Ochrana před letním přehříváním

Množství sluneční energie, které okny projde v létě, je oprávněným důvodem ke starostem. Jak s přebytečným teplem naložit? Jaká opatření použít, aby se interiér nepřehříval? Má vůbec tento problém uspokojivé řešení?
Běžná trojskla tvoří dvě krajní pokovená skla a vnitřní prostřední nepokovené. Pokovy jsou optimálně laděné tak, aby propouštěly co nejvíce denního světla i sluneční energie (kvůli solárním ziskům v zimě), ale současně maximálně zvyšovaly izolační účinek zasklení (odrážely co nejvíce sálavého tepla).

Část procházející sluneční energie ale pokovy absorbují, díky čemuž se skla ohřívají. Na venkovní sklo dopadne energie nejvíce a v létě při oslunění mívá běžně teplotu cca 36 °C. Plyn v komoře je ale vynikající izolant, takže by logicky mělo být prostřední sklo studenější než to venkovní. Ale bohužel tomu tak většinou není.

   

 

Většina tuzemských, ale i polských a maďarských výrobců izolačních skel dává doprostřed trojskel téměř vždy co nejlevnější sklo (s mírně nazelenalým nádechem – obr. 1), ale už si neuvědomují, že tato sklovina absorbuje až 4krát více sluneční energie než odbarvené sklo, které je dražší. A protože se tohle sklo uprostřed nemá jak ochladit (po obou stranách je izolační plyn a naproti jsou reflexní vrstvy), rozehřeje se běžně až na cca 58 °C. Od horkého prostředního skla se pak ohřívá i plyn, který byť s velkým útlumem, ale přesto vytápí interiérové sklo na cca 37 °C, které pak vesele sálá do místností.

V Rakousku, které je v okenní branži lídrem, se dává doprostřed trojskel vždy odbarvené sklo, jehož teplota při oslunění bývá max. okolo 39 °C, tedy téměř o 20 K nižší, takže vnitřní sklo je již výrazně studenější. Nahradí-li se však prostřední sklo tenkou nepokovenou fólií, jsou teploty na ní dokonce ještě nižší – jen 31 °C, z čehož vyplývá, že i čiré zasklení může být v létě účinné jako izolace před horkem (obr. 2).

Pro zvýšení ochrany před horkem účinně pomáhá i nízkoemisivní vrstva (tvrdý pokov) na vnitřním skle, která zajistí, že i když bude sklo teplé, nebude sáláním ohřívat interiér. Tato vrstva současně odráží sálavé teplo vyzařované předměty v místnosti, což se pozitivně projeví zejména v topné sezoně, a navíc zlepšuje i výpočtovou hodnotu Ug. Kromě toho je však třeba říci, že se díky této vrstvě vnitřní sklo v zimě méně prohřeje, takže se zvyšuje i případné riziko vzniku kondenzátu.

Ale vraťme se zpět k ochraně proti letnímu přehřívání. Tmavé závěsy sluneční teplo jen absorbují, a tedy „topí“. Vnitřní žaluzie, pokud nejsou aspoň stříbrné, jsou také jen velmi málo účinné. Takže tudy cesta nevede.

Skutečnou ochranu před letním přehříváním lze zajistit jen dvěma způsoby – buď použitím vhodné protisluneční skloviny, anebo ještě lépe pomocí vnější stínicí techniky, ale již s větší náročností na její údržbu (vítr, déšť, kroupy, prach…).

I když je vnější stínění z hlediska ochrany účinnější, začněme protislunečními skly, neboť mají své nesporné přednosti především z hlediska minimální údržby a podstatně nižší ceny.

Dříve používané protisluneční sklo bývalo pouze tmavé nebo nějak barevně tónované, čímž částečně zabraňovalo prostupu světla i slunečního tepla do interiéru, ale současně se sklo velmi zahřívalo a zářilo dovnitř izolačního skla spoustu tepla.

Dnes používaná protisluneční skla mají také různá zabarvení, ale především jsou opatřena reflexními vrstvou, případně s barevnou reflexí. Je to docíleno úpravou odrazivé vrstvy, aby méně odrážela určitou vlnovou délku viditelného spektra, takže se nám pak sklo jeví jako barevné. Dnes je architekty hodně žádaná modrá reflexe nebo teplejší modro-zelená (obr. 3).

I protisluneční skla mají reflexní vrstvu umístěnou na straně směrem do komory, aby byl pokov chráněn inertním plynem před korozí. Tím pádem sklovinou prochází největší část sluneční energie oběma směry (přímá i odražená), čímž se vnější sklo více zahřívá. Více než u běžného průhledného skla. Proto může být jeho teplota i vyšší než 60 °C. Do komory se toto teplo díky nízkoemisivnímu povrchu sice nevyzáří, ale ohřívá se od něj plyn v komoře.

Proto má u protislunečních skel velký význam vícekomorové řešení, které zajišťuje, že i přes vysokou teplotu venkovního skla bude to vnitřní studené (obr. 4). U dvojskel je totiž teplotní spád velmi malý (ΔT ≈ 15 K), u trojskel je také nedostačující (ΔT ≈ 27 K) a teprve až tříkomorová zasklení s Ug okolo 0,35 W/m².K zajistí dostatečný izolační účinek (ΔT ≈ 36 K), aby vnitřní sklo „netopilo“ do interiéru.

Venkovní sklo by se však zahřívalo mnohem méně, kdyby byl reflexní pokov přímo na venkovním povrchu a odrážel by sluneční energii ještě před vstupem do skla. Tato sklovina se sice vyrábí (s pokovem odolným vůči atmosférickým vlivům), ale pro architekty je příliš „kovová“ – bez skleněného vzhledu. Proto se v Evropě neuchytila.

Stejně tak se neuchytilo ani zatmívací sklo. Jeho teplota při oslunění je díky absorpci tak velká, že ji běžným způsobem nelze odizolovat, a vytápí interiér. Proto zůstávají projektanti u reflexe.

V souvislosti s reflexními protislunečními skly je vhodné zmínit ještě jeden zajímavý jev. Čím lépe pokov sluneční energii odráží, tím více většinou obsahuje stříbra. Stříbro má schopnost pohlcovat EM vlny ve velmi širokém spektru od 20 kHz až po 10 THz (indukční spotřebiče – rádio – TV – GSM – Wi-Fi – radar – mikrovlné trouby – IR světlo).

Fakt, že naše vnitřní Wi-Fi nedosáhne na parkoviště, vítáme, ale ze se slabšího mobilního signálu už tak velkou radost nemáme. Z hlediska zdravotního je to navíc kontraproduktivní, protože mobilní telefony září o to více, čím slabší signál je obklopuje. Tedy mějme na paměti, že pokud obálku budovy tvoří ze všech stran celoskleněná fasáda s reflexními skly, kde rámy jsou z hliníku, který také nepropouští EM vlny, jsme sice lépe izolování od venkovního elektrosmogu, ale o to více nám mobilní telefony září do hlavy (takže používání hands-free v těchto budovách není vůbec od věci).

I zde platí, že ti, kteří dnes už nová okna mají, a přesto jim jejich vlastnosti z hlediska přehřívání nevyhovují, mohou použít nalepovací fólie – na venkovní sklo co nejvíce reflexní. Tím se odraz sluneční energie zrealizuje ještě před proniknutím do skloviny, takže se sklo bude méně zahřívat. Současně v zimě a v noci bude i méně zářit do studené oblohy, čímž se zvýší i povrchová teplota vnitřního skla (více informací k tomuto fenoménu je uvedeno v kapitole 3). Na vnitřní sklo je pak vhodné nalepit co nejvíce čirou fólii bez viditelné reflexe, ale s nízkoemisivním povrchem. Obě pokovené fólie sice na jednu stranu velmi účinně zlepší tepelněizolační účinek zasklení (v létě i v zimě), ale na druhou stranu sníží prostup světla a slunečního tepla v zimě, kdy bychom měli této energie od Slunce v interiéru rádi více.

Ještě účinnější ochranu před Sluncem a hlavně s možností využití i solárních zisků v zimě prostým odtažením stínicí clony zajišťuje venkovní stínění. Dnes už existuje takové množství různorodé stínicí techniky, že by mohlo být napsáno mnoho článků pouze na toto téma. Všechny splňují základní úkol, tedy že zabraňují slunečním paprskům, aby dopadaly na sklo, když si to nepřejeme, a současně umožňují ohřev interiéru v zimě, kdy si to naopak přejeme.

Existují ale i řešení, která mají další přídavné a velmi zajímavé funkce. Protože když už máme nějaké stínění k oknům pořídit, tak proč ne rovnou takové, které bude i:
1. zabírat minimum místa, aby nenarušovalo image domu;
2. při otevřeném okně fungovat jako „síť proti hmyzu“;
3. zajišťovat soukromí a současně umožní výhled ven, abychom neztratili kontakt s okolím;
4. večer, v době, kdy svítíme, odrážet světlo zpět do místnosti = úspora energie;
5. zlepšovat akustický útlum;
6. chránit před vnějším elektromagnetickým vlněním (elektrosmogem);
7. zlepšovat tepelněizolační vlastnosti okna jako celku (další komora s pokovem odrážející tepelné sálání i od rámu);
8. zabraňovat vyzáření tepla do jasné noční oblohy (lepší Night Uw), a naopak v horkém létě toto noční chlazení interiéru umožňovat (zatažením do kazety může sklo v noci vysálat své teplo do studené oblohy);
9. s automatickou regulací, abychom všechny tyto funkce využívali, aniž bychom se museli sami starat;
10. odolné proti povětrnostním podmínkám a mít při minimální údržbě dlouhou životnost.

Nemá význam zde vyjmenovávat všechny systémy dostupné na trhu a hledat, které z popsaných funkcí mají a které jim chybí, a volit mezi nimi nějaký kompromis, podle váhy, jak jsou pro nás důležité. Víme, že existuje minimálně jedno řešení, které má všechny zmíněné funkce a ještě něco navíc:

Předokenní roleta (běžně nazývaná „screen“) s odrazivou fólií, pokovenou oboustranně (vnější pokov blokuje prostup UV světla do materiálu fólie a tím i její rozklad), ale s rozdílným lomem světla po zajištění průhlednosti z interiéru, dokonale napnutá (od rovné a hladké plochy se odráží zvuk) v bočních vodicích lištách, integrovaných do ostění (nerušící vzhledově) – obr. 4–10.

 

Ovládání (rozvinutí a svinutí) je automatické v závislosti na oslunění, na rozdílu intenzity světla a teplot mezi vnitřním a venkovním prostředím, s nastavením parametrů pomocí chytré elektroniky (webové rozhraní).

Software umí vypočítat aktuální úspory podle naměřených teplot i návratnost. Zobrazuje grafy teplot a toků energie s možností exportu naměřených dat pro další zpracování.

Venkovní stínění je vždy dražší než protisluneční skla nebo nalepovací fólie. Má však tu velkou výhodu, že jej lze při oslunění v zimě zatáhnout a nechat interiér vyhřívat Sluncem. Tento energetický zisk je totiž tak velký, že by měl rozdíl v pořizovací ceně vyrovnat už během prvních pěti let (resp. zim) – podle velikosti oken. Je však třeba umět toto získané teplo z osluněných místností rozvést po celém domě, abychom nemuseli používat stínění i v zimě…

MICHAL BÍLEK

Michal Bílek (*1970)
je absolventem SPŠ Elektrotechnické, po maturitě emigroval do Německa. Do ČR se vrátil v roce 1993, kdy začal pracovat v odvětví TZB. V současnosti působí jako CEO ve třech společnostech a jako prezident nadnárodní asociace SIGFA. Díky celoživotnímu samostudiu a mnohaletým zkušenostem v oboru se dnes věnuje vývoji nových řešení pro stavebnictví se zaměřením na úsporu energie a solární zisky.

Zdroj: imaterialy.cz