Jednou z najdôležitejších funkcií, ktoré má okno plniť, je minimalizovanie strát tepelnej energie cez svoju konštrukciu v zimnom období. V tomto zmysle je najdôležitejšou vlastnosťou okna hodnota súčiniteľa prechodu tepla "Uokna", ktorá udáva tepelný tok (v zimnom období tepelnú stratu) cez jeden m2 plochy celého okna pri jednotkovom rozdiele vnútornej a vonkajšej teploty jeden oC. Udáva sa vo W/(m2.K). Čím nižšie sú hodnoty tohto súčiniteľa, tým má okenná konštrukcia lepšie tepelnoizolačné vlastnosti.

Na deklarovanie vlastností okna sa od 1. 2. 2007 používa európska harmonizovaná norma STN EN 14351-1 (pred týmto dátumom sa používala norma STN 74 6180). Citovanou (hEN) sú zadefinované postupy preukazovania vlastností okien, ktoré zabezpečujú jednotnú metodiku merania, štandardizujú výpočtové postupy pri hodnotení vplyvu okien na tepelnú ochranu, tepelné bilancie a pohodové parametre pri ich užívaní. Hodnotenie je teda jednotné pre celú EÚ.
Nízkoenergetický alebo energeticky pasívny dom je charakterizovaný vysokými tepelnoizolačnými vlastnosťami stien, stropov, podláh a strešných plášťov. Kontextu dokonalej tepelnej ochrany musia korešpondovať aj prístupy k navrhovaniu výplňových prvkov, ako sú okná a vstupné dvere. Preto je požiadavka na ich tepelnoizolačné vlastnosti podstatne prísnejšia, ako odporúča základná tepelnotechnická norma (STN 73 0540). Táto norma pre nové stavby odporúča Uokna < 1,7 W/m2.K. Pri nízkoenergetických domoch by mal byť celkový súčiniteľ prechodu tepla Uokna menší ako 1,3 W/m2K, pri pasívnych je táto požiadavka ešte tvrdšia: Uok ? 0,8 W/m2K.
Okno sa skladá z troch rozhodujúcich komponentov (rámu a krídla, skla a kovania). Celkové tepelné straty okna sú ovplyvňované tepelnoizolačnými vlastnosťami rámu (Uf), zasklenia (Ug) a tiež kvalitou tesnení či kvalitou pripojovacej škáry. Konštrukcia okna teda musí byť pri nízkoenergetických či pasívnych domoch správne navrhnutá najmä z pohľadu tepelných strát.
Kvalitné izolačné sklá musia byť namontované do kvalitných rámov s dostatočnou stavebnou hĺbkou a tepelnoizolačnou schopnosťou. Výrobcovia okien dnes ponúkajú množstvo profilov na báze plastu aj dreva zodpovedajúcich tejto požiadavke.

Výpočet súčiniteľa prechodu tepla okna
Rozhodujúcim ukazovateľom kvalitného rámu je hodnota Uf, ktorá v princípe vyjadruje tepelnoizolačnú hodnotu profilov na výrobu okien. Hodnoty súčiniteľa prechodu tepla (Uf) sa určujú meraním v autorizovanej skúšobni. Takto zistené hodnoty sa potom pri výpočte celkových tepelných strát konečného výrobku - okna dosadia do vzorca, ktorý je záväzný podľa metodiky hEN 14351-1. Výsledná hodnota súčiniteľa prechodu tepla okna sa určí podľa európskej normy prijatej do systému slovenských technických noriem takto:

Pozorný čitateľ si všimne, že tepelnoizolačný ukazovateľ Uf rámu a tepelnoizolačný ukazovateľ skla Ug zásadným spôsobom ovplyvnia výslednú tepelnoizolačnú hodnotu okna. Preto sa výberu kvalitného rámu (je jedno či plastového alebo dreveného) a aj kvalitného typu zasklenia musí venovať veľká pozornosť pri projektovaní okien a dverí pre nízkoenergetické a pasívne domy. Profily pre rámy a krídla by mali mať hodnotu Uf = 0,9, max. 1,2 s dostatočnou stavebnou hĺbkou (72 mm a viac) a zasklenia by mali mať hodnoty Ug = 0,6 (trojsklá či tepelné zrkadlá). Len takto sa dajú docieliť odporúčané tepelnoizolačné hodnoty pre výplne otvorov.

Zisky tepelnej energie cez sklo
Okrem U hodnoty je dôležité poznať aj tzv. g hodnotu okna. Táto veličina vyjadruje množstvo energie, ktorú okno cez zasklenie prepustí do interiéru. Najmä v zime môžeme slnečnú energiu využiť vo forme tepelných ziskov a preto je pri návrhu plochy okien a výpočte potreby tepla na vykurovanie pre celý dom tento údaj dôležitý. Pri spracovaní celkovej energetickej koncepcie tepelné zisky kladne ovplyvňujú prevádzkové náklady a znižujú celkovú bilanciu tepelných strát.
Dnes je už samozrejmosťou, že projektant odporúča použitie izolačných trojskiel s pokovovaním, aby povrchová teplota skla z interiérovej strany nepoklesla pod 17 °C. Vtedy nevzniká tzv. tepelný spád, čo ovplyvňuje pocit pohody. Ak má však izolačné trojsklo zabudované dve pokovované vrstvy, hodnota g klesá až na úroveň 45 % dokonalej priepustnosti. Zimné tepelné zisky teda radikálnym spôsobom poklesnú, požiadavka je však, aby boli čo najvyššie. Ako tento rozpor riešiť?
Riešením môže byť žalúzia z vonkajšej strany okna. Termografické merania potvrdili, že spustená žalúzia zníži (nočné) straty tepla cez sklo. Povrchová teplota okna stúpne o 3 - 6 °C. V trojsklách by teda mohla byť len jedna pokovaná vrstva. Hodnota g stúpne až na 70 %, a tým aj zisk tepla cez deň. Spustená žalúzia v noci v zimných mesiacoch by plnila úlohu tepelnoizolačnú a v lete cez deň zasa tieniacu.

Okná a dvere v obalovom plášti
Kvôli obmedzeniu vzniku tepelného mosta okno vysúvame a osadzujeme do roviny vonkajšej tepelnej izolácie. Na zabezpečenie vzduchotesnosti používame na utesnenie škáry medzi rámom a stenou tzv. i3 systém (iba pur-pena nestačí).
Podmienka tesnosti obalu nízkoenergetických či pasívnych stavieb (zisťuje sa tzv. blower-door testom) vedie k tomu, že projektanti navrhujú na presvetlenie interiéru skôr zasklené steny a okná bez otvaracích krídel. Pri rodinnom dome je však toto riešenie pre zákazníka - staviteľa veľmi ťažko akceptovateľné. Preto treba starostlivo vyberať kovanie a počet tesnení v oknách a dverách zabudovaných do sklených stien. V lete zasa musíme zasklené plochy zatieniť. Neodporúča sa tienenie zvnútra. Výhodnejšie je zabrániť prestupu ultrafialových lúčov do interiéru prostredníctvom už spomínaných vonkajších žalúzií.
Vysoké požiadavky na kvalitu výplní otvorov majú za následok potrebu vyššej investície. Treba otvorene povedať, že cena zasklených stien a okien naozaj nebude nízka. Pokrokové technológie výroby vlysov na zhotovenie okien a technicky dokonalé konštrukcie izolačných skiel či moderné typy kovaní umožňujú realizáciu najrozličnejších typov a tvarov výplní rôznych rozmerov. Pri navrhovaní týchto konštrukcií pre nízkoenergetické a pasívne domy sa však musia dodržať prísne parametre na tepelnoizolačné schopnosti materiálov ako aj ďalšie konštrukčné požiadavky. Len vtedy môžeme počítať s dlhoročným plnením požadovaných funkcií týchto výrobkov.

Ing. Pavel Kleskeň
Snímky: archív redakcie