Otvorové výplně - okna

Transkript

1 Otvorové výplně - okna Doc.Ing.Václav Kupilík, CSc. Otvorové výplně tvoří: I. Okenní otvory II. Světlíky III. Dveřní otvory IV. Vrata V. Výkladce Okenní otvory zahrnují hodnocení z: 1) hlediska tepla, zvuku a světla 2) hlediska přirozeného větrání a hnaného deště 3) hlediska provozu, bezpečnosti 4) hlediska konstrukce a detailů

2 I. 1. Okenní otvory z hlediska tepla, zvuku, světla Tepelnou izolací okna rozumíme jeho schopnost odolávat šíření tepla vedením, prouděním a sáláním mezi dvěma prostředími různých teplot, které okno odděluje. Při jednoduchém zasklení je tepelná izolace funkcí jen koeficientu tepelné vodivosti skla λ s a jeho tloušťky. Při vícenásobném zasklení je tepelná izolace funkcí λ s, tloušťky skel a tloušťky uzavřených vzduchových dutin.

3 I. 1. Okenní otvory z hlediska tepla, zvuku, světla Plastový rám s ocelovou výztuhou a se zasklením trojsklem

4 I. 1. Okenní otvory z hlediska tepla, zvuku, světla Pro homogenní a uzavřený systém jednoduchého zasklení platí: Q r,i + Q c,i = Q k = Q r,e + Q c,e [W], kde Q r tepelný tok radiací (zářením) [W], Q c tepelný tok konvekcí (prouděním) [W], Q k tepelný tok kondukcí (vedením)[w]. Pro stejný systém s dvojitým zasklením platí: Q r,i + Q c,i = Q k,1 = Q r,1 + Q c,1 = Q r,2 + Q c,2 = Q k,2 = Q r,e + Q c,e

5 I. 1. Okenní otvory z hlediska tepla, zvuku, světla Zlepšení tepelněizolačních vlastností dvojskel, tj. zvýšení hodnoty koeficientu prostupu tepla U lze dosáhnout: a) zvětšením vzdáleností obou tabulí škola např. zvětšením vzdálenosti tabulí skla z 12 na 16 mm se zvýší hodnota U cca o 5 %, b) nahrazením vzduchu v meziprostoru dvojskla směsí vhodných plynů, např. použitím běžných druhů plynů se zvýší hodnota U cca o %, při použití vzácných plynů až o 12 %. Vhodnými úpravami povrchů skel však lze při dvojitém zasklení nebo zasklení izolačním dvojsklem dosáhnout celkový tepelný odpor R větší než při trojitém zasklení. Obyčejné okenní sklo např. odráží cca 8 % tepelného záření a u skel s povrchovou úpravou vrstvami kovu či oxidy kovů (SnO 2 s příměsemi Sb či Co 2 O 3 atd.) lze zvýšit odrazivost až na 90 % Z tohoto hlediska by ideálním řešením bylo použití izolačních dvojskel s odrazivými vrstvami u otočných oken, a to tak, že v zimním období by reflexní vrstvy byly na vnitřních stranách tabulí a v letním období na vnějších jejich stranách.

6 I. 1. Okenní otvory z hlediska tepla, zvuku, světla Použití izolačních dvojskel s reflexními vrstvami pro otočná okna o 180 kolem svislé osy : A zimní období: pokles tepelných zisků B letní období : pokles tepelných zisků Podle současné ČSN okno, dveře či jiná výplň otvoru ve vnější stěně musí splňovat součinitel prostupu tepla U N,20 : - požadovanou hodnotu 1,7 [W.m -2.K -1 ] - doporučenou hodnotu 1,2 [W.m -2.K -1 ]

7 I. 1. Okenní otvory z hlediska tepla, zvuku, světla Vhodná konstrukce otočného okna na bázi hliníkových slitin pro aplikaci izolačních dvojskel s reflexními povrchy

8 I. 1. Okenní otvory z hlediska tepla, zvuku, světla Tepelná izolace okenních vlysů je určená především jejich materiálovou bází určující také jejich konstrukční tvorbu. Charakteristické vlysy oken na bázi dřeva

9 I. 1. Okenní otvory z hlediska tepla, zvuku, světla Charakteristické vlysy oken na bázi hliníkových slitin

10 I. 1. Okenní otvory z hlediska tepla, zvuku, světla Charakteristické vlysy plastových oken s ocelovými výztuhami

11 I. 1. Okenní otvory z hlediska tepla, zvuku, světla Vliv zateplení na povrchovou teplotu Zateplení pěnovým polystyrenem tloušťky 30 mm jen u ostění při vnitřní relativní vlhkosti 50%

12 I. 1. Okenní otvory z hlediska tepla, zvuku, světla Vliv zateplení na povrchovou teplotu Zateplení pěnovým polystyrenem tloušťky 30 mm jen u ostění při vnitřní relativní vlhkosti 60%

13 I. 1. Okenní otvory z hlediska tepla, zvuku, světla Vliv zateplení na povrchovou teplotu Zateplení pěnovým polystyrenem tloušťky 50 mm jen u ostění při vnitřní relativní vlhkosti 60%

14 I. 1. Okenní otvory z hlediska tepla, zvuku, světla Vliv zateplení na povrchovou teplotu Zateplení pěnovým polystyrenem tloušťky 50 mm u ostění i v ploše fasády při vnitřní relativní vlhkosti 60%

15 I. 1. Okenní otvory z hlediska tepla, zvuku, světla Ze vztahu Q = Q A + Q T + Q R lze určit: a) pohltivost tepla A = Q A / Q b) propustnost tepla T = Q T / Q c) odrazivost tepla R = Q R / Q, přičemž platí: A + T + R = 1 Efektivní propustnost tepla neboli solární faktor je dán vztahem T ef = T + AT, Efektivní odrazivost tepla lze definovat jako R ef = R + AR kde AT = Q AT / Q je část pohlceného tepla sklem vlivem proudění a sálání AR = Q AR / Q je část odraženého tepla sklem Tepelný tok Q [W] dopadající na povrch okenní tabule se rozdělí na 3 části: Q A část pohlcená (absorbovaná sklem) Q T část procházející sklem Q R část odražená (reflexovaná sklem)

16 I. 1. Okenní otvory z hlediska tepla, zvuku, světla Tepelné ztráty mohou unikat izolačním sklem trojím způsobem: a) konvekcí (prouděním): Při tomto jevu skleněná tabule odnímá okolnímu cirkulujícímu vzduchu teplo. S narůstajícím teplotním spádem mezi sklem a vzduchem se cirkulace i výměna teplot urychluje. Skutečná konvekce se v uzavřeném prostoru projevuje při šířce dutiny větší než cca 50 mm. Pod touto hranicí dochází k neuspořádanému pohybu cirkulujícího vzduchu a následkem toho i ke zpomalení výměny tepla mezi vzduchem a skleněnou tabulí. Poněvadž tloušťka vzduchové dutiny mezi izolačními skly se pohybuje v rozmezí 10 až 20 mm, stává se samotná cirkulace a tím i konvekce v izolačním skle méně podstatná a v důsledku toho je její podíl na ztrátách tepla minimální. Při použití těžkých inertních plynů (argon, zřídka krypton a xenon) jako výplně meziprostoru izolačních skel se sníží koeficient prostupu tepla U v rozmezí0,2 až 0,6 W.m -2.K -1. Mezi nejdokonalejší spojovací materiály z hlediska difúze plynů v místě styku distančního hliníkového rámečku a tabule skla patří butyl a dvousložkové tmely na bázi polysulfidů.

17 I. 1. Okenní otvory z hlediska tepla, zvuku, světla b) kondukcí (vedením): Z hlediska snížení tepelné vodivosti skleněné výplně lze uplatnit dvě možnosti: b 1 ) nahrazení skleněné tabule jiným materiálem s nižší tepelnou vodivostí při zachování stejných fyzikálních požadavků jako u skla (např. pevnosti, vysoké propustnosti světla, trvanlivosti atd.), ale i ceny takový materiál však zatím vyvinut nebyl, b 2 ) zvětšení tloušťky používaných skleněných tabulí na 30 mm i více, což by nejen zvýšilo hmotnost izolačního skla (stalo by se nepoužitelné), ale i snížilo prostup světla a tím i zvýšení spotřeby elektrické energie na osvětlení. Z toho vyplývá, že ani jedna z uvedených možností není reálná. c) radiací (sáláním): Max. únik tepla je způsoben tepelným zářením (až 2/3 celkové radiace). Proti tomuto způsobu přenosu tepla se lze bránit odrazem dopadající tepelné energie zpět do interiéru. Tuto odrazivou plochu lze vytvořit s použitím mikroskopicky tenké vrstvy různých kovových sloučenin jednostranně nanášených na plochu tabule skla.

18 I. 1. Okenní otvory z hlediska tepla, zvuku, světla Dle druhu nanášených vrstev kovů rozlišujeme 2 typy pokovených skel: c 1 ) skla s tvrdou vrstvou (hard coating): tvrdá vrstva je vytvořena oxidy kovů Cr, Ni, Ti, Zn, Sn apod. Aplikují se pouze pro jednu vrstvu skla jak pro jednoduché zasklívání, tak i pro izolační skla. Ačkoliv umožňují neomezenou skladovatelnost, jsou citlivá na poškození škrábnutím. Při použití těchto úprav se dosáhne U =1,9 W.m -2.K -1, při vyplnění dutiny argonem 1,5 W.m -2.K -1 c 2 ) skla s měkkou vrstvou (soft coating): tato skla lze použít pouze pro izolační skla s pokovenou vrstvou do vzduchové dutiny. Ve srovnání s obyčejnými skly je jejich nevýhodou omezená skladovatelnost a větší náchylnost na škrábnutí před jejich osazením do izolačního dvojskla. Při aplikaci tohoto typu izolačního skla je možno redukovat hodnotu U na 1,6 W.m -2.K -1 při vyplnění meziprostoru argonem na 1,1 W.m -2.K -1. Z hlediska výroby převládají skla s měkkým pokovením, skla s tvrdým pokovením jsou pro svoji nižší schopnost odrážet tepelné záření na ústupu. Sníží-li se koeficient U u izolačního skla na 1,1 W.m -2.K -1 použitím měkce pokoveného skla, dosáhne se až 2/3 úspor úniku tepelné energie prosklenou plochou.

19 I. 1. Okenní otvory z hlediska tepla, zvuku, světla Plochá skla konstrukčně upravená: a) sklo vrstvené - ze 2 i více vrstev taženého či zrcadlového skla s plastovou mezivrstvou tloušťky 0,3-1,1 mm, b) složené - Vitrasilk: je složeno z vrstvy rohoží ze skleněných vláken a 2 skleněných tabulí, c) složené - dvojsklo, popř. trojsklo vyráběné lepením, pájením, svařováním. Konstrukční úprava izolačních dvojskel: a) lepením, b) letováním, c) svařováním 1 ploché tabulové sklo 2 distanční kovový rámeček 3,4 thiokolové dvousložkové tmely 5 ochranný rámeček z antikorozního kovu 6 metalizační pruh 7 letovací pájka 8 svar 9 vysoušecí hmota

20 I. 1. Okenní otvory z hlediska tepla, zvuku, světla Izolační dvojsklo obvykle obsahuje 2 tabule plochého, nejčastěji taženého skla. Dutina distančního rámu je od okolního prostředí těsněna tmelem. Je běžně vyplněna vzduchem s nízkou relativní vlhkostí, k čemuž přispívají minikuličky silikagelu v rámu. Struktura izolačního dvojskla: 1 skleněné tabule 2 mikrootvory 3 kuličky silikagelu jako absorbent vlhkosti 4 trvale pružný silikonkaučukový tmel spojující tabule v celek 5 vnitřní výplň vzduchem či inertním plynem 6 distanční vložka z hliníkových slitin 7 těsnící trvale plastický butylkaučukový tmel

21 I. 1. Okenní otvory z hlediska tepla, zvuku, světla Podstatnou ochranou budov proti slunečnímu záření se slunečními clonami je zastínění průhledné výplně oken. Účinnost sluneční ochrany bude tím větší, čím víc bude sluneční clona předsazená před rovinu průhledné výplně a nebude tvořit překážku ohřátému vzduchu, stoupajícímu podél roviny obvodové stěny. Také je třeba odstranit oslňující účinek a přeměnu přímého záření na difuzní z důvodů rovnoměrného osvětlení. Při návrhu sluneční ochrany je třeba vzít v úvahu následující hlediska: orientaci budovy ke světovým stranám, směr dopadu slunečních paprsků v závislosti na zeměpisné šířce a ročním období, požadavky na vnitřní mikroklima, výšku budovy, okolní terén a zástavbu, způsob otevírání oken, požadavky na architekturu exteriéru

22 I. 1. Okenní otvory z hlediska tepla, zvuku, světla Schémata lamelových slunečních clon umožňující pohyb ohřátého stoupajícího vzduchu podél obvodové stěny

23 I. 1. Okenní otvory z hlediska tepla, zvuku, světla Z hlediska ovládání a regulace rozdělujeme sluneční clony na: a) pevné: řeší se jako otevřené ve formě lamel, roštů a prostorových mřížovin nebo jako plné ve formě desek. Jsou prakticky trvalou překážkou nejen pro sluneční paprsky, ale i pro oblohové světlo, které je v době zamračené oblohy jediným zdrojem přírodního osvětlení. Proto se tento typ uplatní jen v budovách s malou hloubkou dispozičního traktu (3 až 4 m), jinak by muselo být doplněné umělým osvětlením. b) pohyblivé: Z hlediska polohy vzhledem k oknu rozdělujeme pevné sluneční clony na: a) vodorovné: jsou vhodné pro fasády orientované na JV, J, JZ. Pokud jsou lamely nad sebou po svislé ose okna, mohou se používat i pro orientaci fasád na V či Z. b) svislé: jsou vhodné pro fasády orientované na V a Z.. Účinnost této ochrany je však podmíněná poměrně hustým uspořádáním clon vedle sebe, což omezuje použití jen tam, kde není na závadu zhoršení výhledu. Navrhují se ve formě plochých lamel nejčastěji uzavřeného průřezu z hliníkových plechů. c) roštové: jsou navrhované z prostorově tvarovaných pásů, lamel a profilů hliníkových slitin. Zdůrazňují především architektonická hlediska.

24 I. 1. Okenní otvory z hlediska tepla, zvuku, světla Pohyblivé sluneční clony mohou být: a) vodorovné (otočné): Vodorovné clony jsou vhodné prakticky pro všechny světové strany. Otáčivé slunolamy se mohou v zimním období natočit tak, aby co nejméně stínily v nejnepříznivěji osvětlených místech. b) svislé (otočné): Svislé clony jsou rovněž vhodné pro všechny světové strany. Jejich rozmístění a funkce v letním a zimním období je v podstatě stejná jako u vodorovných otočných clon. c) deskové posuvné clony: Deskové clony mají možnost horizontálního posunu clonící desky před konstrukcí okna. Používají se ve formě skleněných tabulových slunolamů osazených do kovových rámů s absorpčními schopnostmi.

25 I. 1. Okenní otvory z hlediska tepla, zvuku, světla Kromě clon mezi prostředky sluneční ochrany patří: žaluzie: Charakteristickým znakem žaluzií je ovladatelnost posunem v rovině rovnoběžné s plochou okna kombinovaná s možností regulovatelnosti účinku jejich clonění pootáčením lamel. rolety: Rolety současně plní funkci zatemnění oken. Celistvé rolety jsou navrhované zpravidla z impregnovaných textilií. Článkové rolety (ze dřeva, plastů nebo kovu) mají velmi mnoho společných znaků se svinovacími žaluziemi. Rozdíl je jen v tom, že jejich účinek nelze regulovat pootáčením lamel okolo vlastní osy. pohyblivé markýzy: Pokud se rolety dají částečně vyklopit z roviny obvodové stěny, označují se jako pohyblivé markýzy. Jejich výhodou je účinnější sluneční ochrana z důvodu větší vzdálenosti mezi clonou a oknem. Nevýhodou je tvar, který překáží proudění teplého vzduchu nahoru podél obvodové stěny.

26 I. 1. Okenní otvory z hlediska tepla, zvuku, světla Roštové pevné sluneční clony: A předsazené před nosnou soustavu objektu - samonosné, B vsunuté do nosné soustavy objektu - nesené

27 I. 1. Okenní otvory z hlediska tepla, zvuku, světla Horizontální otáčivé slunolamy a jejich funkce: A v letním období, B v zimním období

28 I. 1. Okenní otvory z hlediska tepla, zvuku, světla Horizontální stahovací (benátské) žaluzie: A schéma žaluzie 1 pouzdro převodu s mechanismem 2 otočná hřídel 3 dřevěný buben 4 převodová kolečka 5 popruhy z PVC 6 lamely z Al plechu 7 nylonové lanko 8 zatěžovací lišta

29 I. 1. Okenní otvory z hlediska tepla, zvuku, světla Axonometrie horizontální stahovací (benátské) žaluzie

30 I. 1. Okenní otvory z hlediska tepla, zvuku, světla Horizontální stahovací (benátské) žaluzie: B svislý řez žaluziemi

31 I. 1. Okenní otvory z hlediska tepla, zvuku, světla Vodorovné stahovací (Esslingerovy) rolety: A základní schéma Esslingerovy rolety B clonící plochy z dřevěných, plastových a kovových lamel C stavební úpravy navíjecích bubnů 1 navíjecí buben 2 úhelník 3 nárazník 4 popruh 5 naviják 6 ovládací mechanismus

32 I. 1. Okenní otvory z hlediska tepla, zvuku, světla Vodorovné stahovací (Esslingerovy) rolety: D aplikace pro dřevěné zdvojené okno

33 I. 1. Okenní otvory z hlediska tepla, zvuku, světla Schémata pohyblivých markýz

34 I. 1. Okenní otvory z hlediska tepla, zvuku, světla Vzduchová neprůzvučnost stavebních konstrukcí se vyjadřuje laboratorní hodnotou neprůzvučnosti R, neprůzvučnost mezi místnostmi normovaným rozdílem hladin D nt nebo stavební neprůzvučností R. Laboratorní neprůzvučnost R [db] (dříve stupeň neprůzvučnosti) charakterizuje vzduchovou neprůzvučnost plošných stavebních konstrukcí. Při měření mezi dvěma místnostmi ve zkušební laboratoři s potlačeným bočním přenosem zvuku se R určí z rozdílu hladin D, z ekvivalentní pohltivé plochy A v přijímací místnosti a z plochy zkoušené konstrukce S. Rozdíl hladin (akustického tlaku) D je rozdíl časově i prostorově průměrovaných hladin akustického tlaku L 1 v místnosti zdroje zvuku a L 2 v místnosti příjmu zvuku. Normovaný rozdíl hladin D nt [db] je rozdíl hladin akustického tlaku mezi místnostmi zdroje a příjmu zvuku, jestliže doba dozvuku T v místnosti příjmu je vztažena na referenční dobu dozvuku T 0. Referenční doba dozvuku pro obytné místnosti je T 0 = 0,5 s, a to proto, že v obytných místnostech s nábytkem je doba dozvuku rovna této hodnotě téměř nezávisle na objemu a kmitočtu. Normovaný rozdíl hladin vyjadřuje vzduchovou neprůzvučnost mezi dvěma místnostmi a zahrnuje přenos zvuku všemi přímými i vedlejšími cestami. Jestliže mají obě místnosti různé objemy, je jeho hodnota závislá na směru přenosu.

35 I. 1. Okenní otvory z hlediska tepla, zvuku, světla Stavební neprůzvučnost R charakterizuje vzduchovou neprůzvučnost mezi místnostmi v dokončených objektech, kde vždy dochází k přenosu zvuku bočními a vedlejšími cestami. Určí se z rozdílu hladin D, z ekvivalentní pohltivé plochy A v místnosti příjmu zvuku a z plochy S dělicí konstrukce, to znamená, že akustický výkon přenášený do místnosti příjmu zvuku se vztahuje na společnou část dělicí konstrukce, bez ohledu na skutečné podmínky přenosu zvuku. Stavební neprůzvučnost je nezávislá na směru měření, jestliže v obou místnostech je přibližně difuzní, tj. rovnoměrně rozložené zvukové pole. Srovnání výsledků měření s laboratorní neprůzvučností je možné jen tehdy, jestliže plocha společné části dělicí konstrukce je přibližně 10 m 2. Pro hodnocení vzduchové neprůzvučnosti stavebních konstrukcí v budovách, vyjádřené v závislosti na kmitočtu, jsou stanoveny směrné křivky, které umožní vyjádřit vzduchovou neprůzvučnost jednočíselnými veličinami. Pro vzduchovou neprůzvučnost je to zejména: vážený normalizovaný rozdíl hladin Dn,w nebo D nt,w ; vážená neprůzvučnost R w resp. R w

36 I. 1. Okenní otvory z hlediska tepla, zvuku, světla Směrná křivka určuje směrné hodnoty laboratorní nebo stavební neprůzvučnosti R a R v závislosti na kmitočtu. Směrná křivka pro vzduchovou neprůzvučnost (třetinooktávová pásma) Za jednovrstvé konstrukce můžeme z hlediska akustiky považovat takové, u nichž je možné jejich tloušťku považovat za malou a které je možné z hlediska vlastností považovat za stejnorodé a neprodyšné. Dále platí, že vlnový odpor obklopujícího vzdušného prostředí je malý ve srovnání s vlnovým odporem stěny.

37 I. 1. Okenní otvory z hlediska tepla, zvuku, světla Kmitočtový průběh vzduchové neprůzvučnosti svislé stěny obvyklé tloušťky je charakteristický tím, že ve zvukověizolační kmitočtové oblasti, tj. v rozsahu třetinooktávových kmitočtových pásem 100 až Hz, obsahuje všechny charakteristické oblasti průběhu, a to: Oblast rezonance (oblast B-C) je chování stěn v okolí nejnižších vlastních kmitočtů. V této oblasti je neprůzvučnost nízká a proměnlivá, závisí na řadě podmínek včetně rozměrů stěny i rozměrů a tvaru místností. Tato oblast může zahrnovat poměrně široký rozsah kmitočtů, až několik oktáv. Oblast setrvačnosti hmoty (oblast C-D) v této oblasti je neprůzvučnost stěny závislá téměř výhradně na její plošné hmotnosti a na kmitočtu. Platí zde, že neprůzvučnost se zvyšuje při každém zdvojnásobení plošné hmotnosti v průměru o 6 db, a že neprůzvučnost roste s kmitočtem o 6 db na oktávu, tedy s každým zdvojnásobením kmitočtu. Stěny mají proto vyšší neprůzvučnost při vyšší hmotnosti a při vyšších kmitočtech. Rozsah této výhodné oblasti se mění s tloušťkou stěny.

38 I. 1. Okenní otvory z hlediska tepla, zvuku, světla Čím větší je tloušťka stěny, tím níže, do nižších kmitočtů, zasahuje oblast koincidence (oblast D-E). V této oblasti dochází k vlnové koincidenci, kdy dopadající zvuková vlna, resp. průmět délky šikmo dopadající zvukové vlny je shodný s délkou ohybové vlny ve stěně. Za této podmínky se stěna rozkmitá s amplitudou rovnající se téměř amplitudě vzduchových částic dopadající zvukové vlny a stěna vyzařuje zvukovou vlnu, jejíž intenzita je snížena vůči intenzitě dopadající zvukové vlny jen ztrátami způsobenými vnitřním tlumením konstrukce. V oblasti koincidenčního efektu dochází k poklesu neprůzvučnosti v kmitočtovém rozsahu 2 až 3 oktáv. Při kmitočtech nad oblastí koincidence roste neprůzvučnost s kmitočtem stejně jako v oblasti setrvačnosti hmoty, ale její absolutní hodnota je podstatně nižší než v této oblasti. Z akustického hlediska je obecně výhodné, jestliže dutiny nejsou stejně velké (vzhledem k jejich rezonanci) a jestliže mají nepravidelný tvar.velké dutiny mohou zhoršit zvukověizolační vlastnosti v porovnání se stejně těžkými dílci bez dutin.

39 I. 1. Okenní otvory z hlediska tepla, zvuku, světla Zasklenou plochu lze považovat za tenkou homogenní desku. f r min. rezonanční kmitočet f kr kritický kmitočet f k koincidenční kmitočet 1 optimální oblast pro stupeň vzduchové neprůzvučnosti Průběh závislosti stupně vzduchové neprůzvučnosti na kmitočtu tenké desky: I. oblast: závislost na tuhosti vliv rezonance II.oblast: závislost na plošné hmotnosti f kr je současně min. f k III.oblast: závislost na vlnové koincidenci vliv koincidence IV. oblast: závislost na plošné hmotnosti

40 I. 1. Okenní otvory z hlediska tepla, zvuku, světla Schéma pro cesty pronikání zvukové energie konstrukcí okna: 1 přestup zvuku zasklenou 2 přestup zvuku detailem zasklení 3 přestup zvuku vlysy okenního křídla a rámu 4 přestup zvuku stykem okenního křídla a rámu 5 přestup zvuku stykem okna s ostěním 6 stojaté vlnění mezi skly 7 odraz zvuku od povrchu zasklení

41 I. 1. Okenní otvory z hlediska tepla, zvuku, světla Při použití dvojitých zaskleních se vliv rezonance projevuje u skel tloušťky h 4 mm. Naopak vliv koincidence v oblasti vysokých kmitočtů se objevuje u skel tloušťky h 5 mm. Z hlediska příznivého vlivu rozdílných tloušťek dvojitého zasklení na jeho akustické vlastnosti je třeba umístit sklo ze strany dopadající zvukové energie tl. 5 mm h 1 12 mm, které svoji hmotností zajišťuje vzduch. neprůzvučnost hlavně v oblasti nízkých kmitočtů. Vnitřní ohybově pružné sklo tl. h 2 4 mm je účinné v oblasti středních a vyšších kmitočtů. Správná aplikace sestav zasklení: A dvojitého s rozdílnými tloušťkami B trojitého s rozdílnými vzdálenostmi

42 I. 1. Okenní otvory z hlediska tepla, zvuku, světla Přenos zvukové energie pružným uložením skleněné desky v detailu zasklení (tmely) se ve výsledku částečně zvyšuje navzdory tomu, že při pevném uložení se větší část energie přenáší hmotou do okenních křídel. Dvojskla v pryžových profilech způsobují částečné snížení vzduchové neprůzvučnosti v oblasti rezonance. Vliv materiálu na upevnění tabule z dvojskla na stupeň vzduchové neprůzvučnosti: 1 upevnění tmelem 2 upevnění pryžovým profilem

43 I. 1. Okenní otvory z hlediska tepla, zvuku, světla Při vícenásobném, např. dvojitém zasklení pevné uložení skleněné desky způsobuje přenos zvukové energie hmotou okenního křídla do druhého zasklení a tím snížení neprůzvučnosti konstrukce zasklení. Přenos zvuku z jedné do druhé skleněné desky detailem zasklení: A vnitřním rámečkem tabulí dvojskla B částečně hmotou vhodně tvarovaného okenního křídla C hmotou méně vhodně tvarovaného okenního křídla

44 I. 1. Okenní otvory z hlediska tepla, zvuku, světla Přenosu zvukové energie lze zabránit vložením pružného mezičlánku do: a) styčné plochy okenních křídel případ A, b) zasklívací drážky případ B, c) návrhem okenních křídel zdvojeného okna z různých materiálů (kombinovaným oknem) případ C. Způsoby snížení přenosu zvukové energie ve vzájemném spojení křídel zdvojeného okna

45 I. 1. Okenní otvory z hlediska tepla, zvuku, světla Pro hodnocení zvukoizolačních vlastností oken se zavádí fyzikálnětechnická charakteristika vyjádřená jediným číslem indexem vzduchové neprůzvučnosti I ao [db], kterou se posuzují okenní konstrukce osazené v obvodové stěně zatížené hlikem vnějšího prostředí vyvolaného dopravou. Pro index vzduchové neprůzvučnosti I ao platí tento vztah: I ao = I aoz ± I aoz - I aoš ± I aor, kde I aoz index vzduchové neprůzvučnosti zasklení [db] I aoz zvýšení nebo snížení indexu vzduchové neprůzvučnosti vlivem detailu zasklení, aplikace absorbenta nebo úpravou izolačního dvojskla I aoš snížení indexu vzduchové neprůzvučnosti vlivem vzduchové propustnosti styků v konstrukci okna I aor zvýšení nebo snížení indexu vzduchové neprůzvučnosti vlivem konstrukčních úprav rámů okna a jeho osazení do objektu Okrajovou podmínkou je maximální ekvivalentní hladina hluku vnějšího prostředí max L ekv [db], která se určuje podle povahy a účelu místnosti pro nejnepříznivějších 30 minut.

46 I. 1. Okenní otvory z hlediska tepla, zvuku, světla Třídy oken z hlediska akustiky a jejich kvantifikace Třída max L ekv I ao [db] Orientační popis konstrukce okna pro zatřídění do tříd z hlediska požadavků na I ao [db I jednoduché okno zasklené sklem tloušťky 4 mm netěsněná jednoduchá okna zasklená dvojsklem, tl.skel 4 mm, vzdálenost zasklení 12 mm netěsněná zdvojená okna,vzdálenost skel 38mm, tl.skel 3mm II jednoduché okno s jedním sklem tloušťky 5 mm jednoduchá okna s dvojsklem nebo trojsklem tloušťky skla 4 mm, vzdálenost skel 12 mm zdvojená okna s tl.skel 3-4 mm, vzdálenost skel mm III jednoduché okno dvojsklo, tl. skel 8, 5 mm,vzdálenost 12mm jednoduchá okna - trojsklo, tl.skel 4, 8, 4 mm, vzdálenost 12 mm zdvojená okna s tl. skel 4 a 6 mm, vzdálenost skel > 50 mm těsnění 2 pryžovými profily, I aoš 2 db IV zdvojená okna zasklená předsazeným sklem a dvojsklem, tl. skel 4,8,4 mm, vzdálenost zasklení d 1 50 mm,d 2 = 12 mm, dvojitá okna s tl.skel 4 a 8 mm, vzdálenost zasklení 80 mm těsnění 2 pryžovými profily, I aoš 2 db V dvojitá okna s oddělenými rámy a křídly, tl.skel 5, 9 mm, vzdálenost zasklení 150 mm, obvod vzduchové vrstvy upravený s pohltivým materiálem těsněné pryžovým profilem ve 2 rovinách, I aoš 2 db

47 I. 1. Okenní otvory z hlediska tepla, zvuku, světla Okno se zvýšenými nároky na akustiku vyhovuje, pokud: I ao < I aoz ± I aoz - I aoš ± I aor Příkladem může být dřevěné okno dvojité konstrukce dimenzované pro V. třídu: 1 vnější křídlo 2 vnitřní křídlo 3 větrové překážky 4 odvodňovací drážka 5 dekompresní dutina 6 absorber 7 podložka s plstí 8 perforovaná deska

48 I. 1. Okenní otvory z hlediska tepla, zvuku, světla Druhy denního osvětlení z hlediska umístění osvětlovacích otvorů: A boční, B horní, C kombinované, D - sekundární

49 I. 1. Okenní otvory z hlediska tepla, zvuku, světla Střešní světlovody přináší do interiéru intenzivní paprsky a přírodní denní světlo. Dosahují až 80 % úspory energie v místech, kde se musí celý den svítit. Jsou vhodné pro všechny typy střech. Dodávají se ve dvou základních sadách: a) pro ploché střechy (délka 61 cm) b) pro šikmé střechy (délka 150 cm) Sluneční paprsky jsou do místnosti přenášeny od superreflexního povrchu potrubí. Pro extrémní případy lze dodat světlovod se speciální protipožární vložkou, která je tvořena grafitovou směsí. Ta při požáru a uzavře potrubí světlovodu, čímž znemožní přenos ohně do dalších prostor.

50 I. 1. Okenní otvory z hlediska tepla, zvuku, světla Světlovody: a) pro plochou střechu, b) pro šikmou střechu, c) axonometrie světlovodu pro šikmou střechu

51 I. 2. Přirozené větrání a hnaný déšť Fyzikální podstatou přirozeného větrání je tlakový rozdíl vzduchu 2 klimat (I a E), které konstrukce oken odděluje. Přirozené větrání oknem lze z hlediska minimalizace energetické náročnosti budov rozdělit do 2 základních skupin: a) nárazová výměna vzduchu aerací umožňující otevírání větracích štěrbin, otvorů nebo okenních křídel. Jedná se o regulovatelný způsob přirozeného větrání závislý na lidském činiteli; b) méně ustálená výměna vzduchu infiltrací okenních konstrukcí jde o neregulovatelný způsob přirozeného větrání. Jeho intenzita je proměnná, závislá na podmínkách vnějšího prostředí (teplota vzduchu, účinek větru). Neregulovatelné větrání může mít negativní vliv na ztráty tepla (nepřetržitý přívod čerstvého studeného vzduchu vzhledem na nepřítomnost osob v interiéru budov, ale i na účinek umělého větrání). Nárazovým regulovatelným přirozeným větráním lze dosáhnout až 10 % energetických úspor v porovnání s neregulovatelným systémem.

52 I. 2. Přirozené větrání a hnaný déšť Základní způsoby ovládání okenních křídel: a) okno pevné b) okno otvíravé c) okno otočné d) okno sklopné e) okno kyvné symetrické f) okno kyvné nesymetrické g) okno sklopné-výklopné h) okno skládací i) okno vybírací j) okno výklopné k) okno otvíravé sklopné l) okno výklopné sklopné m) okno odsuvné n) okno výsuvné o) okno posuvné

53 I. 2. Přirozené větrání a hnaný déšť Větrací štěrbina se zvýšenými nároky na akustiku: 1 připevňovací klíč, 2 otvírání větrací štěrbiny pro čištění 3 - vyměnitelný pohltivý materiál 4 speciální spojovací těsnění 5 těsnící páska 6 rám okna 7 úchytový mechanismus 8 ochrana proti povětrnostním vlivům 9 ochranná síťka 10 pohyblivá mřížka

54 I. 2. Přirozené větrání a hnaný déšť Schémata přirozeného větrání infiltrací: A stykem křídla a rámu B detailem zasklení C stykem okna s ostěním

55 I. 2. Přirozené větrání a hnaný déšť Infiltrace vzduchu plastovým oknem s vícekomorovými profily

56 I. 2. Přirozené větrání a hnaný déšť Infiltrace vzduchu plastovým oknem s vícekomorovými profily

57 I. 2. Přirozené větrání a hnaný déšť Infiltrace vzduchu plastovým oknem s průřezy vyztuženými ocelovými profily

58 I. 2. Přirozené větrání a hnaný déšť Konstrukční úpravy k provětrávání okenních profilů různého provedení

59 I. 2. Přirozené větrání a hnaný déšť Problém infiltrace vzduchu oknem se může redukovat na problém propustnosti vzduchu konstrukcí jeho styků. Řešit infiltraci vzduchu oknem znamená tedy navrhnout vhodný těsnící profil větrovou překážku v detailech styků okna. Větrové překážky v konstrukci okna: A) okno jednoduché, B) okno s dvojsklem, C) okno zdvojené s použitím dvojskla s hlubším zapuštěním těsnění, D) okno zdvojené s použitím dvojskla s mělčím zapuštěním těsnění

60 I. 1. Okenní otvory z hlediska tepla, zvuku, světla Těsnící profily větrové překážky v okenních profilech mohou být: A) z homogenní pryže B) z lehčené pryže C) z plastů D) z koextrudovaných profilů: d 1 ) z hutné a lehčené pryže d 2 ) z tvrdého a měkčeného PVC

61 I. 2. Přirozené větrání a hnaný déšť Obalové konstrukce budov včetně oken je třeba analyzovat: a) z hlediska samostatného působení větru, tj. aerodynamiky budov b) z hlediska současného působení větru a deště, tj. účinků větrem hnaného deště Okno musí zatížení komplexních účinků hnaného deště odolávat tak, aby nedocházelo k penetraci dešťové vody jeho konstrukcí, tj. aby pohyb dešťové vody konstrukcí okna nedosáhl jeho vnitřní povrch. Tvorba detailů obalových konstrukcí vede ke koncepci 2 stadií těsnění: a) stadium těsnění, jehož funkcí je zachytit účinek deště. Tuto funkci přebírá konstrukce dešťové překážky, což je systém sestávající z předsazeného prvku nebo vhodně volené geometrii detailu v kombinaci s dekomperesní dutinou, b) stadium těsnění, jehož funkcí je eliminovat účinek větru. Tuto funkci přebírá větrová překážka.

62 I. 2. Přirozené větrání a hnaný déšť Konstrukční tvorba obvodových stěn, jejich detailů ve 2 stadií těsnění: A) výřez obvodové stěny B) styky mezi dílci obvodových stěn C) konstrukce okna 1 větrová překážka 2 systém dešťové překážky 3 dekompresní dutina 4 tepelná izolace 5 odvodňovací drážky 6 překrytí styku

63 I. 2. Přirozené větrání a hnaný déšť Schémata detailů dřevěných oken se 2 stadii těsnění z hlediska účinků větru a deště: A) okno zdvojené B) okno s dvojsklem C) okno s trojitým zasklením D) okno zdvojené s trojsklem

64 I. 2. Přirozené větrání a hnaný déšť Schéma pohybu až nežádoucí penetrace vody detaily styků v konstrukci okna: 1 styk v detailu zasklení 2 styk v detailu okenního křídla a rámu

65 I. 2. Přirozené větrání a hnaný déšť Přítomnost dešťové vody z komplexních účinků hnaného deště na obvodové stěně je jeden z předpokladů nežádoucí penetrace vody. Druhým nevyhnutelným předpokladem jsou síly způsobující tento nežádoucí pohyb v konstrukčních detailech oken. Tvoří je: a) kapilární nasávání, b) tlakový rozdíl vzduchu, c) gravitace, d) kinetická energie dešťové kapky, e) vzduchové proudy větru, f) kombinace předchozích vlivů. Kapilární nasávání v detailech oken lze eliminovat těmito zásadami: větrová překážka se 2 stádii těsnění musí být situovaná alespoň ve střední, nejlépe však ve vnitřní zóně styku okenního křídla a rámu; vnější křídlo dvojitého skla nebo vnější část zdvojeného okna nesmí dosedat na okenní rám.

66 I. 2. Přirozené větrání a hnaný déšť Schéma uplatnění pohybu vody v detailech obalových konstrukcí budov z účinku: a) kapilární nasávání, b) tlakového rozdílu vzduchu

67 I. 2. Přirozené větrání a hnaný déšť Schéma uplatnění pohybu vody v detailech obalových konstrukcí budov z účinku: c) gravitace, d) kinetické energie dešťové vody

68 I. 2. Přirozené větrání a hnaný déšť Schéma uplatnění pohybu vody v detailech obalových konstrukcí budov z účinku: e) vzduchových proudů větru, f) kombinace sil kapilární nasávání a tlakový rozdíl vzduchu

69 I. 2. Přirozené větrání a hnaný déšť U konstrukcí oken se pohyb vody z účinku kinetické energie kapky uplatňuje zejména při spodním (vlysu) horizontálním styku okenního křídla a rámu. Nejbezpečnější je efekt roztříštění dešťové kapky při jejím dopadnutí do vstupu styku. Schéma pro analýzu pohybu vody v horizontálním styku okenního křídla a rámu z účinku kinetické energie dešťové kapky: A pohyb vody z efektu tříštění dešťové kapky B eliminování styku tříštění kapky překrytím vstupu styku

70 I. 2. Přirozené větrání a hnaný déšť 1. Vodní nepropustnost detailu zasklení Detail zasklení zdvojeného okna může být řešen v několika variantách: a) S dekompresní dutinou situovanou mezi vnitřním a vnějším sklem. V tomto případě vnější křídlo okna spolu s dekompresní dutinou představují systém dešťové překážky, vnitřní křídlo představuje větrovou překážku a tepelnou izolaci okna. Detail zasklení vnitřního křídla je navrhovaný jen z hlediska účinku větru, tj. infiltrace vzduchu. Těsnící profil větrové překážky může být navrhovaný z profilu U průřezu s trvalou kompresní silou. Toto řešení velmi vhodné z hlediska hydrodynamiky budov však snižuje tepelnětechnické vlastnosti okna. Proto je vhodné použít pro vnitřní zasklení zdvojeného okna dvojsklo. Těsnící profily větrové překážky okna z homogenní pryže průřezu U a způsob vyvinutí trvalé kompresní síly b) S dekompresní dutinou situovanou v detailu zasklení vnějšího křídla zdvojeného okna. Toto řešení zcela vyhovuje hydrodynamickému hledisku budov a neoslabuje tepelnětechnické vlastnosti okna.

71 I. 2. Přirozené větrání a hnaný déšť 2. Vodní nepropustnost styku okenního křídla a rámu Detail styku okenního křídla a rámu musí vždy vycházet z charakteru jednorámového okna s jednou dosedací a těsnící drážkou a v každém případě musí respektovat koncepci dvou stadií těsnění. 1 větrová překážka 2 okapová drážka 3 dekompresní dutina 4 otvory pro přívod vzduchu a transport vody 5 systém dešťové překážky Schéma jednorámového okna s jednou dosedací a těsnící drážkou v detailu styku okenního křídla a rámu v koncepci dvou stadií těsnění

72 I. 2. Přirozené větrání a hnaný déšť 2. Vodní nepropustnost styku okenního křídla a rámu Odvodňovací dutina u hliníkového okna Odvodňovací dutina u plastového okna

73 I. 2. Přirozené větrání a hnaný déšť 2. Vodní nepropustnost styku okenního křídla a rámu Odvodňovací dutina u dřevěného okna Odvodňovací dutina u ocelového okna

74 I. 2. Přirozené větrání a hnaný déšť 2. Vodní nepropustnost styku okenního křídla a rámu Detail jednorámového okna se 2 dosedacími a těsnícími drážkami: 1 větrová překážka 2 okapová drážka 3 dekompresní dutina 4 otvory pro přívod vzduchu a transport vody 5 systém dešťové překážky 6 zóna ovlivňující penetraci vody

75 I. 2. Přirozené větrání a hnaný déšť 2. Vodní nepropustnost styku okenního křídla a rámu Detaily dřevěných EURO vlysů

76 I. 2. Přirozené větrání a hnaný déšť 2. Vodní nepropustnost styku okenního křídla a rámu Detail hliníkového okna u parapetu

77 I. 3. Provoz a bezpečnost oken Okenní závěsy musí umožňovat rektifikaci a doladění geometrického vztahu okenního křídla a rámu při jednoduché technologii montáže. Pro osazení kování v konstrukci okna existuje několik způsobů: a) zapuštěné kování do svislých dutin v profilech okenního křídla uplatňuje se na oknech na bázi slitin hliníku nebo na oknech PVC b) zapuštěné kování do vyfrézovaných drážek v okenním křídle, c) nasazené kování a upevněn na povrchu konstrukce okna; vzhledem k nejnižší pracnosti, jednoduchosti montáže jsou nejrozšířenější. Osazení kování na povrchu plastového okna

78 I. 4. Konstrukce a detaily oken Charakteristické profily vlysů dřevěných oken: a) okno zdvojené b) okno jednoduché s dvojsklem c) okno dvojité

79 I. 4. Konstrukce a detaily oken Charakteristické profily vlysů Eurooken s trojsklem a s izotermami

80 I. 4. Konstrukce a detaily oken Rozhodující místa pro poruchy styků

81 I. 4. Konstrukce a detaily oken Styk dřevěného okna s ostěním, kdy těsnící profil plní funkci větrové překážky, dekompresní dutiny i odvodňovací drážky: A) osazení okna v zalomeném ostění B) osazení okna v rovném ostění

82 I. 4. Konstrukce a detaily oken Správně umístěná větrová přepážka ve styku dřevěného okna s obvodovou stěnou: A) v zalomeném ostění B) v rovném ostění

83 I. 4. Konstrukce a detaily oken Osazení okna: A) špatné B) správné

84 I. 4. Konstrukce a detaily oken

85 I. 4. Konstrukce a detaily oken Svislý řez nadpražím železobetonovým panelem s plastovými okny

86 I. 4. Konstrukce a detaily oken Dřevěná zdvojená okna osazená před omítkami

87 I. 4. Konstrukce a detaily oken Dřevěná zdvojená okna osazená po omítkách

88 I. 4. Konstrukce a detaily oken Dřevěná zdvojená okna kyvná a sklápěcí s meziokenní vložkou

89 I. 4. Konstrukce a detaily oken Dřevěná zdvojená okna kyvná a sklápěcí s meziokenní vložkou

90 I. 4. Konstrukce a detaily oken Plastové okno osazené do líce vnitřní stěny

91 I. 4. Konstrukce a detaily oken Plastové okno osazené mezi vnější a vnitřní líc ostění

92 I. 4. Konstrukce a detaily oken Dřevěné okno v dřevostavbě s otevřeným difuzním systémem

93 I. 4. Konstrukce a detaily oken Sokl dřevostavby s oknem

94 I. 4. Konstrukce a detaily oken Dřevěné okno v pasivním energetickém a ekologickém domě

95 I. 4. Konstrukce a detaily oken Zakončení vnitřní prosklené stěny u podlahy s difuzní zábranou

96 I. 4. Konstrukce a detaily oken Trojsklo připevněné do ocelového Jansen profilu

97 I. 4. Konstrukce a detaily oken Osazení hliníkového okna v rovném ostění. Rámový profil osazovací polodrážky je montovaný před omítkami. Kotvení je ve vnitřní a vnější zóně styku

98 I. 4. Konstrukce a detaily oken Osazení hliníkového okna v rovném ostění. Rámový profil osazovací polodrážky z h-pvc je montovaný před omítkami.

99 I. 4. Konstrukce a detaily oken Spoje hliníkových okenních vlysů: A šroubované s přídavným spojovacím prvkem, B lepené s rozpínacími vruty nebo s bodovými svary, C svorníkové s přídavným spojovacím prvkem

100 I. 4. Konstrukce a detaily oken Ocelová okna detaily na styku s ostěním

101 I. 4. Konstrukce a detaily oken Na rozdíl od kovových oken okenní profily z houževnatého PVC (h-pvc) nepředstavují tepelné mosty z hlediska šíření tepla vedením a nevyžadují v průběhu své životnosti v podstatě žádnou údržbu. Svislý řez oknem z h-pvc: 1 plastový rám 2 plastový profil křídla 3 pryžové nebo plastové těsnění 4 výztužný ocelový profil 5 dvojsklo 6 zaklapávací plastová lišta

102 I. 4. Konstrukce a detaily oken Charakteristické profily vlysů kombinovaných oken: A okno dřevo-hliník B okno kov-plasty C okno dřevo-plasty

103 I. 4. Konstrukce a detaily oken Dřevohliníkové okno německé výroby

104 I. 4. Konstrukce a detaily oken Kombinované okno dřevo - hliník

105 I. 4. Konstrukce a detaily oken Roletová skříňka s plastovými lamelami u plastových oken

106 Děkuji za pozornost