžnou sériovou výrobu rámu 115-4K, bez zásadního cenového navýšení a zásadního dopadu na stávající výrobní technologii, v současné době ověřenou desetitisícovými sériemi (např. jedny z nejúspěšnějších sanací – bytové panelové domy Svitavy, Třebíč apod.). Právě tato ojedinělá, v Evropě patentovaná konstrukce rámu 115-4K má řadu dalších pozitivních vlastností a parametrů.
Vnitřní povrchové teploty
Obr. 2 Výsledky termovizního srovnání běžného rámu a rámu 115-4K
Je potřeba se důrazně zmínit, že vedle celé řady požadavků na osazená okna ve fasádě stavby jsou čtyři poměrně významná, navíc vzájemně kontroverzní kritéria. Součinitel prostupu tepla Uw celého okna je zřejmý (co nejnižší) a s ním úzce souvisí požadavek na maximální vnitřní povrchové teploty θsi. Ty jsou tepelně technickou normou ČSN 73 0540-2 poměrně jasně deklarovány (nově zaváděný tzv. teplotní faktor vnitřního povrchu je „na první pohled méně čitelný“). Měření, ověřování a posuzování povrchových teplot na obou površích rámu 115-4K bylo prováděno průběžně a vznikl velký soubor dat k deklarování tohoto parametru. Povrchové teploty jsou ověřeny nejen metodou laboratorního měření, termovizním měřením v reálu (obr. 2), ale i stanoveny výpočtovou metodou. Všechny výsledné protokoly jednoznačně potvrzují významný vliv hloubky rámu (115 mm místo běžně používaných konstrukcí 58–74 mm) na průběh a rozložení teplotního pole v místě ostění (obr. 3) – osazení prosklené jednotky (pomineme-li významný další faktor – konstrukci a skladbu obvodového pláště v místě ostění).
Obr. 3 Průběh izotermy v ostění
V průběhu uplynulých let byla provedena řada ověřovacích počítačových simulací pro různé konstrukční typy a druhy ostění. V souvislosti se sanacemi jsou vytvořeny soubory podkladů pro stav osazených oken v přechodném období (kdy není ještě provedeno zateplení fasády ETICS) ve vazbě na vnitřní povrchové teploty. U rámu 115-4K jsou dosahovány parametry splňující požadované výše θsi již v přechodné fázi, tzn. bez zateplení (je nutno přiznat, že u některých panelových soustav velmi těsně). V převážné většině u všech ostatních konstrukcí právě v mezičase do zateplení jsou tyto teploty vždy pod požadovanou hodnotou a riziko kondenzace s následnými plísněmi je téměř jisté. Na základě těchto obav vzniklo ojedinělé srovnávací termovizní měření na shodných nezateplených panelových soustavách (BANKS), ve stejném čase, ve stejném patře a orientaci pro stanovení tepelných mostů – ztrát na detailu ostění při osazení běžné pětikomorové řady a rámu 115-4K (obr. 5). Z něho zcela jednoznačně vyplývají přednosti rámu 115-4K, kde vnější povrchová teplota tohoto rámu se blíží venkovní teplotě θe = −9,2 °C. Rozdíl těchto vnějších povrchových teplot činil v průměru 6,0 °C a výsledek vyzněl jednoznačně pro rám 115-4K.
Zvuková neprůzvučnost Rw versus parametr minimální hygienické výměny vzduchu
Otvorové výplně na fasádě musí splňovat další významný technický parametr, a to zajistit dostatečnou zvukovou izolaci. Nejvyšší přípustná hladina hluku v místnosti je stanovena nařízením vlády č. 148/2006 Sb., a je závislá na účelu místnosti a času sledování (den nebo noc). Rozdíl mezi hlukem v exteriéru a požadovanou hodnotou v místnosti určuje minimální zvukovou izolaci v konstrukci výplně. Výplně jsou pak zatříděny do tříd zvukové izolace a je stanovena hodnota vážené zvukové neprůzvučnosti Rw. Hlavní činitel akustického útlumu je z největší části určen konstrukcí dvojskla, resp. jeho specifickou skladbou. Zvuková neprůzvučnost vícekomorových plastových rámů je ve srovnání s dřevěnými profily poměrně vyšší, u rámu 115-4K se díky vložení melaminové pórézní, pružné tepelné izolace tato vlastnost dále zlepší. Bez ztráty (snížení hodnoty zabudovaného dvojskla) byla okna odzkoušena do Rw = 45 dB. V každém případě tato protihluková konstrukční opatření jsou finančně a technicky poměrně náročná, zejména na utěsnění jak funkčních, tak připojovacích spár. Ty vyžadují použití speciální skladby těsnicích materiálů atd. Celé toto finančně nákladné opatření však lze výrazně ovlivnit, ne-li přímo znehodnotit ve snaze o dodržení dalšího velmi významného, snad nejvíce kontroverzního požadavku – intenzity (násobnosti) výměny vzduchu h – provedením nevhodných opatření na okenním elementu. Zajištění minimální hygienické výměny vnitřního vzduchu vychází z nutnosti splnění požadavku na mikroklimatické podmínky pobytových prostor. Pro obytné místnosti bohužel není tato podmínka ze strany hygienických předpisů dostatečně ošetřena, nicméně zejména ČSN 73 0540-2 definuje určitý požadavek na zajištění násobnosti výměny vzduchu m3/(m3h) = 1/h pro daný účel užívání. Současná technika konstrukce oken bez jakýchkoliv opatření má průvzdušnost řádově 10× nižší, než je právě přepočtená hodnota násobnosti na dané, např. bytové místnosti –
Proto řada výrobců a jejich subdodavatelů se v lepším případě snaží o více či méně úspěšné úpravy – doplňkové prvky, které určitým způsobem „znetěsní“ zpravidla funkční spáru. Tímto technickým opatřením lze v některých případech zajistit požadavek na minimální objem větraného vzduchu, který ale musí probíhat neustále bez lidského faktoru. Zde je nutno konstatovat, že tak často nabízená čtvrtá poloha kliky je naprosto nevhodná z celé řady negativ – snad hlavní je, že pokud není nastavena, okno je extrémně těsné.
Poznámka lektora: Zajištění podmínky minimální intenzity výměny vzduchu jen netěsností funkčních spár oken a dveří je obvyklou „tradiční“ reakcí na požadavek potřebné výměny vzduchu. Netěsnost funkčních spár oken a dveří je však omezena jejich limitní spárovou průvzdušností iLV. Z požadovaných hodnot spárové průvzdušnosti funkčních spár je zřejmé, že jednak výměna vzduchu v místnosti nemůže být běžně zajišťována jen spárovou průvzdušností, jednak že u těsnějších oken vzrůstá význam zajištění dodávky vzduchu jiným způsobem – nuceným větráním, periodickým větráním otevřenými okny apod., jak je ostatně zřejmé z čl. 7.2 v platné ČSN 73 0540-2.
Ostatní technická opatření (větrací štěrbiny, regel-air, comfort air, perforované těsnění, geco klapky a další) zpravidla splní požadavek stálé pasivní funkce, ale mají též řadu vedlejších negativních vlivů, o kterých se příliš nehovoří. Menším důsledkem je částečné znehodnocení akustického útlumu (poloha čtvrté kliky ho degraduje zcela), ale tím nejzásadnějším z hlediska tepelně technického je vážné snížení tolik vyžadovaného a zpravidla jen s minimální rezervou splněného parametru – povrchových teplot v oblasti prováděného znetěsnění. Zároveň se zásadně zvýší únik tepla okenní konstrukcí – neměnný prostup tepla je značně navýšen o šíření tepla prouděním. A samozřejmě se tím neplní požadavek na spárovou průvzdušnost iLV.
Výše uvedené požadavky ovšem musí platit současně, což se v praxi i z hlediska právních předpisů mlčky přechází. V posledním období se ze strany organizací GAS a ČSTZ výrazně upozorňuje na dodržování zásad při provozování plynových spotřebičů ve vztahu k zajištění dostatečného přívodu vzduchu pro spalování. Ve spolupráci s techniky Rehau byla v současné době upravena a zásadně zjednodušena kritéria a kategorizace pro stanovení způsobu zajištění a rozpoznání úprav, zajišťujících stanovený dostatečný průtok vzduchu. Celá tato pravidla budou zapracována v novele Technických pravidel TPG 70401, neboť alarmující nárůst otrav oxidem uhelnatým v posledním období mají z valné části na svědomí živelné výměny oken s naprosto trestuhodným opomenutím zajistit tento parametr.
Obr. 4 Princip funkce infiltrace rámem 115-4K
Poznámka lektora: Tento parametr nelze zajišťovat „tradičně“ jen okny, ale je obvykle nezbytné využít souběžně další způsoby dodávky čerstvého vzduchu, které je při výměně netěsných oken za okna těsná nutné předepsat. Článek dále popisuje originální konstrukční řešení, kterým se zajistí minimální výměna vzduchu samotným oknem. Plynové spotřebiče však i v tomto případě obvykle vyžadují samostatný přívod vzduchu k místu spalování.)
Právě splnění všech těchto požadavků věnovala firma Rehau zvýšenou pozornost při konstrukci rámu 115-4K. Přední komora předělená tepelně izolační vložkou vytváří větrací kanál s „nasáváním“ venkovního vzduchu řadou frézovaných otvorů a výstupem speciálním klimaboxem s filtrační výměnnou vložkou (obr. 4). Vzduch proudí poměrně dlouhou trasou po obvodě rámu okna a kombinací složek tepelných ztrát vedením a radiací se „částečně předehřeje“. Díky tomu nedochází k nadměrnému snižování povrchových teplot v oblasti vstupu infiltrovaného vzduchu a z hlediska akustického na základě celé řady měření je ztráta na hodnotě zvukové izolace 0 dB (do měřených vzorků Rw = 44 dB). Například teplota vstupujícího infiltrovaného vzduchu při venkovní Өe = −12 °C byla v závislosti na rychlosti proudění řádově +12 °C (oproti současně měřeným ostatním opatřením, která se vyznačují přímým vstupem, kde vstupující vzduch vykazoval teplotu okolo +2 °C). To byl hlavní impulz, který nás vedl při experimentálních zkouškách k dokončení konstrukce rámu v současné podobě. Hlavní užitnou předností je možnost masové výroby na standardním výrobním zařízení, naprostá konstrukční jednoduchost, nevyžadující žádná nákladná technologická opatření, a zejména uživatelský komfort při současném splnění základních parametrů. Cenové navýšení proti běžným konstrukcím se pohybuje v řádu 10 %.
Obr. 5 Detail u parapetu a nadpraží se simulací toku infiltrovaného vzduchu
Obr. 6 Systémové použití rámu 115-4K pro sanace boletických fasád
Právě tyto kvalitativní přednosti celé okenní výplně vidíme ve využívání nejen u běžných staveb, jakými jsou již zmiňované sanace či speciální technologií sanované tzv. boletické fasády – lehké obvodové pláště (obr. 6), ale zejména u staveb nízkoenergetických, u nichž se do dnešního dne bez ostychu montují běžná okna s parametry, patřícími spíše ke zbožnému přání, než k realitě. Možnost částečného vysazení rámu 115-4K – resp. jeho „předního nosu“ – do vrstvy izolace za staticky určitého zakotvení do nosného zdiva jeho využití v těchto stavbách přímo předurčuje. Navíc se technickým řešením dosáhlo možnosti osazení typizované roletové schránky se zvýšenou tepelnou izolací (Ur = 0,6 W/(m2K)) a stažený pancíř dokáže celkový vážený součinitel tepelného prostupu okna snížit o dalších cca 15 % (obr. 3).
Seznam zpracovatelů a licenčních dodavatelů okenních profilů REHAU v České republice naleznete na www.rehau.cz.
Literatura
- [1] ČSN 73 0540:2 – Tepelná ochrana budov – Požadavky
- [2] ŠAFRÁNEK, J. – Výsledky měření Protokolu certifikace C.O.3048
- [3] ČSN 730532 – Akustika. Ochrana proti hluku v budovách – Požadavky
- [4] Vyhláška č. 137/2004 Sb., o hygienických požadavcích na stravovací služby a o zásadách osobní a pracovní hygieny
- [5] Vyhláška č. 410/2005 Sb., o hygienických požadavcích na pobytové prostory
- [6] Podklady REHAU AG+Co. – Koncernové výsledky ověřovacích měření a zkoušek
- [7] TPG 70401 – Technická pravidla pro odběrná zařízení a spotřebiče na plynná paliva v budovách
Firma REHAU nabízí prémiová řešení na bázi polymerů. Pro oblast TZB dodáváme podlahové a stěnové vytápění/chlazení – trubky a technika spojování, systémové desky, regulace, rozdělovače; rozvody studené a teplé vody - instalace pitné vody, odhlučněná ...