Ing. Pavol Panáček, PhD., MOBILab, s. r. o. Bratislava, e-mail: panacek@mobilab.sk
Okenné konštrukcie sprostredkúvajú vizuálny kontakt s vonkajším prostredím a presvetľujú vnútorné priestory budovy. Okrem toho sa od izolačných skiel zabudovaných v okenných konštrukciách očakáva veľmi dôležitá funkcia zabezpečovať pasívne solárne zisky, zhromažďovanie slnečnej energie, ktorá ohrieva vnútorné priestory. Tretia, veľmi dôležitá funkcia okien vetranie, ustupuje na dôležitosti z dôvodu, že u okien budov s vysokou energetickou hospodárnosťou sa očakáva regulácia vetrania mimo okien.
Na uvedené reflektuje už aj revidovaná tepelnotechnická norma (STN 73 0540-2), keď sa majú zabudovávať výplne otvorov (v tom aj okenné konštrukcie) triedy prievzdušnosti 4 (t. j. najvyššej tesnosti). U týchto budov už okná nie sú potrebné kvôli vetraniu – túto funkciu spĺňa vetracie zariadenie, ktoré zabezpečuje prísun požadovaného množstva čerstvého vzduchu. Oknami sa v budovách s vysokou energetickou hospodárnosťou nevetrá, čo vedie k veľkým energetickým úsporám (vetranie zabezpečuje systém riadeného vetrania).
Definícia kvality okien v normách
Vo všeobecnosti kvalita okien pozostáva z kvality vyhotovenia, vrátane splnenia technických požiadaviek na výrobok určených projektom a kvality zabudovania určených projektom a normou. Pokiaľ vzhľadové vlastnosti ako výskyt vád na povrchu drevených, plastových alebo hliníkových okien by mala určovať národná norma, technická podmienka výrobku, zmluva a v nie poslednom rade vzorka vo vzorkovni výrobcu, tak technické vlastnosti – parametre určuje európska norma. Parametre sú už spomínaná prievzdušnosť, ďalej napr. vodotesnosť, odolnosť zaťaženiu vetrom, akustické vlastnosti, súčiniteľ prechodu tepla a ďalšie. Niektoré sú určené triedou (napr. vodotesnosť) a iné číselnou hodnotou (napr. súčiniteľ prechodu tepla). Spôsob vyjadrenia parametrov určuje harmonizovaná európska norma. V projekte by mala byť určená hodnota parametra triedou alebo číselnou hodnotou pre konkrétne požitie okna v stavbe.
Použitie okna v stavbe je určené jeho umiestnením, nadzemnou výškou, orientáciou k svetovým stranám a pod. Splnenie jednotlivých tried a číselných hodnôt z harmonizovanej európskej normy preukazuje výrobca vyhlásením parametrov a označením CE. Výrobok, ktorý nespĺňa harmonizovanú európsku normu nemôže byť označený CE označením. A tu je najčastejší kameň úrazu! Pokiaľ vyhlásenie parametrov sa robí na základe skúšok prototypu hoci aj v skúšobni v zahraničí, realita je niekedy iná. I keď výrobcu by mala zaväzovať zmluva a systémové podmienky použiť výlučne materiály od dodávateľov, ktorí ich dodali do prototypu podrobeného skúškam, technológiou a zariadeniami uvedenými v systémových postupoch, reklamácie užívateľov okien často poukazujú na skutočnosti, že tomu nie vždy je tak. V blogu na internetovej stránke www.mobilab.sk sa delíme s čitateľmi so získanými poznatkami z tejto oblasti.
Prevzatie okien
U veľkých stavieb existujú technické dozory, ktoré investorovi zodpovedajú za kontrolu splnenia požiadaviek projektu. V individuálnej výstavbe je často technickým dozorom sám budúci užívateľ. To platí aj pri výmene okien u starších stavieb. Nakoľko len výnimočne budúci užívateľ je odborníkom v tejto oblasti je dôležité, aby všetky postupy boli zdokumentované. Preberacie listy, nálepky zo skla a výrobku by mali byť prenesené do dokladov dodaných s výrobkom a archivované. Pokiaľ sú súčasťou stavebné práce, napríklad spojené so zabudovaním okna do stavby je potrebná fotodokumentácia všetkých nápisov na obaloch použitých materiálov, ale aj postupu prác. V budúcnosti to uľahčí identifikáciu príčin vyskytnutých vád. V spomínanom blogu je uvedený príklad mladomanželov, ktorí ani netušili, že mali v jednej z miestnosti nového kúpeného domu zabudované okná s dvojsklom ale aj trojsklom. Sú jednoduché pomôcky ako pomocou plameňa sviečky alebo zapaľovača identifikovať okrem počtu skiel aj to či majú nízkoemisné vrstvy skla. Nízkoemisné vrstvy zabezpečujú dominujúci podiel tepelného odporu izolačného skla. Niekedy treba dať pozor aj na klamlivé nápisy na dištančných rámikoch izolačných skiel (obr. 1).
SOI, ktorá by to mohla kontrolovať nemá často právomoci alebo technické prostriedky a niekedy ani vedomosti, aby tieto podvody odhaľovala.
Obr. 1 Zavádzajúce označenie izolačného skla, harmonizovaná EN 1279-5 ukladá vyjadrovať Ug výpočtom, t. j. podľa EN 673. EN 674 alebo EN 675 sa môže použiť len vtedy, ak nie je možné Ug stanoviť výpočtom. A to nie je prípad izolačného dvojskla plneného argónom
Postup pri podozrení na nekvalitu okna
Medzi najčastejšie reklamované vady spojené s oknami je tzv. „rosenie“ okien“ (kondenzácia vodnej pary na oknách). Rozsiahla kondenzácia (obr. 2 až 5) poškodzuje nielen samotné okná (kovanie, tmely a pod.), ale aj ostatné konštrukcie, ktorými je okno obklopené (parapety, ostenia, drevené podlahy). Počas periodicky opakujúcej sa kondenzácie dochádza k poškodzovaniu týchto konštrukcií, prejavujúcimi sa škvrnami na maľovke až jej opadávaním, hnilobou susediacich drevených obkladov, podláh a pod. Veľmi závažnou a nebezpečnou chybou je výskyt plesní, ktoré sú tiež dôsledkom nízkych povrchových teplôt a kondenzátu na konštrukciách. Plesne sú mimoriadne nebezpečné, pretože priamo ohrozujú zdravie užívateľov bytov. V niektorých extrémnych prípadoch na oknách alebo v drážkach okien, voda nekondenzuje, ale rovno zamrzne.
Obr. 2 Kondenzácia vodnej pary na okraji zasklenia, o.i. vplyv dištančného rámika
Obr. 4 Kondenzácia vodnej pary na ráme okna, o.i. vplyv zabudovania okna
Obr. 3 Kondenzácia vodnej pary v strede zasklenia vplyvom zúženia medziskleného priestoru
Obr. 5 Celoplošná kondenzácia vodnej pary na skle – vysoká vlhkosť v byte
Pre pochopenie kondenzácie na skle okna je vhodné následné vysvetlenie: „Vlhkosť vzduchu je úmerná množstvu vodných pár vo vzduchu. V závislosti od teploty a tlaku sa mení kapacita vzduchu pre vodnú paru.” Relatívna vlhkosť vzduchu (RH) je pomer medzi aktuálnym množstvom vodnej pary vo vzduchu a maximálnym možným množstvom pri danej teplote a tlaku (pri vyššej teplote je vzduch schopný prijať viac vodnej pary, naopak pri jeho ochladení sa toto množstvo zmenšuje). Tzv. rosný bod je stav, keď vzduch je úplne nasýtený vodnou parou (RH = 100 %). Po pridaní ďalšej vodnej pary, alebo po ochladení vzduchu dôjde ku kondenzácii, alebo ak prebytočná vodná para zmení skupenstvo z plynného na kvapalné a objaví sa voda (kondenzát). Základnými dôvodmi pre vznik porúch výskytu kondenzácie na povrchoch stavebných konštrukcií sú:
-
dôsledky parametrov vnútorného prostredia (teplota, vlhkosť, tlak);
-
technické parametre okien a okolitých konštrukcií.
Pretože, ak sme pri výbere okna postupovali odporúčanými postupmi [3] a dodávateľ nám k dodávke okien poskytol vyhlásenie parametrov a CE označenie [4] nemáme v prvom kroku dôvod preverovať technické parametre okien. Pre zabezpečenie tepelnej pohody by sa mala priemerná výsledná teplota vzduchu v obytných miestnostiach pohybovať v rozmedzí 21 ± 2 °C, v lete by nemala presiahnuť 26 °C, pričom povrchové teploty by sa nemali od výslednej teploty v miestnosti líšiť o viac ako 6 ± 2 °C. Odporúčaná teplota podlahy je v rozmedzí 17 – 28 ° C. Pre pocit tepelnej pohody je dôležité sledovať aj vertikálne rozloženie teplôt a radiačnej teploty. Z hygienického hľadiska by teplota v miestnosti počas spánku nemala klesnúť pod 16 °C (kvôli zníženiu obrannej schopnosti organizmu voči respiračným ochoreniam), ale pre zníženie rizika kondenzácie je vhodné dodržať požiadavky na hodnoty poklesu výslednej teploty v miestnosti v zimnom období o maximálne 3 – 4 °C podľa spôsobu vykurovania.
Napríklad, ak cez deň vykurujeme obytnú miestnosť, napr. na 24 °C a v noci znížime teplotu na 16 °C, zníži sa podstatne vďaka ochladeniu vzduchu o 8 °C jeho schopnosť absorbovať vlhkosť, ktorá sa potom ľahšie objaví ako skondenzovaná voda na najchladnejšom povrchu v miestnosti, ktorým najčastejšie býva presklená okenná výplň. Pri relatívnej vlhkosti vnútorného vzduchu 75 % a teplote vnútorného vzduchu 24 °C dôjde ku kondenzácii vlhkosti už pri znížení teploty o cca 4 °C (obr. 6).
Obr. 6 Príklad vzniku kondenzátu pri znížení povrchovej teploty
Relatívna vlhkosť vzduchu v miestnosti je jedným z faktorov, ktoré napríklad na rozdiel od teploty vzduchu dokážeme subjektívne veľmi ťažko pociťovať a hodnotiť. Optimálne hodnoty pre ľudský organizmus sa pohybujú okolo 40 %. Návrhová relatívna vlhkosť vnútorného vzduchu stanovená STN 73 0540-2 je fi = 50 %. Vlhkosť je nutné v obytnom prostredí sledovať a upravovať – najjednoduchšou cestou je výmena vzduchu vetraním. Nepriaznivé zdravotné následky môže mať pokles relatívnej vlhkosti v zimnom období na 20 % aj menej, ku ktorému dochádza vplyvom vykurovania, rovnako ako zvýšenie vlhkosti nad 60 % v ostatných ročných obdobiach. V bežnom živote môže byť vlhkosť presahujúca trvale 60 % už nebezpečným faktorom, pretože ak dôjde na chladnejších plochách vnútorných konštrukcií ku kondenzácii vzdušnej vlhkosti, dochádza na vlhkom murive k rastu plesní. V porovnaní s relatívnou vlhkosťou 30 – 40 % sa pri tejto relatívnej vlhkosti až dvojnásobne množí počet prežívajúcich mikroorganizmov (Staphylococcus, Streptococcus).
Základným opatrením na zabezpečenie vhodných mikroklimatických podmienok prostredia a dodržanie limitov všetkých ostatných veličín je vetranie – v zimnom a prechodných obdobiach roka samozrejme v spojení s vykurovaním. Všeobecne platí, že kvalita vzduchu v budovách býva vždy horšia ako kvalita vzduchu vonku. Vetranie a prívod čerstvého vonkajšieho vzduchu sú základnými predpokladmi zdravého bývania. Preto je nutné, aby koncept výmeny vzduchu v obytnom priestore bol správne navrhnutý architektom či projektantom, ale súčasne je tiež dôležité, aby bol využívaný a dodržiavaný jeho užívateľmi – a to v ich vlastnom záujme. Odporúča sa miestnosti vetrať 2 – 3x denne ráno (prípadne na obed) a večer krátkym otvorením všetkých krídel okna na dobu 5 – 10 minút. Počas vetrania nesmie dôjsť k významnému ochladeniu vnútorných stien, aby mohli fungovať fyzikálne podmienky vyplývajúce z Mollierovho diagramu (obr. 7). Je to aj odpoveď na časté námietky „odporcov vetrania“, že predsa v zime je vlhkosť vonkajšieho vzduchu niekedy vyššia ako vlhkosť vo vnútri miestnosti. Ako z grafu na obr. 7 vyplýva, ak do miestnosti „vpustíme“ vetraním studený vlhký vzduch (bod 1 grafu) s teplotou napr. –10 °C a RH = 90 % jeho rýchlym ohriatím prostredníctvom odovzdanej teploty stien miestnosti na teplotu 20 °C, sa okamžite zníži vlhkosť na 10 % (bod 2 grafu) a čerstvý vzduch je pripravený prijať (odobrať) ďalšiu vlhkosť produkujúcu užívateľmi miestnosti (ľudia, rastliny, pranie, vodná hladina akvária a pod). Súčasne je nutné dodržať limitné hodnoty pre koncentráciu CO2 a ďalších plynných zlúčenín. Priemerná hodnota CO2 v priebehu 24 hodín by nemala prekročiť 1000 ppm (1800 mg/m2), najvyššia prípustná okamžitá hodnota, ktorá by nemala byť prekročená počas 24 hodín je 1200 ppm (2160 mg/m³) (WHO/EURO: Air Quality guidelines, 1992).
Pre koncentráciu CO2 v interiéri 1000 ppm je nutný prívod čistého vzduchu 30 m³/h.os, u znečisteného vzduchu (najmä v mestách) až 34 m³/h.os. Pre dodržanie nárazovej koncentrácie CO2 do 1200 ppm musí byť minimálna hodnota čistého privádzaného vzduchu 23 m³/h.os, znečisteného vzduchu (najmä v mestách) až 25 m³/h.os. Tieto hodnoty sú dôležité najmä pri dimenzovaní núteného vetrania [5].
Obr. 7 Mollierov diagram a príklad zmeny RH pri zmene teploty pri vetraní
Prostredie na posúdenie kvality zabudovaných okenných konštrukcií je definované teplotou a relatívnou vlhkosťou vzduchu. Návrhová vnútorná teplota a návrhová relatívna vlhkosť v zimnom období qi v °C, ak sa neuvádza inak, sa stanoví podľa druhu (kategórie) budovy a účelu vnútorného priestoru podľa tabuľky 1 STN 73 0540-3. Na tieto podmienky sú stanovené aj požadované hodnoty súčiniteľa prechodu tepla konštrukcie a najnižšej povrchovej teploty konštrukcie podľa STN 73 0540-2. Normalizované podmienky vnútorného vzduchu (pre obytné priestory vo vykurovacej sezóne) podľa STN 73 0540-3 sú pri teplote vnútorného vzduchu qai = 20 °C a relatívnej vlhkosti vnútorného vzduchu fi = 50 %. Na zistenie užívateľských podmienok, v ktorých sa okná používame kalibrované záznamníky teploty a vlhkosti vzduchu, zaznamenávajúce tieto parametre minimálne jeden týždeň (obr. 8). Meradlá musia byť umiestnené v dostatočnej vzdialenosti od vykurovacích telies a otvorových výplní, najlepšie v strede meranej miestnosti. Minimálna doba merania je stanovená na jeden týždeň. Na každú obytnú miestnosť sa určí minimálne jedno meradlo teploty a vlhkosti.
Obr. 8 Záznam z merania teploty, RH a rosného bodu vzduchu
Namerané výsledky sa štatisticky spracujú a vypočíta sa horná a dolná hranica intervalu na hladine významnosti 95 %. Pred štatistickým spracovaním sa odporúča prepočítať hodnoty relatívnej vlhkosti vzduchu na normovú teplotu 20 °C. Z nameraných údajov je možné so štatisticky vysokou pravdepodobnosťou stanoviť mieru prekračovania normových požiadaviek. Ak sa meraním potvrdí vysoká vlhkosť užívateľského prostredia prekračujúca 50 až 60 % RH po prepočítaní na teplotu prostredia 20 °C, nastúpi hľadanie a postupné vylučovanie zdrojov vlhkosti. Pokiaľ sa uvedeným meraním potvrdia vyhovujúce podmienky užívania môžeme pristúpiť k ďalšiemu kroku prevereniu technických parametrov okolitých konštrukcií.
Vplyv muriva ostení na vznik plesní v okolí okna
Základom určenia vhodnosti muriva, v ktorom má byť alebo už je zabudovaná okenná konštrukcia vychádza z predpokladu, že zabudovanie okennej konštrukcie bude/je v súlade so zásadami opísanými v STN 73 3134. Podľa literárneho prameňa [6], osadenie okennej konštrukcie z hľadiska vnútorných povrchových teplôt vyhovuje pre rozsah rámových konštrukcií pre súčiniteľ prechodu tepla rámu okna Uf (0,8 až 1,7) W/(m2.K) iba vtedy, ak má murivo (obvodová stena) tepelný odpor R ≥ 1,0 m2.K/W. Preto pred každým posudzovaním kvality zabudovania okna sa odporúča zistiť či tepelný odpor muriva, v ktorom je okno osadené vyhovuje tejto požiadavke.
Tepelný odpor muriva je možné stanoviť výpočtom a meraním (obr. 9). Pri výpočte sa postupuje podľa STN 73 0540.
Obr. 9 Meranie tepelného odporu obvodovej steny, pohľad z interiéru
Vplyv zhotovenia pripojovacej škáry na vznik plesní v okolí okna
Kvalita pripojovacej škáry sa podieľa 50 % na kvalite zabudovaného okna. Čoraz častejšie sa vyskytuje posudzovanie kvality zabudovaných okien pomocou termovíznych meraní (obr. 10). Túto metódu sa snažia používať súdni znalci a iní majitelia termovíznych kamier. Metóda nadobudla na masívnosti použitia zlacnením termovíznych adaptérov na niektoré smartfóny. Je obecne známou skutočnosťou, že termovízne meranie je kvalitatívna metóda odhaľujúca nepravidelnosti v obálke budovy. Ku výpovednej schopnosti meraní povrchových teplôt na pripojovacej škáre pomocou termovízie je potrebné pristupovať veľmi citlivo a odporúča sa tento spôsob overiť dlhodobým meraním dotykovými teplomermi. V podstate u nepriehľadných konštrukcií je potrebné vážne počítať s tepelnou zotrvačnosťou konštrukcie. Na tento problém bolo poukázané v príspevku [9].
Obr. 10 Meranie nepravidelnosti obvodového plášťa termokamerou
Zistenie technických parametrov (zabudovaných) okien v stavbe
Zistenie technických parametrov okien zabudovaných v stavbe je určite obťažnejšie ako ich overenie si pred zabudovaním. Preto pred zabudovaním okien väčšieho počtu je odporúčané overenie stability kvality výroby okien na prvých kusoch z dodaných okien alebo pripravených na expedíciu [3], [10]. Prínosom pre odhalenie príčin kondenzácie vodnej pary je ak investor vlastní vyhlásenie parametrov a CE – označenie podľa Nariadenia Európskeho parlamentu a Rady (EÚ) č. 305/2011 z 9. marca 2011, ktorým sa ustanovujú harmonizované podmienky uvádzania stavebných výrobkov na trh a ktorým sa zrušuje smernica Rady 89/106/EHS. U okien a vonkajších dverí musí výrobca (nie predajca) pred uvedením výrobku na trh vydať vyhlásenie o parametroch (pred rokom 2003 vyhlásenie zhody) a na výrobok alebo do sprievodnej dokumentácie dať CE označenie (viď Nariadenie). Vzhľadom na to, že ide o nariadenie, je priama vykonateľnosť nariadenia vo všetkých členských štátoch sa vykonávajú len implementačné opatrenia. Obsah vyhlásenia o parametroch je upravený Nariadením (príloha III). Označenie CE sa pripája na tie stavebné výrobky, pre ktoré výrobca vypracoval vyhlásenie o parametroch. Ak výrobca vyhlásenie o parametroch nevypracoval, označenie CE nesmie pripojiť. Ak výrobcovia pripoja alebo nechajú pripojiť označenie CE, naznačujú tým, že preberajú zodpovednosť za zhodu stavebného výrobku s deklarovanými parametrami, ako aj za zhodu so všetkými uplatniteľnými požiadavkami ustanovenými v nariadení o stavebných výrobkoch a iných relevantných harmonizačných právnych predpisoch únie, v ktorých sa ustanovuje pripojenie tohto označenia.
V prvom kroku na zistenie technických parametrov (zabudovaných) okien si musíme si byť istí, že sa jedná o výrobok, na ktorý vydal výrobca vyhlásenie parametrov a CE – označenie. Existujú rôzne algoritmy, ktorými i pri nedostatku ďalších informácii od výrobcu je možné sa dopátrať, že ide o výrobok, na ktorý bolo vydané vyhlásenie parametrov a spĺňa ďalšie normové podmienky na fungovanie výrobku. Identifikujeme: stavebnú hĺbku profilov, ich priehyby a zvesenie, druh tesnenia, použité kovanie a rozostupy medzi uzatváracími bodmi kovania, nastavenie prítlaku krídla na rám okna, zatváracia sila krídla okna, presah naliehavky krídla cez rám okna, hrúbku jednotlivých tabúľ izolačných skiel a vzdialenosti medzi sklami, druhu dištančného rámika a pod. Medzi časté vady majúce vplyv na kondenzáciu vodnej pary na zasklení má priehyb tabúľ skla. Priehyb izolačných skiel je porucha, ktorá znižuje tepelnoizolačnú schopnosť v zimnom období, fyzikálna celistvosť plochy zasklenia nie je garantovaná. Deklarované hodnoty fyzikálnych vlastností sa líšia podľa miery deformácie, čím je deformácia väčšia, tým sú horšie tepelno-technické vlastnosti sklenených tabúľ v zimnom období [11]. Priehyb tabúľ skla je často sprevádzaný únikom inertného plynu z medziskleného priestoru. Najznámejšou charakteristickou vlastnosťou izolačných skiel je súčiniteľ prechodu tepla (Ug). Hodnota súčiniteľa prechodu tepla udáva množstvo tepla, ktoré prejde za časovú jednotku jedným m2 dielca pri teplotnom rozdiele vzduchu medzi interiérom a exteriérom 1 Kelvin (K). Mernou jednotkou je W/(m2K). Čím je táto hodnota nižšia, tým je lepšia tepelná izolácia izolačného skla. Stanovuje sa výpočtom podľa STN EN 673. Ak chceme zistiť či zabudované izolačné sklo má deklarovaný súčiniteľ prechodu tepla musíme zmerať hrúbku medzisklenej medzery a zistiť percento naplnenia medziskleného priestoru inertným plynom. Súčiniteľ prechodu tepla je možné na zabudovanom izolačnom skle, alebo skle vyňatom z krídla okna aj pomocou meradla tepelného toku, obdobnom ako používame pri zisťovaní tepelného odporu muriva v okolí okna. Máme dobrú zhodu výsledkov merania s použitím chladiacej škatule s meraním v akreditovanom laboratóriu ift Rosenheim (obr. 11). Ak poznáme súčiniteľ prechodu tepla izolačným sklom Ug môžeme skontrolovať súčiniteľ prechodu tepla celého okna výpočtom podľa STN EN ISO 10077-1. Ďalšou charakteristikou okna, ktorá nám môže ovplyvňovať vplyv kondenzátu na skle a profiloch okna je zvýšená prievzdušnosť.
Obr. 11 Zistenie Ug meraním pomocou chladiacej škatule
Obr. 12 Meranie prievzdušnosti okien cez utesnené dvere
Záver
Posúdenie kvality zabudovaných okenných konštrukcií je komplexnou analýzou okna, jeho okolia a podmienok používania. Vyžaduje čas a trpezlivosť užívateľa a posudzovateľa. Z prv opísaných dôvodov sa odporúča venovať podstatný priestor prevencií vzniku vady a zabudovávať kvalitné okná do kvalitne vyhotovených ostení správnymi (normovanými) postupmi.
