Okná z hľadiska energetickej účinnosti (1)

Výber správneho typu okna pre domov vyžaduje zladenie rôznych funkcií energetickej náročnosti a ďalšími faktormi neenergetickej povahy. Nasledujúci obrázok ukazuje tri hlavné typy toku energii prechádzajúcich oknom:

 
( 1 ) nesolárne tepelné straty a zisky vo forme kondukcie, konvekcie a radiácie a žiarenia, ( 2 ) solárne tepelné zisky vo forme žiarenia a ( 3 ) prúdenie vzduchu, ako úmyselné (vetranie) tak neúmyselné (infiltrácia) .
 

 Účinnosť izolácie

Nesolárny tepelný tok cez okno je výsledkom teplotného rozdielu medzi vonkajšou a vnútornou teplotou. Na Slovensku sú citeľnejšie straty počas zimy, keď sa vo vnútri kúri, potom menšie počas leta, keď rozdiel medzi teplotu vonku a vnútri nemusí byť až taký veľký.
Pre každé okno platí, že čím väčší je teplotný rozdiel smerom z vnútra von, tým vyššia je rýchlosť tepelného toku. Kľúčové parametre udávajú hodnoty U – prestupu tepla:

• hodnota U-faktor vyjadruje mieru nesolárneho tepelného toku cez okno
• hodnota R je miera odolnosti okna voči tepelnému toku a je recipročná k U – faktoru.

Nižší U-faktor (alebo vyššia hodnota R) potom vyjadrujú znížený tepelný tok. U-faktor teda umožňuje spotrebiteľovi porovnávať izolačné vlastnosti rôznych druhov okien:

• U_w (w = window) – celková hodnota tepelnej priestupnosti oknom
• U_g (g = glazing) – hodnota tepelnej priestupnosti zasklením
• U_f (f = frame) – hodnota tepelnej priestupnosti rámom

Súčiniteľ prestupu tepla U_w sa vzťahuje k celému oknu. Táto hodnota je ovplyvňovaná hodnotami U pre zasklenie – U_g a rám – U_f. Na celkovú hodnotu U_w má navyše vplyv lineárny súčiniteľ priestupnosti tepla Ψ_g (g = glazing) a veľkosť okna.

 
 
Izolačná účinnosť okna s jednou sklenou výplňou spočíva predovšetkým v tenkej sklenej vrstve oddeľujúcej bezvetrie vo vnútri miestnosti a pohybujúcim sa vzduchom vonku. Zasklenie samo o sebe neposkytuje dostatočný odpor prúdeniu tepla. Ďalšie sklo však už dokáže výrazne znížiť U-faktor a to vytvorením statickej vzduchovej medzery, ktorá zvyšuje izolačnú hodnotu.
 

Čo prinášajú nové technológie

Okrem bežného dvojitého okná, mnoho výrobcov ponúka okná, ktoré používajú relatívne nové technológie zamerané na zníženie U-faktoru. Ide napríklad o  „low-E“ (low-emissivity) nátery a plynové výplne. Low-E je mikroskopicky tenká, prakticky neviditeľná vrstva kovového povlaku (alebo oxidu kovu) uložená na povrchu skla. Povlak môže byť aplikovaný na jednej alebo viacerých sklených plochách obrátených do vzdušnej medzery v dvojitom okne alebo aj na tenkú plastovu fólia vloženú medzi sklami.

Náter potom obmedzuje radiačný tepelný tok medzi tabuľami pričom odráža teplo späť do domu počas chladného počasia a späť von počas teplého počasia.

Tento efekt zvyšuje izolačnú účinnosť okna. Väčšina výrobcov okien dnes ponúka okná a svetlíky práve s low-E vrstvou.
 
Medzi-okenné priestory môžu byť vyplnené plynmi, ktoré izolujú lepšie ako vzduch. Argón, kryptón, fluorid sírový a oxid uhličitý patria medzi plyny používané na tento účel. Plynová vyplň cenu okna výrazne nezvyšuje. Účinnosť plynu sa zvyšuje v kombinácii s low-E nátermi. Z týchto dôvodov niektorí výrobcovia dávajú plyn do výplne svojich low-E okien štandardne.
 
Okenné rámy môžu byť vyrobené z hliníka, ocele, dreva, vinylu, laminát, alebo kombinácie týchto materiálov. Drevo, laminátové a vinylové a rámy sú lepšie izolátory ako kov. Niektoré hliníkové
rámy sú navrhnuté s vnútornou tepelnou medzerou vyplnenou nekovovým komponentom, čo znižuje prúdenie tepla v ráme. Tieto tepelne prerušené hliníkové rámy dokážu odolať tepelnému toku podstatne lepšia ako hliníkové rámy bez tepelného prerušenia. Kompozitné (kombinované) rámy môžu používať dva alebo viac materiálov (napr. hliníkom potiahnuté drevo, vinylom potiahnuté drevo) na optimalizáciu ich konštrukcie a výkonu. Izolačné parametre majú zvyčajne niekde v priemere zodpovedajúcim materiálom, z ktorých sú zložené.

Geometria rámu ako i typ materiálu výrazne ovplyvňujú tepelný výkon a vlastnosti okna.

Rozpery môžu byť vyrobené z hliníka, ocele, sklolaminátu, peny, alebo ich kombinácie. Ich tepelná účinnosť je tak funkciou geometrie ako i zloženia.

 
Napríklad , niektoré dobre navrhnuté kovové rozpery izolujú takmer rovnako dobre ako pena.
 
 
 Článok je na pokračovanie…