Okno (vzdálené?) budoucnosti - Od oken našich dědů k oknům našich vnuků

Text vyjadřuje vizi autora a neprezentuje názor či stanoviska České komory lehkých obvodových plášťů. 
Příspěvek vybírá nejlepší nápady v tisíciletém vývoji oken a nabízí jejich aplikaci s využitím soudobých a budoucích technologií a materiálů.
Pohled na lidské hledání odpovědi na otázku s pouhými čtyřmi písmeny - "okno".  Od kořenů vývoje oken s výhledem do koruny budoucích možností. 

Už samotné slovo a jeho prastarý vývoj definuje podstatu okna, která se nikdy nezměnila. Všechny slovanské jazyky vycházejí z praslovanského slova okъno, které je odvozeno od slova oko – okno je oko domu. Dokonce, i když to tak nezní, i anglické slovo window má stejný původ – ze staroislandštiny wind-auge ‘oko větru’, i prastará angličtina nazývala okno jako ēagduru, doslova ‘oko-dveře’. Ugrofinské jazyky se inspirovaly u Slovanů (finsky akkuna, estonsky aken). Slovenské lidové označení oblok má původ v maďarském ablak, ostatní jazyky jsou ovlivněny latinským fenestra, například rumunské fereastră nebo německé das Fenster. 
Dokonce už v antické a biblické řečtině paráthuros znamená nejen okno, ale i vidět. 
Okno je okem domu, jeho posláním je vidět. Přinést světlo, umožnit vidět. 

Vynálezy, které už tu byly a mohly by se hodit
Člověk vynalezl obrovské množství věcí, mnohé jsme již zapomněli, mnohé si dnes neumíme ani představit. Na první pohled žijeme v nejmodernější a nejvyspělejší době, máme nejdokonalejší techniku. Ovšem sami ztrácíme schopnosti – předáním části vlastního myšlení jiným lidem, později strojům a dnes počítačům, již zítra dosud nekontrolované umělé inteligenci. Invenci svazujeme předpisy, nařízeními, manipulací shora i marketingem. 
Podívejme se, co už tady je a co tady bylo. Proč? Abychom to mohli v novém světě a nových podmínkách znovu využít – pro okno našich vnuků.

Blána v okně
Nejstarším způsobem vytvoření průsvitné plochy okna, která současně chrání před větrem, je blána zvířecího původu. Uzavírání okenních otvorů materiály propouštějícími světlo bylo známo již ve starověkém Řecku, kde byly používány tenké kamenné destičky, olejová plátna nebo vypnuté zvířecí blány.  (Blánu v okně asi nechceme, pojmenujme ji však dnešním jazykem – membrána. 
Soudobý trend zvyšování tepelného odporu oken přidáváním vrstev skel je poměrně málo nápaditý – dvě skla, tři skla, pět skel… a roste hmotnost, cena, nepraktičnost, celé konstrukce jsou složitější. Hledáme cesty ve vakuu, vzácných plynech, snažíme se souvrství utěsnit pomocí moderních hmot, distančních rámečků. 
Jak jinak by vypadalo zasklení, které by bylo tvořeno jedním jediným sklem tvarovaným do potřebného tvaru a velikosti, doplněným na vnitřní interiérové straně několika pevnými průhlednými membránami? Dnes již materiály pro takové využití existují, používají se v jiných oborech. Ani tento nápad není nový a myslím, že jsme se již všichni takovým oknem dívali ven, ve velmi řídké atmosféře, v teplotě pod – 50 °C a v rychlosti nad 800 km/h … z dopravního letadla. 
Ve stejné aplikaci se využívá i prostup vzduchu mezi výplněmi. I když je to u soudobých oken zatím obtížně představitelné, ještě se k této myšlence vrátíme dále v textu. 
Dnešní materiály se od zvířecí blány velmi liší, umožňují dříve neuvěřitelné věci (elektronicky regulované zatmavení například) a stávají se dostupnými. Přesto sklo jako poměrně levný a konstrukčně známý a důvěryhodný materiál bude mít svou hlavní roli i nadále, umožňuje totiž převzít levně a efektivně roli nejen výplně, ale i rámu křídla.
 Zasněme se a představme si okno bez orámování křídel, ze skla tvarovaného s lemem po obvodu, do vzniklého osazení jsou vlepeny membrány s různými vlastnostmi a parametry. Celé křídlo váží méně, než dnešní dvojsklo a má tepelné a zvukové parametry srovnatelné se zasklením se čtyřmi nebo pěti skly a k tomu mnoho funkcí navíc.

Okenní rámy
Myslím, že doba oken vyráběných a dodávaných spolu s rámy, bude končit. Naši předkové přiváželi na stavbu pouze stavebnici rámu, kterou osadili až na místě. A protože osazování oken je svázáno s technologií stavby, budoucnost stavebnictví se týká také oken. Dnes už ani nejvýznamnější stavby nedokážeme postavit bez pomoci pracovníků ze zahraničí. Ale i těch ubývá a jsou čím dál nákladnější. Jak zřetelně ukazují všechna ostatní odvětví průmyslu, i budoucnost stavebnictví směřuje k využití robotů a 3D tiskových technologií.
Novinka v dějinách? Vůbec ne! Stejný problém s nedostatkem kvalifikovaných řemeslníků a času pro realizaci vedl právě k výrobě oken včetně rámů a jejich přímého osazení v době rozvoje panelové výstavby. 
Myslím, že pro využití robotiky a automatizace ve stavbách se obvodový rám okna stane (opět) nedílnou součásti stěny, vznikne současně s ní. Bude zapraven fasádními a interiérovými prvky, odpadne celá problematika osazování oken, těsnění připojovací spáry a hlavně – rám bude z materiálu úplně jiného, než samotné okno – z pevné a špičkově tepelně a zvukově izolující hmoty, vlepené nebo vpěněné přímo do stěnové konstrukce. 

Prefabrikace a optimalizace
Již mnohokrát v minulosti jsme si jako lidstvo poradili v nejsložitějších situacích. Úspěšné řešení nalezené pro jednu krizovou situaci se rychle rozšířilo a v modifikacích vydrželo až do další vážné krize. Jako příklad můžeme uvést lidovou architekturu, kde celá etnika po staletí využívala podobný půdorys, konstrukci, materiály, technická řešení. Oblasti s nedostatkem dřeva dokázaly využívat pro stavbu jakýkoli dostupný materiál, například kámen či hlínu. V dobách, kdy bylo potřebné vybudovat rychle velké množství staveb, přistoupilo se k prefabrikaci a optimalizaci výstavby, včetně normativního technického řešení. A nebyly to jen paneláky – co třeba vojenské pevnosti Josefa II., kolonie pro tovární dělníky, domy a drážní stavby při budování železnic nebo třeba celý Baťův Zlín? Při pohledu na soudobé zaměřování otvorů pro okna by se asi všichni naši předkové rozesmáli. Proč je každý otvor jinak velký? A proč zákazníkovi slibujeme okno větší, než jaké jsme schopni bez statického problému vyrobit? 
Myslím, že se již brzy pokorně vrátíme k rozměrovým řadám, protože nás k tomu BIM, virtuální realita a nedostatek pracovní síly donutí. A nikomu se po okně třeba menším o 1,7 cm stýskat nebude. 
Navíc prefabrikace v budoucnu umožní vyrobit okno nikoli jako samostatný výrobek, ale jako funkční a samostatně fungující modul pro osvětlení, vytápění, klimatizaci…A do stěny ho robot vlepit dokáže.

Okno jako krásné oko
Dělení oken na křídla vzniklo jako tehdy jediné možné řešení. Skleněné výplně musely být umístěny v orámování, které je drželo, kde se dalo dostupnými způsoby upevnit a utěsnit. Vyřešila se tak potřeba zasklení otevírat a zavírat. 
Později jsme chtěli zavírání těsné, bezpečné před zloději, ještě později vzduchotěsné a požadavky se stále dál zvyšují. Orámování skel vzniklo kdysi jako technologická nutnost, z materiálů a technologií minulosti to ani jinak být nemohlo. Ale co technologie dneška? A zítřka? 
Potřebujeme ještě orámování zasklení? 
Dřevo či plast používáme ze dvou důvodů – abychom měli zasklení do čeho vložit a utěsnit; a abychom měli možnost namontovat kování a těsnění. 
Každý den sedáme do aut a vůbec nám klika, pant či plastový rám kolem okna nechybí. Autobusy a vlaky mají zasklení nalepené přímo na kov. Neprůstřelná vitrína na diamanty žádné dřevěné rámečky kolem skel nepotřebuje. 
Podíváme-li se na vývoj mentality a vkusu lidí v posledních desetiletích, nemůžeme přehlédnout, že všechno se výrazně zjednodušuje, kombinují se funkcionality různých věcí do jediné, estetické nároky na zdobnost, členitost a barevnost mizí. Nové domy jsou v odstínech šedé a bílé, dekorace je dána strukturou materiálů, nějaké sošky, malby, fresky či sloupořadí nikdo nevyžaduje. Telefon je lesklá placka, auto hladkého tvaru. Co tak vytvořit okno, které bude tvořit souvislá, na pohled jednolitá plocha bez výčnělků, plastových či dřevěných profilů, bez rámu a třeba i bez vnějšího parapetu? Plocha otvoru bude zároveň zasklená plocha. Bez rámů, poprvé v dějinách bez viditelného členění. Bude jako oko bez brýlí. 

Loučení s kováním
Funkcí kování je držet okenní křídla ve spojení s rámem, otevřená, zavřená, pootevřená… Jenže pokud se vydáme cestou výše uvedenou, kdy křídlo okna bude tvořit pouze tvarované sklo s moderními membránami, je kování nezastupitelné? 
Paradoxně máme vyřešeny možná stovky variant otevírání a upevnění skel, ale u oken staveb se pořád držíme řešení vynalezeného před mnoha staletími, jen původní dřevo jsme více či méně zdařile nahradili jinými materiály. 
Dnešní doba již má k dispozici úplně jiné materiály, které dokáží přenášet potřebné zatížení při požadované životnosti. 
Jestliže si představíme, že již nepotřebujeme pohybovat křídlem těžkým několik desítek kilogramů, ale jedním sklem a s ním spojeným membránovým souvrstvím, můžeme se porozhlédnout po soudobých, případně budoucích možnostech lepení – co třeba lepících páskách, kterými pohyblivé části oken upevníme k sobě navzájem otevíravým způsobem?

Těsnění podle chobotnice
A jak vyřešit vytvoření potřebného těsnění po obvodu křídla? Tady nám pomůže jiný, velice letitý vynález, který mají navíc v rukou výrobci oken denně. Přísavka na sklo. Stačí její velikost zmenšit, vytvořit z ní nebo z mnoha maličkých přísavek pás, který bude nalepen na dotyku skel, vyřešit zavření přítlakem s odvodem vzduchu, vpuštění vzduchu pro otevření – a je to! Inspiraci nám poskytne chapadlo chobotnice, pevnost uzavření bude vyšší než u soudobého nejlepšího kování, těsnost spoje maximální a náklady zanedbatelné. 

Otevírání okna jako největší hádanka
My lidé jsme zvláštní, adorujeme techniku, logiku, praktičnost, a přitom otevíráme celá veliká křídla oken do interiéru. A právě podle techniky, logiky a praktičnosti je to možná nejhorší způsob. 
Okno otevřené do interiéru zabírá místo. Nezdá se, že by měl brzy skončit trend maličkých bytů, protože cena za 1 m2 obytné plochy je astronomická.  A my zabereme i v malém bytě tolik místa kolem oken, jen abychom je mohli otevřít? 
Proč neotevíráme okna ven? Proč je neotáčíme kolem osy vodorovné nebo svislé? Proč s nimi neposunujeme do stran nebo nahoru či dolů, jako to známe z mnoha staveb a dopravních prostředků? 
Osobně si ale nemyslím, že okno úplně bez možnosti otevírání je dobrý nápad. Dokud dokážeme technicky otevírání oken vyřešit, dopřejme si jej. 

Parapety 
Okno je mnohem tenčí než stěna. Když už se okna v minulosti rozšířila (například špaletová okna), byla později nahrazena tenčími konstrukcemi a stěny nám dodatečným zateplováním opět přibraly o mnoho centimetrů. 
V oknech, která si představujeme, bude vnější plášť tvořit pouze sklo. Pouze sklo, které má z používaných běžných materiálů největší odolnost. Nemusí být zapuštěno do stěny z důvodů ochrany materiálu. Pokud bude mít membránové souvrství s vlastnostmi podobnými izolaci stěny, nemusí být zapuštěno kvůli vzniku tepelného mostu. A bude navíc naprosto těsně přilepeno v rámu zabudovaném ve stěně. Pokud bude vyřešena odolnost fasády proti povětrnosti, nepotřebujeme už vnější parapet. Voda nebude mít kam zatékat, nebude žádná spára, žádné místo s tlakovým rozdílem, žádné tmelení, žádné odtokové otvory. Nebude pro ně důvod. 
Vnitřní a ostění parapety naopak budou mít výrazně vyšší účelnost. Budou instalovány současně s oknem jako celá autonomní okenní jednotka. Protože změníme jejich účel z problematického místa na místo v interiéru nejdůležitější. 

Může pro nás okno udělat víc?
Hlavním účelem okna je vidět. Přivést světlo do interiéru. Ale ne vždy, ne v noci. A ne všechno světlo a teplo od ostrého letního slunce. A aby nebylo vždy vidět zvenčí dovnitř. Lidé vynalezli tisíce variant stínění, clonění, záclony a závěsy. Vymysleli nejrůznější způsoby osvětlení interiéru.
Trochu odbočme – jsou i jiné vynálezy, které využíváme – fotovoltaické zdroje, klimatizace, tepelná čerpadla, LED svítidla, ventilátory, parní čističe skel. A jak je využíváme? Uděláme velkou elektrárnu, přivedeme k ní silné kabely, obrovské akumulátory, regulace, stovky metrů kabeláže, počítače, řídící systémy, roury, rozvody, prostupy ve zdech, stupačky…. Musí to tak být? 
Pro alternativní pohled se vraťme stovky let zpět. Energie se spotřebovala tam, kde se vyrobila – vodním, větrným kolem, zvířecím potahem. Vytápělo se lokálně, v každé místnosti zvlášť. Svítilo se málo a jen tam, kde byl přítomen ten, kdo to potřeboval. A tak můžeme pokračovat ve všech aspektech života. Každá obec byla do značné míry soběstačná ve všech aspektech. Právě pro malé zdroje energie je lepší spotřebovat tuto energii přímo na místě výroby. 
Dnes se tomu říká ostrovní systém s dlouhodobou udržitelností a zdá se, že toho nejsme schopni přes veškerou techniku dosáhnout. Tvrdím, že v oblasti bydlení už brzy můžeme být, a to právě díky oknům budoucnosti. 
Představme si okno, které je průhledné, propouští světlo, větrá, cloní, svítí, vytápí nebo chladí interiér a chrání před únikem tepla a hlukem zvenčí. Jsme od něj jen krůček, stačí se podívat na to, co už víme a máme. 
V našem článku už vlastně máme okno, které je lehké, těsné, bez rámu a viditelných křídel. Máme široké vnitřní ostění. A máme okenice!

Okenice – zdroj energie
Nápady zde uvedené z větší části už někde existují a využívají se. Jen je zkusme kombinovat dohromady. Dříve jsme kromě telefonu měli i fotoaparát, hudební přehrávač, fax, počítač. A dnes máme jednu krabičku. Stejně tak se podívejme na okno a jeho možnosti, které jsou na dosah. 
Už velmi dávno vymysleli naši předkové okenice. Jejich funkci při regulaci podmínek v interiéru a zabezpečení objektu není potřebné rozvádět. Pokud se k nim vrátíme, mohou přinést překvapivě mnoho. Spíše než otevíravé budou vodorovně posuvné. Budou nadále sloužit pro stínění, uzavření oken proti vnějšímu nebezpečí, budou zvyšovat tepelný odpor okna a bránit přehřátí interiéru. Už dnes máme aplikace do mobilu, které všechny tyto funkce umí řídit. 
Ale to hlavní, okenice budou především na stěnách, které jsou osluněny. Pokud použijeme estetiku tradiční, budou mít lamely buď otočné, nebo natočené proti slunci. A jejich lamely budou mít fotovoltaické články, a dá se očekávat, že budoucí účinnost bude ještě výrazně vyšší než dnes. 
Pod oknem (v širokém ostění) se tedy nabízí umístit poměrně malou, levnou a nahraditelnou baterii, která přebytečnou energii vyrobenou přes den uloží. Tuto energii je účelné využít přímo v okně a ostění. Podle toho, kolik energie dokážeme okenicemi vyrobit, můžeme dále rozšiřovat možnosti okenní jednotky.

Okno svítící v noci
Pro osvětlení interiéru milujeme rozptýlené denní světlo přicházející oknem. Proč ale oknem nesvítíme v noci? Umístěním LED zdroje do hrany skla vytvoříme rovnoměrně svítící (a zvenčí neprůhlednou) plochu. Intenzitu, barvu a proměnlivost světla můžeme regulovat, současně může okno v obydlených ulicích sloužit jako veřejné osvětlení se snížením světelného smogu. A vychytávky pro regulaci určitě budou v mobilech. A to hlavní – vzhledem k velikosti svítící plochy bude interiér osvětlen rovnoměrněji, bez výrazných stínů a zdravěji.
Osvětlení bude napájeno akumulátorem pod parapetem, nabíjeným okenicí. Kolik kilometrů měděné kabeláže, sekání rozvodů a instalace svítidel se tím při výstavbě ušetří?

Větrání pro zdraví
Okno bude otevíravé, takže přirozené větrání bude zachováno. Kromě toho ale bude vybaveno systémem podporujícím výměnu vzduchu. 
Dnešní systémy nuceného větrání nejsou ani malé, ani jednoduché. Ve spojení s rekuperací se jedná o složitá zařízení. Oč jednodušší by bylo umístit větrání a případně i rekuperaci či klimatizaci přímo do ostění okna? Taková zařízení se již vyvíjejí a po jejich zdokonalení a miniaturizaci budou fungovat jistě dobře. Napájena mohou být z okenic – nejvíce větrat, případně chladit je přece potřebné, když nejvíc svítí slunce. Nebude zapotřebí mít velké jednotky, budou nahrazeny malou jednotkou v ostění více oken. 

Vytápění oknem
Tady se snad dostáváme do říše snění, ale i to je základ pro budoucí vynálezy. Dnešní tepelná čerpadla mají účinnosti ovlivněnou teplotou zdrojového média. A pokud tomu tak bude i v budoucnu, nabízí se možnost využít prostor mezi membránami zasklení a vytvořené dutiny v okenicích k pasivnímu předehřevu vzduchu, který bude následně využit tepelným čerpadlem. Nepředstavujme si však čerpadla dnešní velikosti. Úkolem okna a okenic nebude s rezervou vytápět celý objekt, ale přispět k vytápění té místnosti, v níž je okno umístěno. Tím se výrazně sníží nároky na vytápění celé stavby, protože dní velmi chladných není až tak mnoho, ale podstatnou část topné sezóny je potřeba zvýšit teplotu venkovního vzduchu pro interiér o 5 °C až 15 °C, čemuž může i malý zdroj posílený pasivním ohřevem vzduchu z velké části napomoci. 

Elektronická záclona
Již dnes existují fólie, jejichž zatmavení se reguluje elektronicky. Proč by taková fólie nemohla být součástí membránového souvrství? 
Stejně tak místo pokovení skla lze parametry odrazivosti, pohltlivosti, redukce sálání a další vlastnosti řešit pomocí membrán a předepjatých fólií. 

Okno našich vnuků
Jaké bude? To bude záležet na tom, kde budeme hledat nové cesty, kdy využijeme toho nejlepšího, co už známe. Mohlo by se stát samostatným celkem, který nám do interiéru přinese nejen denní světlo, ale osvětlení v noci, čerstvý vzduch, teplo, stín a usnadní nám výstavbu.

Autor článku: Mgr. Marek Polášek, Ph.D., Výzkumný a vývojový ústav dřevařský v Praze

Článek byl publikován v Ročence ČKLOP 2024. Náhledy všech Ročenek ČKLOP zde.