Partneri sekcie:
  • OSMA
  • STAVMATSTAVEBNINY

Energetické hodnotenie okien

Energetické hodnotenie okien

Energetické hodnotenie okien je nástrojom pre selekciu okien a dverí predovšetkým pre užívateľov budov, výrobcov okien a čiastočne  projektantov. Výpočtová metóda založená na európskom hodnotiacom systéme EWERS (European Windows Energy Rating System)1 umožňuje hodnotenie okna ako výrobku na základe údajov z preukazovania zhody. Pre spotrebiteľa spočívajú prínosy energetického štítkovania okien v jednoduchom, zrozumiteľnom a kvalifikovanom odhade napríklad pri návrhu alebo dodatočnom zlepšovaní domu alebo bytu. Výrobca zasa nájde prínos v podpore energeticky efektívnych výrobkov. Absencia jednotnej metódy a kontroly výsledkov bez rozlíšenia vhodných a menej vhodných výrobkov totiž spôsobuje na trhu chaos.

Vyššia efektívnosť je ohodnotená vyššou energetickou triedou na hodnotiacom štítku. Výrobcovia s garantovaným štítkom získajú vierohodnosť na trhu s nezávislým hodnotením svojich výrobkov. Historicky najskôr sa rozšírilo energetické hodnotenie okien v Severnej Amerike ako dôsledok rýchlych inovačných a technických zlepšení komponentov okien a predovšetkým vplyvu rozličných klimatických pásiem na energetickú efektívnosť okna.

Transparentná konštrukcia pri tepelnej ochrane budovy spôsobuje kvantitatívne najväčšie hustoty tepelných tokov v zimnom období a v letnom období sa môže stať hlavným zdrojom neželaných a nadmerných tepelných ziskov. Dnešné pokrokové technológie nových transparentných konštrukcií a prvkov zmenili stavebno-fyzikálne vlastnosti výrazným spôsobom. Pokrokové technológie a inovácie umožnili umiestniť na trh výrobky, ktoré majú zvyčajne:

– nízkoemisné a selektívne zasklenia
– dvoj a viacnásobné izolačné  zasklenia
– plynové výplne inertnými plynmi
– rozličné dištančné dištančné profily zasklení (hliník, oceľ a s „teplým okrajom“)
– tepelno-technicky inovované rámové konštrukcie
– zasklenia s rozličnou priepustnosťou slnečného žiarenia
– inovované materiály na tesnenie škár
– vetranie pomocou samoregulačných klapiek, vetracích štrbín

Prednosti nových nízkoemisných zasklení so selektívnou vrstvou podstatne ovplyvnili nielen tepelno-technické vlastnosti otvorovej konštrukcie, ale aj vlastnosti miestností a celej budovy, najmä ak porovnávame povrchové teploty na zasklení, tepelné straty, povrchovú kondenzáciu na zasklení, tepelnú pohodu a potrebu tepla na vykurovanie.

Existujúce hodnotiace systémy

Existujúce hodnotiace systémy, ktorých výstupom sú štítky sa dajú rozdeliť do týchto skupín:
– garančné štítky (ekologické štítky) udávajú záruku, že výrobok vyhovuje dopredu stanoveným kritériám2,
– porovnávacie štítky uvádzajú energetické vlastnosti výrobkov ponúkaných na trhu3, pričom obsahujú podrobnejšie informácie ako ekologické štítky,
– informačné štítky uvádzajú technické charakteristiky výrobku.

Snaha o zovšeobecnenie a zjednotenie hodnotiacich metód v medzinárodnej štandardizácii je výrazom posledného vývoja návrhu ISO 18292 4. Uvádza postupy energetické hodnotenie otvorových konštrukcií pri použití národných klimatických údajov a na národnej úrovni vybratej referenčnej budovy. Štandardizované postupy umožňujú zohľadniť potrebu energie na vykurovanie a chladenie budovy, vnútorné a vonkajšie podmienky a relevantné tepelno-technické charakteristiky budovy.

Tepelná bilancia okna

Pri vykurovaní sa použije tepelná bilancia po mesiacoch podľa STN EN ISO 13 790. Tepelná bilancia okna predstavuje súčet mesačných príspevkov okna na tepelnú bilanciu referenčnej budovy, ktorá sa vyjadrí pomocou potreby tepla na vykurovanie. Špecifikované tepelno-technické vlastnosti okna pri výpočte sú:

UW súčiniteľ prechodu tepla okna,
gW  celková priepustnosť slnečnej energie oknom,
LW referenčná prievzdušnosť okna.
Bilančná rovnica má tvar:

             (1)

kde   
qW je tepelná bilancia v kWh/m2,
ηg – faktor využitia tepelných ziskov [-],
Gsol – celková dopadajúcej energia slnečného žiarenia na zvislú plochu okna vo vykurovacom období v kWh/m2,
θi – je priemerná vnútorná teplota miestnosti (v mieste osadenia  okna) v °C,
θe – je priemerná vonkajšia teplota počas vykurovacej sezóny v °C,
t – dĺžka vykurovacej sezóny v hod.
Rovnica (1) sa po určení parametrov použije v tvare:

                                (2)

kde A a B sú klimatologické koeficienty odvodené z klimatických údajov lokality a z tepelno-technických vlastností referenčnej budovy. Celkovú priepustnosť slnečnej energie oknom gW so zohľadnením netransparentných častí okna možno definovať nasledovne:


                                                           (3)

kde    
gg – je celková priepustnosť slnečnej energie zasklenia podľa STN EN 410,
Ag – plocha zasklenia v m2,
AW – celková plocha okna v m2.

Zohľadnenie všetkých druhov zariadení slnečnej ochrany rovnobežných so zasklením ako sú žalúzie, benátske žalúzie a zvinovacie rolety sa dosiahne podľa STN EN 13 363-1.  Metóda opísaná v STN EN 13 363-1 umožňuje určiť  g hodnotu zasklenia kombinovaného s prvkom slnečnej ochrany okna. Predpokladá sa však typické (konštantné) nastavenie prostriedkov slnečnej ochrany počas celej vykurovacej sezóny.

Pre okná a dvere sa vzduchová prievzdušnosť určuje postupom podľa STN EN 1026. Zvyčajne sa udáva objemovým tokom Q v m3/(m2.h) alebo m3/(m2.s) pri definovanom tlakovom rozdiele napríklad 100 Pa. Tento objemový tok vzduchu  sa prepočíta na tepelný tok spôsobený daným tlakovým rozdielom. Musí sa vyjadriť v rovnakých jednotkách ako je hodnota súčiniteľa prechodu tepla. Ak je vzduchová prievzdušnosť Q uvedená v m3/(m2.s), potom referenčná prievzdušnosť LW do rovnice (1) sa vyjadrí:

                                                    (4)

kde PF je faktor, ktorým sa prepočítava prievzdušnosť definovaného tlakového rozdielu na priemerný tlak.

Pri príprave hodnotenia tepelnej bilancie okien treba urobiť nasledovné kroky:

1. výber reprezentatívnych klimatických údajov územia. Na účely tejto normy sa použijú klimatické údaje z národnej prílohy STN EN ISO 13 790. Uvažujú sa:
– priemerné mesačné teploty a
– dopadajúca energia slnečného žiarenia na zvislú plochu.

2. Výpočet potreby tepla na vykurovanie referenčnej budovy na odvodenie parametrov súvisiacich s tepelno-technickými vlastnosťami budovy v ktorej je hodnotené okno. Referenčná budova musí splniť požiadavky na tepelno-technické vlastnosti konštrukcií stien, strechy a podláh podľa STN 73 0540.

Združenie ENEROkno

Základným poslaním občianskeho združenia ENRGOkno je presadenie výroby, predaja energeticky úsporných okien a vonkajších dverí v nových a obnovovaných budovách (http://www.energokno.net). Na základe zhromažďovania a šírenia teoretických a praktických poznatkov v tejto oblasti v radoch členov i verejnosti je cieľom zavedenie dobrovoľného štítkovania týchto výrobkov. Toto profesijné združenie založila v decembri 2006 skupina 41 výrobcov a predajcov okien a vonkajších dverí zo SR i ČR. Podmienkou členstva podnikateľského subjektu je okrem iného výroba a predaj:

–  v prvom roku členstva min. 20 % objemu vyrábaných alebo predávaných okien a vonkajších dverí označených energetickou značkou združenia
–  v druhom roku členstva min. 50 % objemu vyrábaných alebo predávaných okien a vonkajších dverí  označených energetickou značkou združenia

V rámci činnosti združenia sa vypracovala interná smernica združenia na Energetické hodnotenie okien. Tu sa uvádza postup pri hodnotení okna alebo dverí na základe fyzikálnych vlastností rámovej konštrukcie, zasklenia a tieniacich prvkov. Postup zohľadňuje vykurovaciu sezónu vzhľadom na potrebu tepla na vykurovanie, vnútorné a vonkajšie klimatické podmienky a relevantné tepelnotechnické vlastnosti budovy. Výpočtová metóda umožňuje hodnotenie okna ako výrobku na základe údajov z preukazovania zhody. V tejto metóde nie je zahrnutý vplyv zabudovania okna alebo vonkajších dverí do obvodovej steny.
Vzor energetického štítku je uvedený na obrázku.

Poďakovanie: Tento príspevok vznikol s podporou grantovej výskumnej úlohy VEGA 1/3324/06

Literatúra:
1 Save Contract 4.1031/Z/00-030 Interin project report, 2002
2 LOWE, R., ORESZCYN, T., OLIVIER, D.: Window Energy Performance Rating. BFR Council, 2002
3 Ecolabelling of windows. Criteria document 2001 – 2005, Nordic Ecolabelling
4 ISO/CD 18292 Energy performance of fenestration systems – Calculation procedure,
5 Šallai, E.: Energetický hodnotiaci systém otvorových konštrukcií v klimatických podmienkach SR. Doktorandská diz. práca. SvF STU Bratislava, 2006

Prof. Ing. Ivan Chmúrny, CSc.
Autor pôsobí na Stavebnej fakulte STU v Bratislave