Súčiniteľ prestupu tepla je v dnešnej dobe veľmi často spomínaná veličina. Kto stavia, alebo rekonštruuje, dá nám za pravdu. Trend dnešnej doby je jasný: stavať čo najviac nízkoenergetické a pasívne domy. Je to logické, šetríme prírodu i našu peňaženku a chceme komfortne a zdravo bývať.
Je to základná merná jednotka pri stanovení tepelných ztrát stavebného dielu. Udáva množstvo tepla, ktoré prejde za časovú jednotku jedným m² stavebného dielu pri teplotnom rozdiele vzduchu vnútri a vonku 1 Kelvin. Jednotka je W/m²K. „U“ udáva tepelno izolačné vlastnosti jednotlivých konštrukcií. Čím nižšia hodnota U, tým má konštrukcia lepšie tepelno izolačné vlastnosti.
Odborne povedané, súčiniteľ prestupu tepla udáva tepelný tok šíriaci sa konštrukciou z vnútorného prostredia do vonkajšieho prostredia cez 1 m² konštrukcie pri jednotkovom rozdiele teplôt vnútorného a vonkajšieho prostredia a udáva sa v jednotkách W/(m²K).
Súčiniteľ prestupu tepla celým oknom (Uw)
Súčiniteľ prestupu tepla celým oknom je kľúčovým ukazovateľom pre energetickú účinnosť budovy. Na hodnotu parametra Uw okna sa skladajú sklo, rám okna a spôsob montáže. Súčiniteľ Uw určuje, koľko tepla preniká cez celé okno (vrátane skla, rámu a spôsobu montáže) na jednotku plochy v jednotke času.
Tepelná izolácia okien súvisí s tepelnoizolačnými vlastnosťami okna, ktoré vyjadruje súčiniteľ prechodu tepla celého okna - Uw. Popisuje stratu tepla oknom zvnútra smerom von, meranú vo wattoch na štvorcový meter a kelvin [W / (m²K)]. Hodnota Uw je množstvo tepla vyjadreného vo Wattoch (W), ktoré unikne cez 1 m² okna pri rozdiele teplôt vonkajšieho a vnútorného prostredia o 1 stupeň Kelvina. Jednotka súčiniteľu prechodu tepla Uw je: W/(m²K).
„Všeobecne platí, že čím nižší je tento súčiniteľ prestupu tepla, tým väčší je izolačný účinok okna a tým aj úspora energie," hovorí Milan Klepsa zo spoločnosti VEKA, ktorá patrí medzi popredných svetových výrobcov profilových systémov triedy A pre plastové okná a dvere. Súčiniteľ Uw má priamy vplyv na tepelný komfort v miestnosti a na náklady na vykurovanie. Pri výbere okien treba voliť okná, ktoré majú najnižšiu hodnotu Uw. Čím je hodnota Uw nižšia, okno má lepšie tepelnoizolačné vlastnosti.
Dobré tepelnoizolačné vlastnosti okna sú „kľúčom“, ktorý otvára cestu k zníženiu nákladov na vykurovanie objektu. Hoci najčastejšie ide o menšie plochy, väčšina tepla sa stráca práve cez okenné otvory, v streche cez strešné okná. Odolnosť okien voči prechodu tepla je až 10-krát nižšia v porovnaní s ostatnými časťami stavby.
Celková hodnota U nie je iba súčtom hodnôt jednotlivých materiálov konštrukcie, ale jeho súčasťou sú i tepelné mosty a tepelné väzby medzi jednotlivými vrstvami konštrukcie.
Na základe dodaných hodôt sa ľahko spočíta súčiniteľ prestupu tepla celého okna Uw, prípadne dverí Ud (d = door). Výpočet tepelného prestupu oknom:
- Uw súčiniteľ prestupu tepla okna (W.m-².K-¹)
- Ag plocha zasklenia (m²)
- Ug súčiniteľ prestupu tepla zasklenia (W.m-².K-¹)
- Af plocha rámu (m²)
- Uf súčiniteľ prostupu tepla rámu (W.m-².K-¹)
- Ig celkový viditeľný obvod zasklenia (m)
- Ψg lineárny činiteľ prestupu tepla spôsobený kombinovanými tepelnými vplyvmi zasklenia, dištančného rámiku a rámu (pre jednoduché zasklenie je Ψg = 0 W.m-¹.K-¹)
Vplyv zasklenia (Ug)
Súčiniteľ prestupu tepla cez sklo (Ug, g ako glass) je jednou z hlavných zložiek ovplyvňujúcich hodnotu Uw. Pri oknách sa stretávame s hodnotou prechodu tepla sklom „Ug“. Súčiniteľ prechodu tepla skla je ovplyvnený počtom skiel, priestorom medzi sklenenými tabuľami a použitím dodatočných povlakov a výplní v priestore medzi sklenenými tabuľami. Hrúbka samotných skiel je úplne zanedbateľná.
Požiadavky tepelnej a izolačnej ochrany spĺňa izolačné trojsklo. Tvorí ho viacero tabúľ, medzi ktorými je priestor vyplnený inertným plynom - argónom alebo kryptónom, ktoré zabraňujú aj prenikaniu vlhkosti. Tabule sú dostupné väčšinou v hrúbkach od 4 mm (hrúbka skla závisí od statiky budovy) a sú vzájomne oddelené dištančným rámikom. Priestor medzi sklami je vyplnený vzácnym plynom, najčastejšie argónom (Ar) alebo kryptónom (Kr).
Dodatočné vyplnenie medzipriestorov a dodatočné nízkoemisné povlaky prispievajú k lepším tepelnoizolačným vlastnostiam skla. Tri tabule majú lepšie tepelnoizolačné vlastnosti ako dve približne o 45 %.
Porovnanie koeficientov prestupu tepla zasklenia:
V štandarde majú izolačné dvojsklá koeficient prestupu Ug=1.0/1.1 W/m²K. Koeficient prestupu tepla v prípade dvojskla má hodnotu Ug = 1,1 W/(m²K) a pri trojskle vo väčšine prípadov 0,7 - 0,5 W/(m²K), z čoho vyplýva, že pri trojskle sa znižujú náklady na vykurovanie približne o 45 %. Kým 3-sklo má prestup tepla Ug=0,6 alebo 0,5 W/(m²K), tak najlepšie a najteplejšie profilové systémy majú Uf=0,9 W/(m²K).
Vplyv rámu (Uf)
Rám okna: Materiál a konštrukcia rámu okna tiež ovplyvňujú hodnotu Uw. Teplo logicky uniká aj cez rámy a tento prestup tepla je určovaný hodnotou súčiniteľa Uf (f = frame). Samostatne táto hodnota nevypovedá o vlastnostiach celého okna, ale má vplyv napríklad na kondenzáciu vodnej pary. Pri oknách sa stretávame s hodnotou prechodu tepla plastovým, alebo hliníkovým profilom „Uf“.
Súčiniteľ prechodu tepla okenných rámov má veľký vplyv druh materiálu (drevo, plast, hliník) a šírka.
Dištančný rámik a tesnenie (ψ a tesnenie)
Tepelnoizolačné vlastnosti okna ovplyvňuje aj dištančný medzisklenený rámik (ktorý je nazývaný aj teplý okraj alebo teplý rámik) použitý v izolačnom skle a kvalita utesnenia styku skla a krídla. Práve tento priestor medzi sklenenými tabuľami má najväčší vplyv na súčiniteľ prechodu tepla. Dôležité je, aby bol dištančný rámik vyrobený a inštalovaný tak, aby nedochádzalo k úniku vzácneho plynu z priestoru medzi sklenými tabuľami a aby zabránil prenikaniu vlhkosti zvonku. K dispozícii sú rôzne typy dištančných rámikov, vyrobené z rôznych materiálov: hliníkové dištančné rámiky, rámiky vyrobené z nehrdzavejúcej ocele, kombinované rámiky alebo termoplastové dištančné rámiky.
Hodnota ψ [W / mK] charakterizuje množstvo tepelnej energie, ktorá uniká vplyvom rámika na okrajoch zasklenia, ktorý oddeľuje jednotlivé tabule skla. Platí, že čím nižšia je hodnota, tým lepšie. Tento parameter má zásadný vplyv na teplotu povrchu skla v oblasti dištančného rámčeka. Výpočtom, na ktorý má vplyv aj použitý dištančný rámik v skle, alebo reálnym meraním sa stanoví prestup tepla celým oknom Uw.
Často sa zabúda na fakt, že tepelnoizolačné aj iné schopnosti okna sú výrazne ovplyvnené tesnením. Preto odborníci odporúčajú pýtať sa pri výbere okna výhradne na produkty s tzv. stredovým tesnením. Ide o tretie okenné tesnenie, ktoré je skryté v priestore medzi krídlom a rámom okna a tento priestor rozdeľuje na chladnú a teplú časť.
K čomu je dobré stredové tesnenie? „Predstavuje obrovskú výhodu pre okná, ktoré majú byť osadené v obývateľných miestnostiach rodinných domov. Stredové tesnenie zaisťuje oknám lepšie tepelnoizolačné vlastnosti, lepšie tlmí hluk a takisto lepšie utesní krídlo k rámu. Má predovšetkým zásadný vplyv na to, či sa vám nové okná budú, alebo nebudú rosiť," vysvetľuje Ing. Jiří Strieborný, výkonný riaditeľ spoločnosti OKNOTHERM spol. s. r.
Pri oknách je prioritou tesnenie predovšetkým v oblasti zasklenia. Zamerajte sa na pravidelnú kontrolu tmelov, ktoré tesnia okraj zasklenia, rovnako je dôležitá kontrola profilových tesnení, pretože ak sú zdeformované alebo poškodené, aby mali správnu funkčnosť, vymeňte ich.
Koeficient priepustnosti slnečného žiarenia (g)
Parameter "g" je koeficient priepustnosti celkovej energie slnečného žiarenia udávaný v %. Skladá sa z priamej transmisie energie a sekundárneho výdaja tepla smerom dovnútra, ktorý vzniká dopadom slnečných lúčov na presklenú plochu okna.
Materiály okien a ich vplyv na súčiniteľ prestupu tepla
Výber správneho materiálu okenných rámov, počtu skiel, ďalších povlakov a tesnení je veľmi dôležitý, ak chceme dosiahnuť minimálne alebo dokonca nulové straty pri prechode. Pri výbere funkčného okna sa zamerajte nielen na okenné rámy, ale aj samotné zasklenie okna. Tepelnoizolačné vlastnosti závisia nielen od počtu sklenených tabúľ, ich hrúbky, ale aj tmelu, ktorými sú vyplnené spoje medzi rámom a zasklením.
PVC okná
Začiatkom šesťdesiatych rokov sa v západnej Európe rozvinula výroba okien z PVC, takmer hneď spopulárneli, a to najmä vďaka vysokej životnosti a nenáročnej údržbe. Svoje miesto nachádzajú tam, kde sa kladú požiadavky na funkčnosť, tepelnú ochranu, minimálne nároky na údržbu a hospodárnosť. Plastové okná sú voľbou pre tých, ktorí nechcú tráviť veľa času údržbou okien. Pozornosť však venujte ich mechanickému poškodeniu. Montáž prvkov z exteriéru alebo interiéru ich môže jednoducho poškodiť.
Čo sa týka údržby, stačí pravidelné umývanie okenných rámov - buď obyčajným čistiacim prostriedkom, alebo špeciálne vyhradeným na plastové rámy. Ako pri všetkých typoch, tak aj pohyblivé časti kovania plastových okien raz za čas premažte. V súčasnosti sa na trhu nenachádzajú len biele plastové okná.
Plastové okná môžu obsahovať rôzny počet komôr. Jednokomorové okná sa v súčasnosti už nevyrábajú. Dvojkomorové majú jednu komoru z vonkajšej strany, ktorá zlepšuje tepelnotechnické vlastnosti a odvádza nazrážanú vodu, a z vnútornej strany sa nachádza komora na vystuženie oceľovým profilom. Trojkomorové okenné systémy majú z vnútornej strany ešte jednu komoru navyše, ktorá vytvára priaznivejšie tepelnotechnické vlastnosti aj v spojení s izolačným skleným systémom. Ďalšou možnosťou zvýšenia tepelnoizolačných vlastností je zvýšenie počtu komôr okenného profilu.
Pridaním jednej komory sa neprispelo k citeľnému zlepšeniu hodnoty, preto sa začali vyrábať päťkomorové okenné systémy. Prostredníctvom dvoch pridaných komôr v profile sa citeľne zlepšili jeho tepelnoizolačné vlastnosti, ktoré sa ešte zlepšia, ak sa jednotlivé komory vyplnia izolačným materiálom. V súčasnosti sa na trhu nachádzajú troj- až osemkomorové plastové okná. Vyšší počet komôr však neznamená vyššiu tepelnoizolačnú ochranu. S počtom komôr je to, zjednodušene povedané, ako s vrstvením oblečenia. Ak si v zime dáte na seba dve tričká s krátkym rukávom, nezahrejú vás rovnako ako jedna vrstva svetra.
Tepelný prestup celým oknom u plastových okien vychádza na Uw=1.3W/m²K (už pri použití štandardného izol. dvojskla), alebo Uw= 0.85W/m²K pri použití izolačného trojskla s plastovým rámikom. Napríklad plastový profil Inoutic Prestige má 6-komorový systém a súčiniteľ prechodu tepla rámom Uf = 1,1 W/(m²K).
Drevené okná
Na výrobu okien je drevo najtradičnejší materiál. Ešte stále sa teší veľkej obľube predovšetkým vďaka svojim tepelnoizolačným či mechanickým vlastnostiam a nízkej hodnote tepelnej rozťažnosti. Ide o prirodzene teplý a ekologický materiál.
Ak chcete, aby vám drevené okná slúžili dlhodobo, je potrebné im predovšetkým v exteriérovej zóne zabezpečovať pravidelné kontroly a potrebnú údržbu. Starostlivosť o drevené okná sa vám neskôr odzrkadlí na ich životnosti, ktorá je vyššia ako pri ostatných druhoch. Na zachovanie štruktúry dreva sa využívajú hrubovrstvé lazúry, ktoré môžu byť určené na vonkajšiu, ako aj vnútornú stranu okenných rámov. Okrem lazúr môžete využiť aj tenkovrstvové povrchové oleje, ktoré sú vhodné skôr na interiérovú časť (v exteriéri sa kombinujú s olejovými alebo syntetickými farbami).
Príklad dreveného profilu Mirador 923 má súčiniteľ prechodu tepla rámom Uf = 1,12 W/(m²K) pri izolačnom trojskle s Ug = 0,5 W/(m²K).
Hliníkové okná
Hliník svojimi čistými líniami pôsobí veľmi elegantne, vďaka čomu sa hodí do moderne pôsobiacich interiérov a exteriérov. Spracovanie hliníka je energeticky aj finančne náročnejšie a na rodinných domoch či bytoch s bežnými oknami je nemožné využiť jeho vysoký úžitkový potenciál a hodnotu. Hliníkové okná sa preto aplikujú prevažne na náročnejšie objekty.
Príklad hliníkového profilu Slovaktual W 77HI má súčiniteľ prechodu tepla rámom Uf = 0,95 W/(m²K) pri zasklení izolačným dvojsklom alebo trojsklom (Ug = 0,5 W/(m²K)), pričom súčiniteľ prechodu tepla oknom je Uw = 0,72 W/(m²K).
Drevohliníkové okná
Na trhu nájdete aj konštrukcie okien z kombinovaných materiálov. Najčastejšie používanou kombináciou je drevo s extrudovaným hliníkovým profilom, pričom sa využijú dobré materiálové vlastnosti dreva a trvanlivosť hliníka.
Príklad drevohliníkového profilu Mirador PASIV 1083 má súčiniteľ prechodu tepla rámom Uf = ≤ 0,8 W/(m²K) pri izolačnom trojskle s Ug = 0,5 W/(m²K), pričom súčiniteľ prechodu tepla oknom je Uw = 0,72 W/(m²K).
Normatívne požiadavky a odporúčania
Pri výbere okien pre náš dom by sme mali dbať na to, aby parameter Uw bol nižší ako 1,1 W/(m²K). Pri výbere okien pre dom je dôležité, aby súčiniteľ Uw bol čo najnižší, ale aspoň pod hodnotou 1,1 W/(m²K).
Podľa revidovanej slovenskej technickej normy STN 73 0540-2 musia všetky novostavby so stavebným povolením od 1. 1. 2021 spĺňať prísny energetický štandard A0. Tu sú normatívne a odporúčané hodnoty:
| Parameter | Jednotka | Hodnota | Popis |
|---|---|---|---|
| Uw,r2 | W/(m²K) | 0,85 | Normalizovaná (požadovaná) hodnota platná od 1. 1. 2021 pre okná, dvere v obvodovej stene (platí i pre balkónové, terasové dvere alebo tzv. francúzske okná z rovnakých konštrukčných prvkov ako okná). |
| Uw,r3 | W/(m²K) | 0,65 | Odporúčaná hodnota od 1. 1. 2021 pre okná, dvere v obvodovej stene (platí i pre balkónové, terasové dvere alebo tzv. francúzske okná z rovnakých konštrukčných prvkov ako okná). |
No a dostali sme sa k výberu vhodného okna do novostavby rodinného domu. V tomto prípade jednoznačne odporúčame zvoliť okno s prestupom tepla 0,70 až 0,75 W/(m²K)… napríklad bluEvolution 82, Deceuninck Elegant a z hliníkových Aluprof MB104, či Aliplast Star. Pokiaľ vás čaká rekonštrukcia bytu, odporúčame okno s prestupom tepla nie horším, ako 0,9 W/(m²K) - napríklad Aluplast NEO, alebo Gealan S9000.
Súčiniteľ prechodu tepla Uw je pri starších budovách 3,0 až 3,5 W/m²K z dôvodu horšej kvality skla, počtu sklených tabúľ, povlakov a horšej kvality materiálu okenných rámov. Ak máte staršie okná, prestup tepla a výdavky spojené s vykurovaním môžu byť výrazne vyššie v porovnaní s modernými oknami.
„Kvalitné okná z profilov triedy A spoločnosti VEKA výrazne zlepšujú tepelnú izoláciu objektov a zaisťujú tak príjemnú vnútornú klímu pri nižšej spotrebe energie." Kvalita okna sa okrem iného pozná podľa jeho izolačných vlastností. Tie nekvalitné so zlými izolačnými vlastnosťami alebo tesnením sa skôr či neskôr negatívne prejavia na pohodlí v domácnosti a aj na výdavkoch za vykurovanie.
Ďalšie dôležité parametre okien
Tepelný odpor R
Ešte bežnejšou veličinou je „Tepelný odpor R“, ktorý vyjadruje schopnosť steny, okna, alebo iného materiálu zabraňovať tepelným stratám. Má značku R a jednotkou je (m²K)/W. Čím vyššie je R, tým lepšie stena izoluje.
Odolnosť voči hnanému dažďu a vetru
Schopnosť okna odolať súčasnému pôsobeniu vetra a dažďa - odborne povedané "hnaného dažďa" - je pri výbere okna tiež dôležité zohľadniť. Táto schopnosť je obvykle označovaná triedami, napr. 7B, 9A alebo písmenom E a číslom.
Index vzduchovej nepriezvučnosti (Rw)
Mieru izolácie okna proti hluku určuje tzv. index vzduchovej nepriezvučnosti - Rw [dB]. Platí, že čím je vyššia hodnota, tým viac okno proti hluku izoluje. Pri oknách umiestnených do ulice dbajte nielen na hodnotu koeficientu prechodu tepla, ale aj hodnotu nepriezvučnosti, označovanú Rw (uvádzanú v decibeloch). Zvýšenie zvukovej izolácie dosiahnete použitím rozdielnej hrúbky skiel, pretože odlišnosť hodnoty Rw medzi dvoj- a trojsklom je cca 2 dB.
Okná ako výplne otvorov stavebných konštrukcií sa svojou funkciou podieľajú na tvorbe optimálneho vnútorného prostredia. Ich výber je potrebné dobre zvážiť, pretože rozhoduje nielen o energetických stratách, ale aj bezpečnosti či čase strávenom ich údržbou.