Všechny nové moderní stavební materiály jsou charakterizovány mimo jiné tím, že vždy dbají na snížení tepelných ztrát a na úsporu energie. Nejinak je tomu i u plastových oken. Tento výrobek se na českém trhu objevil ve významnějším rozsahu před cca 25 lety a od té doby se každoročně stále více prosazuje.
Snaha vývojářů oken po celá desetiletí vedla k vývoji stále těsnějších systému a tak dnešní plastová, ale i dřevěná, nebo hliníková okna jsou opatřena zpravidla dvěma těsnícími profily, jež dokonale zamezí úniku tepla, ale i vzduchu. Na jedné straně tak zákazník ušetří významnou část nákladů na vytápění, na druhé straně však musí změnit svoje dosavadní návyky, co se týče mikroklimatu v domácnosti. V domácnosti se může totiž objevit nový fenomén – kondenzace vlhkosti na zasklení.
Je to srážení drobných kapiček vody na předmětech, jejichž povrchová teplota je momentálně nejnižší. Všichni tento jev známe jako orosení, zamlžení zrcadel, skel, kachliček, nebo v jednoduché formě zamlžení brýlí, ke kterému dochází vždy, když se teplý a vlhký vzduch přiblíží k takto chladnému povrchu.
V podstatě je příčina jevu velmi jednoduchá - teplý vzduch „unese“ větší obsah vlhkosti, než vzduch studený. Jakmile se teplý vzduch přiblíží k chladnějším předmětům, ochladí se a nadbytečná vlhkost se vysráží.
Okno musí plnit velmi důležitou a základní funkci tj. osvětlení interiéru. Nemůže být tedy vyrobeno z příliš silného materiálu. Základem je vždy sklo a teplotní vodivost skla je ve srovnání s jinými materiály relativně vysoká.
Tepelný odpor zdiva nebo jiného materiálu pláště objektu je podstatně vyšší. Ostatně i nová ČSN 73 0540-2 předepisuje pro okna koeficient prostupu U = 1,8 W/m2K, kdežto pro plášť až 0,3 W/m2K.
Je-li vnější část okna intenzivně ochlazována, v důsledku vyšší vodivosti skla se může jeho vnitřní povrchová teplota ochladit až na kritickou teplotu při níž nastane kondenzace vlhkosti. Například při teplotě vzduchu v interiéru + 20 °C je tato teplota při 60 % vlhkosti cca 13,2 °C.
Za normovaných podmínek by tato situace neměla nastat, neboť koeficient prostupu tepla rámem je natolik nízký, že by za podmínek dle výše uvedené ČSN nemělo dojít na povrchu rámu k poklesu pod 10,2 °C, což je pro + 20 °C, 50 % vlhkost a venkovní teplotu - 15 °C právě tzv. kritická teplota. Jestliže je však situace v interiéru jiná, než jsou uvedené klimatické podmínky, může dojít i ke kondenzaci na plastových rámech. Je-li tedy vlhkost v místnosti vyšší, než je oněch 50 % a teplota může poklesnout pod 20 °C může dojít ke kondenzaci vlhkosti. Vlhkost se vysráží na plochách, které mají nejnižší teplotu. Může to být sklo, ale jestliže je koeficient prostupu tepla sklem Ug menší než koeficient prostupu tepla rámem Uf vysráží se vlhkost na povrchu rámu.
I když se nám to nezdá, tak množství vodní páry, které se v průběhu dne uvolňuje do obydleného prostou je velmi vysoké. Říkáme, že v domácnosti jsou zdroje vlhkosti. Takovými zdroji jsou především koupelny, prádelny a kuchyně. Praní, vaření podstatně přispívá ke zvyšování obsahu vzdušné vlhkosti. Květiny rovněž mohou přispět, ale málokdo si uvědomí, že to může být i sám uživatel, kdo je zdrojem vlhkosti. Vždyť jedna osoba za noc uvolní během spánku až 0,5 l vody. Všechna tato vlhkost se musí nakonec někam uvolnit.
Z uvedeného je zřejmé, že základní podmínkou pro vznik kondenzace a nebo tak obráceně, pro zamezení kondenzace je tedy teplota a relativní vlhkost v interiéru. Tyto veličiny by se měly udržovat na úrovni, s níž počítá norma – tedy + 20 °C a 50 % vlhkosti. Objekt by měl být trvale vytápěn. Za těchto podmínek by nemělo ke kondenzaci docházet. Samozřejmě v konstrukci domu musí být vyloučeny všechny tzv. tepelné mosty.
Teplotu umíme celkem bez problému regulovat. Zpravidla stačí pootočit knoflíkem na regulátoru, nebo ventilem teplovodního topení. Jak ale můžeme ovlivňovat vlhkost? Jedinou praktickou možností je větrání. Obsah vlhkosti snížíme tak, že část vzduchu z interiéru s vysokým obsahem vlhkosti nahradíme vzduchem z exteriéru, který má nižší teplotu a tím i nižší absolutní vlhkost. I když venkovní vzduch může mít stejnou relativní vlhkost je při jeho nižší teplotě absolutní množství vodní páry v m3 podstatně menší. Např. vzduch + 20 °C s 60 % vlhkostí obsahuje 8,65 g/m3 vody; vzduch o teplotě 0 °C a stejné relativní vlhkosti obsahuje pouze 1,6 g/m3 vody.
Samozřejmě nejvýhodnější by byl nějaký ventilační systém s automatickou regulací a rekuperací tepla. Většina domácností tak bohužel zatím vybavena není a tak nám nezbývá než vystačit s větráním oknem.
Nejúčinnější a nejrychlejší je vždy nárazové větrání otevřením okna. Měli bychom tak činit 3 - 4 krát za den po dobu alespoň 5 minut. Za tuto dobu nedochází k podstatnému ochlazení nábytku nebo stěn, ale pouze k výměně vzduchu. Sušší vzduch z venku se poměrně rychle zahřeje, takže takovýto způsob větrání neovlivňuje příliš nároky na topení.
V místech kde trvale dochází ke kondenzaci vlhkosti je zvýšené nebezpečí vzniku plísně a je proto vždy potřeba věnovat pozornost takovýmto místům. Zatímco zkondenzovaná voda na skle je spíše jen estetická záležitost, plastovému oknu už vůbec neublíží, tak plíseň představuji již určité zdravotní riziko.
Je obtížné udržet podmínky za všech okolností v bytě tak jak bylo výše uvedeno, avšak správně dimenzované plastové okno s Uw jak požaduje norma pod 1,8 W/m2K se do rizikového pásma, kdy dochází k rosení, dostává pouze okrajově. Například dnů s teplotou pod - 15 °C, kdy vzniká riziko kondenzace, je v statisticky pro oblasti jako je Olomouc nebo Brno méně než 10/rok. Pokud dojde ke kondenzaci na okně 10 x za rok jistě nebezpečí plísně nevzniká, plastové okno stačí utřít a vše je OK, ale pokud se kondenzát tvoří denně je vznik plísně více než pravděpodobný!
Snaha snížit co nejvíce náklady na vytápění a energetickou náročnost vůbec a současně zvýšit standard bydlení (v souladu s požadavky obyvatel a příslušných norem) vede k neustálému zvyšování tepelného odporu stavebních konstrukcí (stěn a otvorových výplní) a v souladu s tím se objekty maximálně utěsňují.
Moderní plastová okna se vyznačují konstrukcí, jež této charakteristice odpovídá. Tato okna však mají také podstatně nižší infiltraci než mívala původně používaná okna. Rozdíl je především v tom, že okna mají dvojité (některá i trojité) těsnění, které je nataženo v rovných drážkách a těsnění dosedá na velmi rovné plochy. Tím je zaručeno, že dokonale těsní. Každý kdo má zkušenost s tzv. „panelákovými okny“ po instalaci okamžitě rozpozná dva základní rozdíly. Především je to podstatné snížení vnější hlučnosti a z domácnosti mizí průvan. Oba tyto jevy mají společného jmenovatele. Je jím dokonalejší utěsnění spár mezi křídly a rámem.
Na druhé straně je však třeba si uvědomit, že bytová jednotka je určitý rovnovážný systém a že v důsledku změny jednoho parametru se může změnit i výchozí stav, který se na druhé straně může projevit negativně. Takovým jevem po instalaci – výměně oken může být právě rosení oken.
Abychom správně pochopili tento jev je potřeba si uvědomit, že v bytové jednotce vládne určitá rovnováha, která se podle fyzikálních zákonů reguluje. Jde o to, že v domácnosti vzduch při různé teplotě a tlaku obsahuje proměnlivé množství vodní páry a platí, že čím teplejší je vzduch, tím více vodní páry může pojmout, než dojde k bodu nasycení. Po překročení stavu nasycení vzduchu vlhkostí se tato již ve vzduchu v plynné fázi neudrží a začne se vytvářet mlha.
Množství vody ve vzduchu se nazývá absolutní vlhkost a vyjadřuje se v g/m3 nebo v g/kg vzduchu. V praxi pak definujeme poměr skutečné aktuální vlhkosti k této mezní vlhkosti jako relativní vlhkost. Udává nám, jaký je stupeň nasycení vzduchu vodní párou ke stavu nasycení při dané teplotě. Průběh křivky nasycení vzduchu vodní parou – viz graf. Pod křivkou rosného bodu je vodní pára ve vzduchu přítomna v plynném skupenství, nad touto křivkou je ve skupenství kapalném jako mlha nebo rosa. Pro bližší představu o stavu vzduchu musíme znát dvě veličiny, relativní vlhkost a teplotu. Shodná relativní vlhkost může skrývat velmi rozdílné skutečnosti. Například stejná hodnota relativní vlhkosti v Djakartě a v Helsinkách může znamenat to, že vzduch v Djakartě obsahuje 22g/kg při 26 °C, ale v Helsinkách kde jsou momentálně - 2 °C jsou to pouze 3 g vodní páry/ kg vzduchu. Tento model platí také na vztah naši domácnosti k okolí.
V domácnosti v zimním období je vyšší teplota než v exteriéru a tak i obsah vlhkosti v interiéru bývá vyšší než v exteriéru. Roli tu však hraje i další faktor, rozložení teplot v místnosti. Teplotní pole není homogenní. V blízkosti obvodového pláště a zejména oken bývá zpravidla teplota nižší, plochy oken bývají chladnější, takže když dojde k nasycení vzduchu vlhkostí nevzniká mlha, ale voda kondenzuje na chladnějších plochách. V důsledku specifik proudění vzduchu jsou právě spodní části oken nejčastěji postihovány rosením.
Tuto skutečnost si lze nejlépe demonstrovat na konkrétním případu, na výsledcích které byly naměřeny jako příklad v reálném případě. V domácnosti byl instalován přístroj zachycující průběh teploty a vlhkosti v průběhu dne a noci:
Rozbor a komentář grafického zápisu průběhu teplot a vlhkosti v bytě.
Popis:
Graf zachycuje průběh teplot a vlhkosti v jedné místnosti od rána 1. 3. 2003 do 4. 3. 2003.
Rozbor:
Křivky vykazují typický průběh teploty a vlhkosti v domácnosti a to v ložnici. Vyjdeme-li ze skutečnosti, že průměrná venkovní teplota se v uvedených dnech pohybovala kolem 0 °C a že teploty nad ránem dne 1 - 4. 3 byly na hodnotě - 8 až místy - 12 °C, lze téměř s jistotou tvrdit, že v pozdních nočních a brzkých ranních hodinách mohlo docházet ke kondenzaci vlhkosti na skle v blízkosti spodní zasklívací lišty, ale případně i na jiných plochách, kde poklesla povrchová teplota pod cca 13 °C.
Podívejme se například na průběh teploty a vlhkosti dne 1. 3 a stačí když se soustředíme na úsek od odpoledních hodin do dopoledne následujícího dne.
Teplota v místnosti postupně klesá z 20 °C až na teplotu cca 18,5 °C nad ránem 2. 3. 2003. Je to typický průběh regulace vytápění ložnice. Křivka relativní vlhkosti má opačný průběh. Relativní vlhkost po 22 hod poměrně strmě narůstá, což je důsledek zřejmě pobytu osob v této místnosti a také důsledek snížení teploty. V průběhu noci dosahuje relativní vlhkost až cca 60 %, což znamená že v jednom m3 vzduchu je obsaženo cca 11 g vodní páry. Vyjdeme-li ze vztahu pro teplotu povrchu – rovnice tepelných toků:
h1 (Ti – ti) = K (Ti – Te)
kde:
hi …. konvenkční koeficient = 9 W/m2/°C
Ti … vnitřní teplota ve °C
Te … vnější teplota ve °C
ti …. teplota povrchu ve °C
potom:
ti = Ti – K (Ti – Te)/hi
pro zasklení s K = 2 W/m2/°C docházíme k povrchové teplotě cca 12 °C.
Z uvedených propočtů vyplývá že:
Daný případ lze posoudit i z hlediska srovnání stavu před a po výměně oken s přihlédnutím k větrání:
Rozšíříme-li výše uvedené podmínky na předpoklad, že:
relativní vlhkost v exteriéru byla při - 8 °C cca 60 % tj. 1,5 g/m3
tvorba páry: 80 g/h
průtok vzduchu místností se sníží z původních 20 m3/h na 8 m3/h po výměně oken.
Rovnovážný stav je:
Q*Ci = Q*Ce + E, tj. Ci = Ce + E/Q
kde
Q … průtok vzduchu
Ci ... vnitřní koncentrace vodních par ve vzduchu
Ce ... vnější koncentrace vodních par ve vzduchu
E ... emise vody v místnosti
Ci = 1,5 + 80/20 = 5,5 g/m3
po výměně
Ci = 1,5 + 80/8 = 11,5 g/m3
Budeme-li tuto skutečnost interpretovat tak, že před výměnou oken v důsledku nižšího obsahu vlhkosti (vyšší průchod vzduchu) nastává rosný bod při teplotě cca 5 °C, tak po výměně je rosný bod při teplotě 12 – 13 °C. Tedy snížením průtoku vzduchu v důsledku větší těsnosti oken došlo k posunutí rosného bodu za běžných podmínek o 6 °C !!!
Tento propočet charakterizuje jak velký je vliv větrání na vznik rosení na oknech. Instalací plastových oken dojde k podstatnému snížení tepelných ztrát, a to až o 50 %, ale na druhé straně dojede z důvodů větší těsnosti oken i k posunu rosného bodu o 6 °C směrem k vyšším teplotám.
Tuto skutečnost lze doložit i na příkladu, který uvádí Ing. Bahula z VUT Brno:
Při normové teplotě v místnosti ti (°C) si uvedeme hodnoty teplot rosného bodu tw (°C) pro různé hodnoty relativní vlhkosti vnitřního vzduchu.
ti = 20 °C
i (%) |
tw (°C) |
40 |
6,0 |
50 |
9,26 |
60 |
12,0 |
70 |
14,36 |
Čím vyšší je hodnota ,,i“ (%), tím musíme mít na vnitřním povrchu zasklení, či rámu teplotu vyšší jak tw (°C). Nejkritičtějším místem je povrch zasklení. V následující tabulce jsou uvedeny teoreticky vypočtené hodnoty vnitřních povrchových teplot na různých druzích zasklení při různých hodnotách te (°C). Hodnota ti = 20 (°C)., tap = 21 (°C).
Zasklení ( W/m2K) |
|||
k = 2,8 |
k = 2,0 |
k = 1,5 |
|
- 15 |
7,9 |
11,6 |
14,0 |
- 10 |
9,8 |
13,0 |
15,0 |
- 5 |
11,5 |
14,2 |
16,0 |
0 |
13,4 |
15,5 |
17,0 |
Aby nedocházelo k rosení musí platit tsi > tw
Dle ČSN 73 0540-3 tab. E3 – je celková doba trvání teplot při te = - 15 °C tato:
te = - 15 °C ..trvá cca 7 dní
te = - 10 °C ..trvá cca 11,5 dne
te = - 5 °C ..trvá cca 30 dní
te = 0 °C ..trvá cca 64,5 dne
Co z toho plyne. Bude-li užito izolační dvojsklo k = 2,8 pak k rosení bude docházet při – 15, - 10, -5 °C, tj. celkem 48,5 dne.
K problematice vlhkosti a její kondenzaci na zasklení je potřeba ještě připomenout jaké jsou zdroje vlhkosti v domácnostech.
Podle publikace „Stavebná tepelná technika“ od M. Malahya, I Chmurný (Bratislava 1998) je v domácnostech následující produkce vodní páry:
Činnost |
(g vodní páry za h) |
Dospělý člověk v klidu |
50 |
Dospělý člověk při duševní práci |
70 |
Dospělý člověk při lehké práci |
100 |
Dospělý člověk při těžké fyzické práci |
200 |
Děti do 12 let |
23 |
Plynový sporák |
600 |
Hrnec vařící vody (3l) |
6000 |
Normální relativní vlhkost v obytných místnostech se pohybuje od 40 – 60 %. Pokud je při teplotě místnosti 20 °C relativní vlhkost vzduchu 60 % tak platí – viz. přiložená tabulka, že rosný bod tohoto vzduchu nastane při poklesu teploty pod 12 °C.
Kondenzace vlhkosti – rosení je fyzikální jev, který nastane vždy pokud teplota vzduchu s určitým obsahem vlhkosti poklesne pod teplotu rosného bodu. Vzhledem k tomu, že instalací plastových oken se zvýšila těsnost bytu vůči vnějšímu prostředí, výměna vzduchu s vnějším okolím se může snížit, zvláště při porovnání se starými okny až na desetinu původní úrovně.
V bytě je vždy zdroj vlhkosti, takže nutně musí docházet k obohacování vzduchu vodní parou. Tato skutečnost se při poklesu teplot projeví vznikem kondenzátu na chladnějších plochách. Přitom je potřeba si uvědomit, že teplotní pole v místnosti není homogenní. Teplota vzduchu se mění jak s výškou tak i se vzdáleností od vnějších ploch. Pokud je v exteriéru nižší teplota, samozřejmě, že teplota vzduchu směrem k obvodovému plášti – oknům – klesá.
Vliv na homogenitu pole má i proudění vzduchu, které je v místnosti způsobováno zahříváním vzduchu na topení, jeho stoupáním směrem nahoru a pohybem chladnějšího vzduchu, který se na jeho místo spodem natlačuje. Klasicky je potom pohyb vzduchu v místnosti od radiátorů pod oknem nahoru ke stropu, podél místnosti ke dveřím kde klesá a jako chladnější se vrací zpět k radiátoru. Tento pohyb vzduchu je pro homogenitu pole v místnosti velmi pozitivní, protože pomáhá vyrovnávat teploty v různých částech místnosti. Tady si však musíme připomenout, že většina uživatelů bytů a nebo dodavatelů tepla do bytů, reguluje přísun teplé vody tak, že v nočních hodinách teplotu vody snižuje a někdy i zastavuje dodávku tepla. Nezřídka potom topení mezi půlnocí a pátou hodinou ranní vůbec nehřeje. To má za následek nejen ochlazení vzduchu v místnosti, ale i podstatné zabrzdění pohybu vzduchu. Na jedné straně je snížení teplot při spaní pro uživatele příjemnější, úspora tepla je také důležitá, ale tím, že se okna přestanou „omývat“ teplejším vzduchem, se jejich povrch více ochlazuje prostupem a povrchová teplota zcela jistě klesá pod rosný bod.
Po každém vyvětrání dojde k prudkému poklesu relativní vlhkosti, ale i teploty v bytě. Ze zkušenosti je však potřeba podotknout, že nárazová výměna vzduchu pomůže snížit vlhkost, v každém případě působí pozitivně, ale zkondenzovanou vodu na povrchu zasklení neodstraní. Voda, která se již vysrážela v drobných kapičkách se při teplotě povrchu skla 15 °C odpařuje velmi zvolna a tak často mizí až za ca 1 hodinu po vyvětrání. Pozorovateli by se proto mohlo zdát že větrání bylo neúčinné.
Nová plastová okna s sebou přinášejí řadu pozitiv. Především je to výrazné snížení tepelných ztrát, snížená infiltrace vzduchu přes okna, tedy odstranění průvanu přes okna a dveře, minimalizace nároků a nákladů na okna, podstatně pohodlnější a komfortnější ovládání oken a další.
Na druhé straně však podstatně zlepšená těsnost oken vede k problémům s orosováním oken, které lze řešit jen způsobem použití. Je pravděpodobné, že v normálně užívané místnosti může za mrazivých dnů docházet ke kondenzaci vlhkosti na zasklení, což je jistě nepříjemné, ale dle dlouhodobých statistik by dnů s teplotou pod - 10 °C nemělo být více než cca 15 za rok.
Výhodou plastových oken je to, že jejich povrch se vlhkostí nijak nepoškozuje a nenarušuje. Na druhé straně je však potřeba okna častěji čistit, zvláště v blízkosti zasklívacích lišt, aby nemohli vzniknout podmínky vhodné pro vznik plísní.
Možná, že někteří z Vás viděli v úterý 22. 2. 2009 v 18.30 hod. na ČT 1 pořad „Černé ovce“ a v něm reportáž „Okna“. Reportáž měla podtitul: „Okna, která se příliš rosí. Normy, které se stále mění. Jak poznáme kvalitu.“
Stručně řečeno, šlo o to, že si jeden stavebník pořídil dům CANABA s plastovými okny, o kterých víme jenom to, že pocházely z produkce AQ okna. Na těchto oknech se v zimním období objevuje rozsáhlá plošná kondenzace vody. Zákazník reklamoval tento jev u dodavatele domu, ten, společně s výrobcem oken, reklamaci neuznal a doporučil více větrat, protože dům je nový, tzv. „syrový“.
Stavebník se proto obrátil na redakci pořadu „Černé ovce“, ta požádala o stanovisko znalce - Doc. Ing. Václava Hájka z ČVUT. Jeho vystoupení bylo velmi nešťastné, pokud nebylo střihem zkreslené. Prohlásil doslova, že okna instalovaná od roku 2002, tedy od doby, kdy vstoupila v platnost norma ČSN 730540 - 2 se rosit (potit) nesmí. Redaktorka tuto informaci v závěru pořadu ještě úderně zopakovala.
Takto zjednodušené tvrzení však není pravdivé. Zmíněná norma nic takového neuvádí. Norma mluví o prevenci růstu plísní a riziku povrchové kondenzace. Uvádí požadavek na nejnižší povrchovou teplotu okenní konstrukce v místnostech s nepřerušovaným vytápěním, s definovaným umístěním otopných těles, s určenou vnitřní teplotou + 21 °C, s návrhovou vlhkostí vzduchu (50 % rel.) a s výpočtovou vnější teplotou (- 15 °C; - 18 °C; - 21 °C podle teplotních oblastí).
Nelze tedy jen tak prohlásit: „Okna se rosit nesmí“. Vždy je třeba přihlédnout k podmínkám, zda může tento normální fyzikální jev nastat a co já, uživatel, mohu udělat proti tomu, aby nenastal, pokud mi vadí.
pak může dojít a také dochází (fyziku nelze ošálit) ke kondenzaci vody na nejchladnějších plochách a to jsou prakticky vždy okna.
S některými podmínkami nic nenaděláte, mrzne si jak chce. Ale topná tělesa mohou být pod okny, teplému vzduchu nemusí v proudění bránit žádná naše důmyslná konstrukce a můžeme samozřejmě větrat.
Představte si, udává se že čtyřčlenná rodina denně převede do vzduchu okolo sebe asi 10 litrů vody. A toto množství je třeba dostat z bytu ven... To lze jedině větráním.
ČT 1 však hrubě zjednodušila tento technický problém a dala lidu jednoduchou pravdu: „Okna se rosit nesmějí“. A protože lidé mají tyto jednoduché pravdy v oblibě a tomu, co se říká v TV věří, hned se roztrhl pytel s reklamacemi tohoto ražení, samozřejmě nejenom u naší společnosti, ale i u konkurence. Internetová debata k tomuto pořadu ukázala, že jde poměrně o rozšířený problém.
Zasklení | Kování Siegenia | Plastové profily | Hliníkové profily | Kde nás najdete |
Nechte si vypracovat kalkulaci poptávky bez závazků. Vyplňte jednoduchý online formulář a my se Vám ozveme s vyhotovenou orientační cenou zakázky.