Zateplení oken

Pokud si spočítáte tepelné ztráty jednoduchou například 3 mm silnou skleněnou tabulí velikosti okna, vyjdou vám hodnoty srovnatelné s tepelnými ztrátami celého zbylého domu.

Je to možné? Jak se chovají okna reálně?

V první řadě musíme podrobněji rozebrat, jak je to s povrchovou teplotou skleněné desky. Ta se totiž v těsné blízkosti povrchu mění a skutečná izolační schopnost jediné skleněné desky je mnohem vyšší (zhruba padesátkrát)  než teoretická hodnota, kdy počítáme, že teplota uvnitř a vně domu je stejná jako na površích skla. U silnějších stěn bychom správně také měli počítat s jinou povrchovou teplotou, ale rozdíly zde díky samotným izolačním schopnostem stěny nejsou tak velké a můžeme je v prvním přiblížení zanedbat.

I při započítání správné povrchové teploty vychází tepelný odpor okna s jediným sklem příliš malý. V praxi se proto vyrábějí okna kombinovaná - složená z několika skel a různě jinak upravená.

Nejjednodušší a donedávna nejčastěji vyráběná okna jsou tvořena dvěma skly vzdálenými přibližně 4 cm od sebe. Takové okno využívá především tepelně izolačních vlastností vzduchu mezi skly. Suchý vzduch je velmi dobrým izolantem l = 0,024 W.m^-1.K^-1 a při uvažované tloušťce okna by byly jeho tepelné ztráty velmi nízké. V praxi je ale potřeba počítat s vlhkostí vzduchu mezi skly, proto ve skutečnosti takové sklo vede mnohem více tepla něž je teoretická hodnota.

Další jev, se kterým musíme počítat, je přenos tepla prouděním. Pokud je vzduchová mezera mezi skly příliš široká, začíná zde vzduch cirkulovat - stejně jako v místnosti, kde teplejší vzduch na jedné straně stoupá vzhůru a na druhé klesá dolů. To způsobuje, že teplo se přenáší z povrchu jednoho skla na druhé mnohem intenzivněji než při vedení tepla nepohyblivým vzduchem. Z tohoto důvodu nemá smysl vyrábět dvojitá okna s mezerou mezi skly větší než přibližně zmiňované 4 cm.

Jinou konstrukci využívá většina moderních oken, která se často lidově nazývají vakuovaná. Sám tento název je zavádějící, protože svádí k představě, že mezi skly těchto oken je pouze odčerpán vzduch. Vakuum mezi skly by sice bylo ideálním tepelným izolantem, ale zkuste si spočítat, jakou silou by působil atmosférický tlak na takové okno z obou stran. Takovou sílu by určitě žádné sklo neudrželo a okamžitě by prasklo.

Ve skutečnosti jde o okna s mezerou mezi skly silnou přibližně 0,5-1 cm, která je vyplněna jiným plynem než vzduchem, například argonem nebo kryptonem. Hlavní tepelně izolační Ăşčinek takového okna má pak právě hermeticky uzavřený plyn s ještě o něco lepšími izolačními vlastnostmi než suchý vzduch.

Jako příklad můžeme zjednodušeně spočítat tepelný ztrátový výkon 1,5 m krát 1,5 m velkého okna s 0,5 cm širokou mezerou vyplněnou argonem. Pro součinitel tepelné vodivosti argonu l = 0,016 W.m^-1.K^-1 a rozdíl teplot na jedné a druhé straně okna například 20 Â°C vychází tepelný ztrátový výkon okna:

Zanedbali jsme přitom tepelný odpor samotného skla a mezních vrstev vzduchu na vnějších površích okna. Skutečné izolační schopnosti okna by proto byly ještě o něco lepší.

Především u novějších oken se také používají tenké antireflexní vrstvy na površích skel, které omezují množství tepla, které se přenáší zářením. Množství vyzařovaného tepla není za normálních podmínek tak významné, jako teplo přenášené vedením, nicméně jeho omezením můžeme dále zlepšit izolační vlastnosti okna.

Dvěma vyjmenovanými základními konstrukcemi oken se zdaleka nevyčerpávají všechny možnosti. Například u starších oken lze s výhodou kombinovat i větší množství skel nebo použít speciální průhledné fólie, které rozdělí vzduchovou mezeru mezi skly a omezí tak proudění vzduchu uvnitř.

Výrobci oken potom používají speciální vylepšení základních typů daná především materiálovým složením a udávají u svých výrobků celkovou tepelnou propustnost nebo tepelný odpor. Pro orientaci, jakou tepelně izolační veličinu výrobce u okna používá, může sloužit její jednotka. Pokud má například výrobek uvedenu měrnou tepelnou propustnost 1,5 W.m^-2.K^-1, znamená to, že plochou 1 m² okna projde při rozdílu teplot 1 Â°C na jedné a druhé straně okna 1,5 J tepla za sekundu.

V neposlední řadě je při praktické konstrukci oken velmi důležitou otázkou také řešení rámů a usazení oken do stěn. Množství tepla, které projde rámy nebo tepelnými mosty okolo oken, by totiž snadno mohlo být dokonce větší než teplo unikající samotnými výplněmi.