50 let kvality a bezpečnosti

Technické a společenské změny v oblasti oken a fasád

Článek je výtahem prezentace z konference Rosenheim Window & Facade 2016 a je otištěn se souhlasem společnosti ift Rosenheim GmbH.

50 let je více než aktivní pracovní život člověka. Za 50 let se změní nejen automobily, zábavní technologie nebo komunikační prostředky, ale i stavby. Okna, fasády, a zejména skla se vyvinula do technologicky vyspělých produktů. Institut für Fenstertechnik (rovněž známý pod názvem ift Rosenheim), jenž byl založen v roce 1966, k tomuto vývoji velkou měrou přispěl prostřednictvím řady svých výzkumných projektů ve spolupráci s výrobci i se státními úřady. Nejenže byly vynalezeny nebo optimalizovány nové materiály a návrhy, ale často byly vyvinuty také nové metody měření a testování, které předtím nebyly k dispozici. Po celou dobu naší existence se zaměřujeme na zlepšování kvality, bezpečnosti a funkčnosti výrobků, ale i na jejich estetickou a praktickou stránku.

Zkušenosti ukazují, že hlavní trendy, jako jsou bezpečnost a energetická účinnost, se mění jen velmi málo a zůstávají platné dodnes. Ustanovení právních předpisů, jako jsou například předpisy upravující problematiku energetických úspor, mohou tento vývoj významnou měrou podpořit a urychlit. V případě oken tento stav vedl k tomu, že německé výrobky představují světovou technickou špičku. Nyní je zapotřebí podívat se vpřed a včas určit a pokud možno i ovlivnit budoucí trendy. Mezi ně patří další digitalizace a automatizace, nové materiály s využitím nanotechnologií a biotechnologií, internet věcí, či udržitelnost s ohledem na lidské zdraví a na ubývající zdroje surovin.

Cílem této publikace je představit základní technické a strukturní vazby, které lze uplatnit na dnešní i budoucí návrhy – doufáme, že pro vás bude zajímavá!


Obrázek 1: Okna minulosti - přítomnosti - budoucnosti (2. obrázek zprava - FH Dortmund, obrázek vpravo - LC okno, foto: Merck, autor: Eva Speith)

► Úvod
Během těchto 50 let proběhlo nebo bylo zahájeno mnoho vývojových projektů, jež segment oken ovlivnily a posunuly vpřed. Zkušenosti ukazují, že hlavní trendy, jako jsou bezpečnost a energetická účinnost, se mění jen velmi málo a zůstávají platné dodnes. Ve společnosti a v oblasti technického vývoje vznikají však i trendy nové. Ty je zapotřebí rozpoznat a využít příležitosti, které nabízejí. Pojďte si spolu s námi shrnout témata minulosti a seznámit se s výzvami pro budoucnost.

► Pohled zpět do doby založení institutu
Fáze rekonstrukce Spolkové republiky Německo se v roce 1966 blížila ke svému závěru a právě v té době byl založen Institut für Fenstertechnik e.V. Tato doba byla charakterizována potřebou naplnění množstevní poptávky pro bytovou výstavbu.

Obrázek 2: Začátky - u vchodu do první výzkumné "budovy": vedoucí pro stavby Erich Seifert a Josef Schmid se skupinou studentů - živá venkovní přednáška.

Založení Institutu für Fenstertechnik e.V. (ift Rosenheim) v roce 1966 tedy nebylo náhodné. Stávající technologie oken vycházela z tradičních znalostí a zkušeností, přičemž hlavní důraz byl kladen na jejich efektivní masovou výrobu.

V té době však již existovaly technické předpisy, které definovaly charakteristické hodnoty různých typů oken. Například norma DIN 4701 z ledna 1959 již obsahovala tabulky s funkčními hodnotami pro výpočet tepelných vlastností, mezi které patřila například tabulka 3 „Prostup tepla pro okna a dveře“ nebo tabulka 4a „Propustnost spár na m délky u oken a dveří při kvalitním provedení a normálních rozměrech spáry“. Co se však míní výrazem „kvalitní provedení“? Tyto mezery se pro ift Rosenheim staly první výzvou. Bylo zapotřebí stanovit požadavky na plánované použití. Doklady o splnění klasifikace musely být předloženy ve formě tabulek nebo testů s vynaložením přiměřeného úsilí. Potvrzení o vlastnostech sériových výrobků musela být zajištěna na základě statistických kontrol jakosti.

Tyto původní úkoly ift Rosenheim jsou dnes důležitější než kdykoliv v minulosti. Dnes se nacházíme v další fázi růstu stavebnictví. Poptávka po bydlení je vysoká a rychlé stavební práce vedou k maximálnímu využití kapacit výrobních závodů. Toto dynamické období je charakterizováno diskusemi o úspoře nákladů a o méně přísných požadavcích, ale také o vývoji nových efektivních metod výstavby. Zkušenosti však ukazují, že nárůst poptávky obvykle vede k poklesu kvality komponent. Diskuse o kvalitě, reklamace vad atd. se objevují s několikaročním zpožděním. Aby se předešlo nepříjemnému probuzení, je zejména dnes důležité udržet technologii oken na vysoké úrovni kvality.

V mnoha částech světa navíc postupuje urbanizace a s ní nabývají na významu nové koncepty urbanistického rozvoje a nepřímo i nové koncepty stavebních komponent. V tomto procesu jsou neustále přehodnocovány otázky ochrany životního prostředí a trvalé udržitelnosti atd., a nelze je opomíjet ani v oblasti oken a fasád. Výzvy, které před námi stojí, se zcela jistě samy nezmenší.

► Na začátku bylo dřevěné okno
Nízká kvalita zejména dřevěných oken představovala pro ift Rosenheim jeden z důležitých výchozích problémů. „Životnost okna jako stavebního prvku je obecně definována změnami v architektuře. Přirozené stárnutí hraje v tomto procesu nevýznamnou roli.“ Při popisu problémů v první výzkumné zprávě ift byla na základě zkušeností uváděna životnost až 100 let. V nadcházejících letech však bylo stále častěji hlášeno předčasné stárnutí v důsledku napadení dřeva škodlivými houbami. Úkolem zadaných studií bylo zjistit příčiny stále častějšího pronikání vlhkosti a výsledného rozpadu dřeva. Cílem bylo definovat nové směrnice pro výrobu, jež by bylo možné přizpůsobit tehdejším způsobům výroby.

Tento proces zahrnoval následující témata:

• stanovení nosných průřezů,
• vodotěsnost,
• stanovení skupin pro lepení,
• zasklení (montáž skla do rámu),
• tepelná zátěž v důsledku barevných povlaků.

Jako příčina vysoké akumulace vlhkosti byly jednoznačně určeny problémy v oblasti konstrukčního a technického provedení (pronikání vlhkosti např. zasklením, napojením ve stěně či exponovanými lepenými spoji) a také nadměrné požadavky na materiály či stavebně-fyzikální vady. Dodatečné testy navíc poukázaly na vliv provedení stavebních prací, typu a směru instalace. Dále byla stanovena jednoznačná návaznost na použitý nátěrový systém. Zajímavostí je již tehdy rezolutně vyslovené přání: „Výzkumný institut si stanovil za cíl připravit komplexní DIN normu pro okna …“.

Jako praktický výsledek výzkumných projektů dokázal ift Rosenheim již v roce 1969 poskytnout celému odvětví potřebné základní znalosti ve formě různých tabulek a dalších informací:

• tabulku pro stanovení nezbytných momentů setrvačnosti pro dřevo,
• tabulku pro stanovení průřezů sloupků a příčníků oken,
• tabulku pro stanovení skupin zatížení pro potřeby vodotěsnosti,
• tabulku „Doporučené maximální rozměry křídla pro zajištění vodotěsnosti v závislosti na skupině zatížení"
• tabulku pro stanovení skupin zatížení pro zasklení,
• doporučení pro zadávací dokumentaci výběrových řízení na dřevěná okna.

Obrázek 3: Tabulky pro stanovení skupin zatížení pro zasklení oken, skupin zatížení pro vodotěsnost a doporučených maximálních rozměrů okenních křídel v závislosti na skupině zatížení.
 

Většina z těchto dokumentů, jež byly ve stavební praxi užitečné, byla dále rozvinuta a dodnes se řadí mezi základní požadavky na návrh a výrobu funkčních oken. Německé normy DIN 68121-1 a -2 zveřejněné v roce 1973 vznikly téměř výhradně na základě výše popsaných výzkumných prací. Mnohé obrázky, tabulky a diagramy byly převzaty v nezměněné podobě. Další směrnice týkající se vrstvení, povrchových úprav, detailů zasklení atd. položily základ pro dodnes platné zásady pro návrh oken, jež je možné kromě dřevěných oken použít na všechny ostatní konstrukce a materiály rámů.

Výrobci oken tyto návody pro návrh uvítali: od té doby je zřetelné zlepšování kvality výroby i technických charakteristik výrobků.

Až v 90. letech minulého století se situace změnila. V roce 1993 byla publikována revidovaná verze DIN 68121. Vzhledem ke kombinaci

• stále vyšších požadavků na technologii staveb, tepelnou izolaci, vzduchotěsnost, zkracování doby výstavby či vysoké zatížení vlhkostí během stavby,
• opuštění robustních tvrdých tropických dřev a jejich náhrada méně vhodnými místními druhy dřeva,
• neochoty majitelů staveb provádět v důsledku změny dřeva častější nátěry,
• u čistě dřevěných oken složitých architektonických řešení viditelných arkýřů, zimních zahrad atd.,
• individuálních změn a dalšího vývoje standardizovaných detailů, ale také vzhledem ke
• úbytku specialistů na dřevěná okna v důsledku jejich stárnutí

se začalo objevovat stále více vad, které vedly k trvalé ztrátě podílu dřevěných oken na trhu (obrázek 4). Všechna dřevěná okna navíc vypadala téměř totožně: přísná standardizace oproti jiným materiálům rámů se stala nevýhodou.





















Obrázek 4: Konflikty při použití čistě dřevěných oken.

V roce 2016 se ve výběrových řízeních při popisu dřevěných oken stále uvádí „IV 68 dle DIN 68121“. Z více než 40 let starých zásad zůstávají dnes relevantní pouze obecně platné detaily, jako jsou sklon odvodnění, zaoblení hran, geometrie okapnic atd.

Evropské třídy a výkonnostní charakteristiky v souladu s EN 14351-1 byly nahrazeny skupinami zatížení, diagramy typových rozměrů atd. Dnes se DIN 68800 vztahuje i na moderní dřevěná okna a, kromě návrhu a konstrukční ochrany, vyžaduje rovněž přiměřenou chemickou ochranu dřeva. Silné chemické látky samy o sobě nepotvrdily svou účinnost. Zvláštní pozornost je zapotřebí věnovat ochraně před modrými skvrnami a rohům rámů, které jsou vystaveny zvýšenému ohrožení.

Nejvyšší prioritou za posledních 20 let byla tepelná optimalizace dřevěných oken. Souběžně s tím bylo upraveno konstrukční řešení míst, jež jsou nejvíce ohrožena kondenzací. Trh si žádá moderní dřevěná okna s nejmodernějšími funkčními vlastnostmi, jak jsou uvedeny na obrázku 5.


















Obrázek 5: Současná moderní dřevěná okna

Vývojové trendy v posledních letech zahrnují stanovenou základní ventilaci, minimální tepelné ztráty, tepelněizolační vlastnosti v letním období, bezpečnostní funkce (odolnost proti vloupání, ale také bezpečnost použití) a dále pohodlnou obsluhu. Všechny současné vývojové trendy (obrázek 6) ukazují, že flexibilní použití materiálu u dřevěných oken výrazně pokročilo. Jeho odolnost v kombinaci s nízkými nároky na údržbu a servis vždy patřily mezi nejdůležitější argumenty stojící za jeho tržním úspěchem.

Trend se odklání od čistě dřevěných oken směrem k dřevěným/kovovým oknům, novým druhům zasklení s integrovanými okenními křídly (obrázek 7) a k integrovaným stínicím systémům u zdvojených oken. Zároveň je zapotřebí řešit problémy související s prevencí kondenzace u vícevrstvých konfigurací.

Po mnoha letech poklesu si dřevěná okna opět nárokují silný tržní podíl: zákazníci požadující elegantní vzhled, přírodní výrobky a (dražší) kvalitu. Ostatní materiály se musí mít na pozoru, aby se vyhnuly stejné pasti. I zde je kladen maximální důraz na odolnost a způsobilost k použití. Odolnost nátěrů, materiálů, riziko deformací atd. platí pro všechna okna.

Obrázek 6: Zdvojené konfigurace dřevěných oken; šipky znázorňují trendy v realizaci/rozšíření za posledních několik let

Obrázek 7: Koncepce integrovaného okna (výrazně zjednodušené schéma bez řešení relevantních detailů)

► Tepelná izolace jako hybná síla
Vývoj v ift Rosenheim byl vždy spojen s děním na světové scéně. 70. léta minulého století byla poznamenána ropným embargem zemí OPEC, jež na podzim roku 1973 vyústilo v historicky nejvážnější ropnou krizi. 9. listopadu 1973 přijala Spolková vláda zákon o energetické bezpečnosti, jenž stanovil opatření pro úspory energie v případech nouze. To nastartovalo vývoj v oblasti tepelných izolací.

Poměr plochy oken k celkové ploše fasády postupně narůstal. Od 70. let nebyly výjimečné ani poměry přesahující 50 %. To mělo kromě dalších konstrukčních záležitostí i významný vliv na tepelnou bilanci budov. Vzhledem k tomu, že topný olej byl do té doby relativně levný, jakékoliv návrhy na úspory energie prakticky nestály za zmínku. Náhlý nárůst ceny topného oleje o 300 i více procent v důsledku ropné krize vnesl do výchozích podmínek drastickou změnu a vyžádal si rychlou akci.
                                        


Obrázek 8: Hans Hartmann, dlouholetý vedoucí týmu zabývajícího se v ift Rosenheim tepelnými izolacemi, u zařízení vlastní konstrukce pro měření hodnoty k (70. léta)

 

Obrázek 9: Samolepka "Šetřím energii" vydávaná v 80. letech Spolkovým ministerstvem hospodářství



 

 

 

V rámci výzkumného projektu „Snižování spotřeby energie u obytných budov“ byl ift Rosenheim pověřen studiem sekce „okna“ a podsekce „stěny – okna“ (napojení okna a stěny). Cílem projektu bylo analyzovat faktory ovlivňující spotřebu energie v bytech. Po určení teoretických zásad se výzkum budov z let 1951 až 1974 zaměřil na stanovení opatření pro snížení spotřeby energie.

Výzkumná zpráva zveřejněná v roce 1974 odlišovala dvě oblasti, jež spotřebu energie ovlivňovaly:

• faktory, jež je možné přímo ovlivnit konstrukčním řešením a výpočty;
• faktory, jež je možné ovlivnit především kvalitou výroby a řemeslného provedení.

 

Pozornost byla věnována komplexním testům propustnosti okenních spár. Naměřené hodnoty prokázaly velké nespojité odchylky mezi rokem výroby a úrovní propustnosti spár. Za hlavní příčiny byly označeny konstrukční řešení a kvalita testovaných oken. Velká množství vzduchu pronikala také rozhraním mezi oknem a stěnou. Bylo zřejmé, že je zapotřebí připravit opatření, jež by bylo možné rychle realizovat, a to i u starších budov.

Znalosti získané v průběhu studie umožnily přijetí praktických opatření ke zlepšení kvality oken a pro definování parametrů jejich jakosti.

Pouze o málo později představil ift Rosenheim ve výzkumném projektu „Okna pro modernizaci starých budov“ seznam opatření (obrázek 10), která usnadňovala rozhodování o tom, která opatření jsou možná, technicky správná, a tudíž ekonomicky realizovatelná.

Obrázek 10: Opatření pro okna určená k modernizaci starých budov
 

V roce 1977 získaly všechny informace o úsporách energie v budovách zákonnou formu díky prvnímu nařízení o tepelných izolacích. Poprvé bylo vyžadováno dvojité zasklení a utěsnění funkční spáry mezi okenním křídlem a rámem. To byl začátek dalšího rychlého rozvoje technologie oken, a to jak v oblasti konstrukce, tak v oblasti výroby. Další detaily zahrnovaly:

• návrh spáry s těsněními / návrh těsnění/plochých těsnění a odvodnění,
• další vývoj souvisejícího kování,
• použití izolačních skel,
• systémy zasklení pro izolační skla (blokování, těsnění, návrh spáry atd.),
• kovové profily s přerušeným tepelným mostem,
• zařízení pro větrání určená pro použití na oknech a fasádách atd.

 

Vzhledem k efektivní výrobě a dobrým vlastnostem materiálu se rychle prosadila okna z PVC. Rozsáhlé renovace obytných budov s využitím oken stejného typu byly při použití rámů z tohoto materiálu velmi praktické. Vzhledem k nárůstu počtu konstrukčních detailů a jejich složitosti se správná výroba a montáž staly stále významnějším faktorem. Příslušné řízení jakosti se stalo nezbytným.

Jako významná příčina škod bylo identifikováno pronikání vody napojením mezi oknem a stěnou. Vzhledem k tomu, že pláště budov nebyly dosud utěsněné, nebyla ještě otázka vnitřního těsnění kvůli vnitřní vlhkosti relevantní. Doporučení ohledně těsnosti se týkaly pouze vnější vodotěsnosti.


Obrázek 11: Návrh napojení mezi oknem a stěnou

Dnes většina oken v Německu slouží pro modernizaci starých budov. Zvyšování energetické účinnosti, bezpečnosti a praktičnosti patří při rozhodování o montáži nových oken mezi rozhodující faktory.

Existuje řada předpisů pro technickou realizaci, které byly zavedeny do stavební legislativy. Mezi ně patří DIN 4108 (tepelné izolace), DIN 4109 (zvukové izolace), německý zákon o úsporách energie (EnEV) a DIN 1946-6 (větrání). To znamená, že téměř všechny požadavky na instalaci, plánování koncepce větrání atd. jsou povinné. V praxi se ukazuje, že tyto požadavky nelze u starých budov téměř nikdy zcela splnit bez dodatečných stavebních zásahů. Často tak nejsou realizována všechna potřebná opatření pro prevenci tepelných mostů, zřízení systému větrání atd. Renovační práce jsou v takových případech neúplné, a stavba je v důsledku toho náchylná ke kondenzaci a k problémům s tvorbou plísní (vzájemné vztahy jsou znázorněny na obrázku 12).

                    Obrázek 12: Vliv nových těsných oken na jinak nerenovované budovy

Jediným významným argumentem pro výměnu oken je domněle pouze úspora energie. Skutečné rozhodování ve prospěch výměny by však mělo vycházet ze snahy odstranit vady a nedostatky starých oken:

• viditelné vady oken,
• vady spojené s používáním,
• nízkou úroveň bezpečnosti a pohodlí,
• častou údržbu, péči a servis.

 

Pokud nová okna nesplní skutečné důvody pro modernizaci, může se stát, že se velmi brzy objeví stížnosti a zákazníci nebudou s výsledkem spokojeni. Vlastnosti, jako jsou snadné použití, zvuková izolace atd., uživatelé samozřejmě přímo vnímají. Totéž platí i pro vady vzniklé neodborným provedením. Na druhé straně, úspory energie lze identifikovat pouze nepřímo a s určitým prodlením. Přesto se řada doporučení ohledně modernizace stále zaměřuje pouze na úspory energie. Navíc se stává, že samotná okna v praxi často neodpovídají přislíbeným třídám. Nedodržení dělení a rozměrů, materiálů a technologie kování nadále neumožňují zařazení do původních tříd např. s ohledem na odolnost proti vloupání – celý základ rozhodnutí o modernizaci tak „stojí na vodě“ a má za následek oprávněně rozzlobené zákazníky.

► Změna konstrukčního řešení
Se zavedením prvního nařízení o tepelných izolacích započala kritická fáze pro okenní profily vyrobené z kovu. Až do tohoto okamžiku bylo jednoduché zasklení a kovové profily „tepelně dobře vyvážené“, tj. ze současného pohledu stejně špatné. S ústupem jednoduchých skel se souvislé kovové profily staly slabým článkem. Byla vyvinuta celá řada konstrukčních řešení, jejichž cílem bylo přerušení, a tedy snížení vlivu tepelného mostu (obrázek 13).


             Obrázek 13: Přehled a příklady kompozitních systémů z 80. let

Z hlediska tepelného chování profilu se výzkumné úsilí ift soustředilo nejprve na stanovení teplot vnitřních povrchů. Konstrukce musela být navržena tak, aby na profilech nedocházelo k žádné kondenzaci. Bylo zapotřebí stanovit parametr, který by přesněji popsal tepelnou účinnost prvku pro přerušení tepelného mostu.

Navíc neexistovaly žádné všeobecně platné zásady pro hodnocení mechanické pevnosti prvku pro přerušení tepelného mostu. Skupina výrobců proto ift pověřila vytvořením potřebné dokumentace. Vyžadovány přitom byly jak praktické testy, tak matematické výpočty, aby bylo možné s vynaložením přiměřeného úsilí vytvořit podklady vyžadované příslušnými předpisy.

Na prostup tepla k_R (dnes U_f) rámy mají významný vliv:

• vzdálenost mezi kovovými profily,
• materiál prvku použitého pro přerušení tepelného mostu,
• šířka prvku použitého pro přerušení tepelného mostu
• šířka čela profilu.

Chování v závislosti na mechanických a teplotních vlivech je popsáno ve výzkumné zprávě „Untersuchung über das mechanische Verhalten von wärmegedämmten Aluminium-Verbundprofilen“ (Zkoumání mechanického chování tepelně izolovaných hliníkových kompozitových profilů) zveřejněné v roce 1979. Důkaz o stabilitě profilu a vhodnosti pro použití nevychází z teorie elasticity, ale z elastického prvku spojujícího jednotlivé profily. Aby bylo možné stanovit vyžadované parametry, byly pomocí nově vyvinutého zkušebního zařízení provedeny ohybové zkoušky profilů o délce až 3 100 mm s maximálním zkušebním namáháním 100 kN (obrázek 14).



Obrázek 14: Hliníkový okenní profil - upevnění na zkušebním zařízení pro ohybové zkoušky velkých délek

Bylo prokázáno, že s ohledem na teorii elastického spojení lze u prvků pod zatížením dosáhnout požadovaného ověření deformačních a napěťových charakteristik. V rámci dalších projektů byla vypracována celá řada doporučení. Kritéria vztahující se na systém i profil byla prokázána jako účinná.

Z různých řešení (obrázek 1) se jako obzvláště úspěšné ukázalo válcované/rýhované napojení hliníkových profilů a tepelných bariér. Materiály použité pro tepelnou bariéru byly/jsou:

• PVC
  nadále se nepoužívá, nahrazeno PA
• PA 6.6 GF 25, polyamid 6.6 s 25 % skelných vláken,
  nejrozšířenější, dobře známý materiál; podle DIN 4102 může být použit jako B2 (normálně hořlavý) pro tloušťky ≥ 1 mm;
• PPO/PA (také PPE/PA) směs polyfenyloxidu-polyamidu (polyfenyléter)
  stále častěji používaný, vyžaduje zkoušky dle EN 14024 a zkoušku hořlavosti dle DIN 4102 B2 nebo EN 13501-1 E, v obou případech s nejméně příznivou geometrií;

ABS (Akrylonitrilbutadienstyrenový kopolymer)
Není schopen odolávat vysokým teplotám, vyžaduje zkoušky dle EN 14024 a zkoušku hořlavosti dle DIN 4102 B2 nebo EN 13501-1 E, v obou případech s nejméně příznivou geometrií.

Důležité konstrukční požadavky polotovarů, jež jsou dnes známy jako kovoplastové kompozitní profily, zahrnují stabilitu (včetně stability při záporných teplotách a při teplotách do 80°C), podpůrný vliv na kompozitní konstrukci a výsledné malé deformace.

Stabilita je vyžadována zákonem. Byla do Seznamu stavebních výrobků začleněna v roce 1997, a to na základě směrnic Deutsches Institut für Bautechnik (DIBt - Německého institutu pro výstavbu) týkajících se prokazování stability kovoplastových kompozitních profilů. Požadavek na stabilitu bude zahrnut také do nového Verwaltungsvorschrift technische Baubestimmungen (VV TB - správní nařízení týkající se technických požadavků na budovy) na konferenci ministrů stavebnictví. Shoda je potvrzována národními zkušebními certifikáty, prohlášení o shodě pak vydává příslušný výrobce (ÜH), přičemž v něm nesmí být prováděny žádné změny. V průběhu testů je simulováno smykové a příčné tažné namáhání v širokém rozmezí teplotních podmínek. Zkoušky stability dávají smysl pouze u hlavních konstrukčních prvků, profily křídel není podle německého stavebního zákona zapotřebí testovat; testují se pouze svislé a příčné prvky integrované do fasádních panelů > 9 m².




Obrázek 15: Odlišné kompozitní chování u kovoplastových kompozitních profilů
(a) ideální rigidní spojení prvků
(b) elastické spojení prvků
(c) volné spojení prvků s ohledem na smykové namáhání

 

V případě průhybu musí být dodrženy maximální přípustné hodnoty průhybu:

• u izolačních skel: průhyb ≤ 15 mm v oblasti okrajových těsnění v souladu s DIN 18008-2,
• u fasád v souladu s EN 13830, část 4: limit průhybu 1/200, tj. 15 mm,
• nepřímo prostřednictvím vyžadované tloušťky konstrukcí oken nebo fasády.

Tento systém ověřování a měření usnadnil nakládání s kovoplastovými kompozitními profily. Zejména v případě skel velkých rozměrů (u komerčních staveb) bylo možné dosáhnout adekvátních hodnot U_W i přesto, že hodnoty U_f stále nebyly příliš dobré. Motivaci ke změně způsobu přerušení tepelného mostu přinesl zákon EnEV, přiblížení k požadavkům na úroveň pasivních staveb plus norma EN 10077, jež nahradila DIN 4108-4. V 90. letech měla hliníková okna (standardní rozměr 1,23 x 1,48 m²) hodnotu U_W 2,2 W/(m²·K), zatímco dnešní technologie profilů umožňují dosažení hodnoty 1,3 W/(m²·K) (při stejné hodnotě U_g 1,1 W/(m²·K)). Typická opatření pro optimalizaci (obrázek 16) jsou:

• vylepšení sítě profilů pomocí tenčích stěn a komor,
• síť profilů pro rozdělení dutiny, a tedy pro snížení konvekce,
• větší vzdálenost profilů,
• izolační materiál v dutině,
• materiály sítě s nižší tepelnou vodivostí,
• optimalizace šířky čelní stěny,
• nízkoemisní nátěry v dutině kovového profilu,
• snížení tloušťky hliníkové stěny.

          Obrázek 16: Příklady tepelně optimalizovaných kovoplastových kompozitních profilů; vlevo: vylepšená síť profilu s komorami uprostřed: vylepšená síť profilu s izolační výplní vpravo: dutina rozdělená sítí

Tepelná optimalizace znamená nutnost znovu se zabývat otázkami mechaniky, neboť sítě jsou stále slabší a jsou použity materiály s nízkou tepelnou vodivostí.

A) Stabilita
Proměnnou související s bezpečností je příčná pevnost spoje v tahu, tj. síla působící kolmo na povrch profilu, kterou je profil schopen absorbovat. Je-li pevnost spoje příliš nízká, než aby odolala vlivu silného větru, mohlo by dojít k porušení oddělovacího prvku, v důsledku čehož by zasklení nemělo žádnou oporu. Legislativa tudíž jako minimální limitní hodnotu vyžaduje > 20 N/mm délky profilu. To platí i při zvýšené teplotě do 80°C. Tyto požadavky byly poprvé formulovány ve směrnici, kterou vydal Institut für Bautechnik (Německý institut pro technologii staveb - IfBt, dnes DIBt), a to na základě výzkumného projektu ift.

B) Vhodnost k použití
Plastová síť je v důsledku zatížení sklem, externích teplot a negativního tlaku větru neustále namáhána. Pokud se plast začne v důsledku tohoto konstantního namáhání deformovat, zvýší se riziko, že těsnění kolem zasklení začne propouštět vodu. Směrnice tuto skutečnost rovněž bere v potaz, když vyžaduje pod vlivem trvalého zatížení Dh £ 1 mm.

Podobné požadavky byly zároveň stanoveny i ve Francii, a to ve směrnici UEAtc. V roce 2005 byla zveřejněna Evropská norma EN 14024, která harmonizuje národní požadavky.

Zajišťování jakosti se řídí Seznamem stavebních výrobků (v budoucnu VV TB) pro Ü-značku (značka shody) na základě testování a kontroly výroby spoje, a dále požadavky Gütegemeinschaft Fenster und Haustüren e.V. v RAL-GZ 695.

Stávající norma pro kovové profily s přerušeným tepelným mostem umožňuje dosažení shody s požadavky Německého zákona o úsporách energie (EnEV). Nové výzvy u stále lépe izolovaných profilů představuje bimetalový jev. Tento problém je možné odstranit pružnými spoji a reflexními povlaky snižujícími povrchové teploty. Principy pro kovoplastové kompozitní profily jsou v současnosti velmi aktuální, neboť v řadě oblastí na světě se profily s přerušeným tepelným mostem stále ještě nepoužívají - to platí zejména pro rychle rostoucí asijské trhy. Stoupající nároky na energetické úspory, bezpečnost a tepelný komfort definované pro řadu ambiciózních stavebních projektů na celém světě vedou k vývoji nových profilů.

► Zajištění nerušeného výhledu
Po desetiletí určovala vzhled fasád staveb dřevěná okna s příčkami, malými skleněnými panely a úzkými rámy. Standardem byl systém tvořený sklem, rámem a viditelným kytem. Architektura 60. let minulého století s velkými křídly přinesla dosud neznámé závady do té doby používaného systému zasklení. Nadměrně namáhaný kyt a praskliny ve dřevě nebo ve skle umožnily pronikání vody do struktury dřeva. Výsledkem byl růst plísní a hniloba dřeva.

Konstrukční změny vedly k systémům zasklení charakterizovaným vnější zasklívací lištou, vnitřní nosnou podložkou a plastickými tmely. V roce 1967 byly položeny základy pro výběr systému zasklení s využitím „Tabelle zur Ermittlung der Beanspruchungsgruppen zur Verglasung von Fenstern; Holzfenster“ (tabulky pro určení skupin zatížení pro zasklení oken: dřevěná okna“). V 80. letech byla tabulka revidována s ohledem na jiné materiály rámů a začleněna do norem DIN.

Obrázek 17: Vývojové fáze zasklení. Zleva: jednoduché sklo s obnaženým kytem, jednoduché sklo s vnitřní vrstvou kytu, izolační sklo s plastickým tmelem, izolační sklo s vnějším elastickým těsněním ve vyplněné drážce, izolační sklo bez těsnění v drážce a s elastickým těsněním na obou stranách

Snahy o úsporu energie si vyžádaly použití izolačních skel (IGU). V 70. letech však narostl počet vad těchto skel v důsledku tvorby kondenzace uvnitř dutiny. Nejrozšířenější typ skel pro všechny materiály rámů byl charakterizován drážkou zcela vyplněnou plastickým tmelem. Ačkoliv použití elastických tmelů pro těsnění skel významně zlepšilo chování s ohledem na vnější povětrnostní vlivy, základní problém nevyřešilo.

Časté závady izolačních skel po relativně krátké době provozu působily vrásky developerům, architektům i výrobcům těchto skel. Tvorba kondenzace v dutině totiž neměla žádný zřejmý důvod. Spolkové ministerstvo pro regionální plánování, stavebnictví a rozvoj proto pověřilo ift Rosenheim zkoumáním chování izolačních skel v průběhu stárnutí a prověřením vlivu typu zasklení na toto stárnutí. Výsledky výzkumného projektu vyústily v celou řadu doporučení:

• Je zapotřebí vyhnout se malým panelům s velkými dutinami.
• Delší očekávané životnosti dosahují izolační dvojskla (s vnitřním butylovým těsněním a vnějším těsněním elastickým tmelem).
• Skla je možné instalovat jak s pomocí tmelů v kartuších, tak pomocí prefabrikovaných těsnění, v obou případech bez tmelu v drážce.
• U okrajových těsnění je zapotřebí co nejvíce eliminovat vlhkost instalací utěsněných skel a otevřením nevyplněné drážky směrem ven.
• Doporučuje se systém zajišťování jakosti.

U izolačních skel s lepenými okrajovými spoji lze při dodržení výše uvedených požadavků očekávat životnost 20 až 30 let.

Pro lepení jednotlivých panelů tvořících izolační sklo nebylo stanoveno žádné jedinečné technické řešení. Byly zavedeny obchodní názvy jako „Thermopane“ (pájené okrajové spoje), „Gado“ (svařované okrajové spoje) a „Cudo“ (lepené okrajové spoje). Dnes má největší část izolačních skel dvoudílné okrajové spoje lepené organickými lepidly, distanční rámečky a vysoušecí výplň.

Požadavky na montáž izolačních skel do rámů nedoznaly žádných dalších významných změn. Následující zásady zůstávají všeobecně platné:

• Opora:
• fixace s použitím ustavovacích a distančních prvků v závislosti na typu otvoru; opěrné prvky napříč všemi tabulemi a přenos zatížení prostřednictvím podložky v drážce,
• Přenos sil kolmých na tabuli:
  Adekvátní pevná zasklívací lišta nebo přítlačná deska,
• Těsnost zasklívací drážky:
  utěsnění mezery mezi rámem a sklem pomocí tmelu (bez těsnicí pásky nebo s ní) nebo těsnicího profilu; utěsněné spoje mezi zasklívací lištou a rámem,
• Větrání a odvod vlhkosti:
  Propojené dutiny, otvory na venkovní straně.

Sklo má významný vliv na výkonnostní charakteristiky okna. To znamená, že existuje řada řešení zvláštních požadavků, jejichž platnost přetrvává do současnosti (tabulka 1).





Tabulka 1: Parametry ovlivňující vlastnosti izolačních skel v minulosti a dnes



 

 

 

 

Dlouhou dobu probíhalo snižování ztrát tepla prostupem pouze v oblasti zasklení. První vzduchem vyplněná trojskla byla nahrazena protislunečními skly s povlaky s nízkou hodnotou E a s plynovou výplní. Za důležité faktory pro energetickou účinnost byly prohlášeny hodnota g a prostup světla, a v závislosti na tom došlo k optimalizaci povlaků. Vliv tepelného mostu distančního rámu byl prvotně kompenzován větším překrytím okrajů profilu rámu. Tuto funkci nyní plní tepelně optimalizované systémy s teplým okrajem. Trojskla se opět začala používat u oken pro pasivní domy, nyní se dvěma povlaky s nízkou hodnotou E a s plynovou výplní.

Lepení skel a rámu iniciovalo další vývoj zasklení oken. V návaznosti na úspěšné použití ve strukturálním zasklení fasád (obrázek 18) byla tato technologie přizpůsobena pro okna ve formě strukturálního spoje.

Obrázek 18: In-situ výzkum řady systémů strukturálního zasklení v ift Rosenheim (vlevo: ucelená fasáda nové budovy z roku 1984, uprostřed: zimní zahrada z roku 1997; vpravo: přístřešek na jízdní kola z roku 2007)

Tím je lépe využit vyztužovací účinek skla než u samotné fixace. Přenos zatížení a působících sil z rámů oken do skla rovněž vykazuje výrazně nižší maxima napětí. Stávající techniky lepení jsou (obrázek 19):

• obrubové lepení na různých místech,
• lepení v ploše drážky,
• stupňovité lepení skla.

 

Obrázek 19: Schematické znázornění různých typů spojovacích technik skla (bez stupňovitého lepení skla)

 

 

 

 

 

Důležitým faktorem pro odolnost izolačního skla je chemická kompatibilita s materiály použitými pro lepení, těsnění, utěsnění okrajů a povlaky. Požadavky kladené na skleněné konstrukce jsou stále komplexnější. Stavební projekty s blokovými a/nebo integrovanými okny vedou ke stále větším skleněným plochám. Profil křídla je skrytý za izolací nebo konstrukčními rámy, takže viditelné zůstává pouze sklo. Přechodové rámy (jež jsou již moudře koncipovány jako součást izolačních skel) umožňují jednoduché napojení na okenní systém.

Mezi high-tech aplikace skleněných výrobků patří například moderní mediální fasády, výroba energie pomocí kolektorů atd. Na skleněné povrchy jsou však stále častěji přenášeny i „jednodušší“ vlastnosti stěn místností, zejména problematika zabezpečení, jako jsou bezpečnostní bariéry, ochrana proti vloupání či požární odolnost. Také stínění proti slunci bývá integrováno do celkové konstrukce. Návrh skel v souladu s DIN 18008 nabývá na důležitosti v případech, kdy se jedná o speciální požadavky na vlastnosti skla či na stále tenčí formáty. Pro tyto účely a také pro menší rozměry bude zapotřebí použít revidovanou normu DIN 18008-2.

Fasádní prvky s uzavřenou dutinou a s integrovanými funkčními prvky v mírně větrané dutině tudíž nabývají na významu. Trend směřující k vícevrstvým konstrukcím doplní izolační skla s velkými dutinami, avšak bez plynové výplně, jež jsou prostřednictvím kapilárních trubic nebo jiných zařízení nepřetržitě spojena s okolním tlakem.

Dalším významným tématem pro budoucnost jsou renovace. Zejména u dřevěných oken se v oboru vyčkává na zavedení vakuových skel jako regulovaného stavebního produktu. Tím dojde ke spuštění výměn prvních skel při zachování tohoto stylu, ale s menšími velikostmi a menšími tloušťkami/hmotnostmi. Některé prvotní náznaky jsou již zřejmé, dosud však výrobky pocházejí ze zahraničí a mohou být v Německu používány pouze s individuálním národním schválením nebo na základě certifikace. V této oblasti ift pracuje na koncepcích testování a na prvotních testech.

Zásada, že všechny jednotlivé komponenty musí splňovat stejnou úroveň bezpečnosti, stále platí. Zvláštní pozornost by měla být věnována zejména kování, neboť tyto dvě komponenty společně fungují jako jeden celek, což bylo nutno zohlednit i ve výzkumném projektu.

Zejména tahové zkoušky mají velký význam, a to jak pro řízení výroby v závodě, tak pro účely certifikace. Běžným problémem je zachycení bezpečnostního hříbku v zapadacím plechu. Při provádění tahových zkoušek bylo zjištěno, že předpoklad, že by se bezpečnostní hříbek natáhl o 8 mm, představuje realistickou průměrnou hodnotu. Tato minimální hodnota by proto měla být dodržována i dnes, aby byly zajištěny výkonové parametry kování i samotných oken (obrázek 25).

Obrázek 25: Způsob zachycení bezpečnostního hříbku v zapadacím plechu

Vývoj příslušných zkušebních standardů dokonce vedl k tomu, že bezpečnostní prvky bylo možné zpětně instalovat i na stávající okna a dveře. Dodatečně montované prvky jsou dle DIN 18104-1 charakterizovány jako povrchově montovaná bezpečnostní zařízení. Totéž platí i pro dodatečně montované produkty umístěné v okenní drážce dle DIN 18104-2. Ty nabízejí velmi dobrou úroveň zabezpečení pro okna, jejichž původní konstrukční řešení neobsahovalo žádné prvky zajišťující jejich odolnost proti vloupání. Je vhodné poznamenat, že v důsledku této „niky“ se v posledních letech rozvinul zcela nový trh. I zde však platí, že komponenty by měly být vždy otestovány a certifikovány.

V posledních přibližně 10 letech počty vloupání neustále rostou. Vzrostl však také počet neúspěšných pokusů o vloupání - v současnosti jejich podíl dosahuje 42 %. To znamená, že pachatelé jsou téměř při každém druhém pokusu o vloupání neúspěšní. Hlavní důvod zde spočívá v použití účinných mechanických zabezpečovacích prvků. Zejména komponenty s třídou odolnosti 2 jsou prakticky nerozlišitelné od standardních výrobků.

Použití oken s vysokou tepelnou izolací, jež se zároveň vyznačují odolností proti vloupání, není v zásadě v rozporu. S používáním PVC profilů se však podařilo vytvořit lepší možnosti. V rámci výzkumného projektu „Dřevěná okna 2012“ byl zkoumán vliv na odolnost vůči vloupání. Testům byly podrobeny různé typy rámů a dosažené výsledky byly pozitivní (obrázek 26).



Obrázek 26: Výsledky projektu "Dřevěná okna 2012"

 

V minulosti bylo zasklení v rámu upevněno pomocí konzolí vkládaných do zasklívací drážky na vnitřní straně okna a pomocí šroubovaných zasklívacích lišt.  Bylo prověřováno i lepení skel, v praxi však tato metoda byla považována za poněkud „exotickou“. Důvodem byly významné náklady a obtíže při aplikaci lepidla. U této metody se navíc vyskytly problémy s kompatibilitou okrajových těsnění.

V ift Rosenheim byly provedeny rozsáhlé zkoušky kompatibility obvodového těsnění. Dnes se i používání lepidel stalo téměř standardem. Při použití lepidla dochází k odbourání slabého místa v oblasti dorazu profilu.

V posledních letech se napříč všemi výzkumnými projekty neustále opakuje otázka reprodukovatelnosti manuálního testování. Z těchto prací byly odvozeny myšlenky, jako jsou zkouška kloubovým momentovým klíčem (AHS), použití robotů nebo náhodná zátěžová zkouška. Dosud však žádný proces nebyl schopen nahradit schopnosti a dovednosti pracovníka provádějícího manuální testování - a běžného lupiče. To prokázaly testy provedené v 90. letech ve Skandinávii; bylo zjištěno, že testy odolnosti vůči vloupání byly lépe reprodukovatelné než požární zkoušky. Nicméně, toto téma je stále znovu a znovu diskutováno - v současnosti výborem pracujícím na revizi norem. Důležitou součástí tak zůstává pravidelná výměna znalostí, zkušeností a nápadů mezi testovacími pracovníky. V Evropě k tomuto účelu slouží Fox Club, kde je zastoupena většina významných laboratoří.

Dnes může s využitím příslušné systémové dokumentace téměř každý výrobce na základě licence vyrobit prvky odolné vůči vloupání a předložit potřebné doklady, které tuto odolnost prokážou. Za tímto účelem je však stále zapotřebí absolvovat příslušná školení. Monitorování a certifikace výrobců tak slouží nejen jako doklad o školení, ale také pro zajišťování jakosti; ve většině případů jsou také vyžadována výběrová řízení. Tento monitoring je zároveň nezbytným předpokladem pro to, aby byl daný výrobce zapsán do „Národního policejního registru výrobců“.

► Důležité je, co se skutečně vyrábí
Toto poněkud nejednoznačné prohlášení bývalého kancléře Kohla bylo po řadu let spojováno se stavebními komponentami. V 70. letech začaly diskuse o používání formaldehydů ve vnitřních prostorách, jež vyvrcholily v polovině 80. let. Emise z dřevotřískového nábytku a interiérových dveří v celé zemi narazily na ekologické povědomí, a pořadem dne se staly rozsáhlé diskuse v médiích o významu toho, co bylo považováno za „příspěvek k rakovině“ a „příčinu rakoviny“. Ekologický štítek „Modrý anděl“, jenž byl představen ministrem vnitra v roce 1978, se stal jedním z nejuznávanějších štítků v této oblasti v celém Německu. Současná situace, kdy jsou pro prevenci tvorby plísní používány fungicidní nátěry, či rostoucí počet intolerancí a alergií mezi lidmi vzbuzuje v některých jednotlivcích obavy a přilévá oleje do ohně.

V posledních letech se výzkum v ift Rosenheim soustředil na otázku udržitelnosti a na vliv stavebních komponent na životní prostředí. Výsledkem byla celá řada výzkumných projektů, které se týkaly

• emisí z interiérových dveří a oken vyrobených z různých materiálů
• výluhů ze stavebních komponent
• EPD (Environmentálních prohlášení produktů) pro transparentní stavební komponenty
• koncepce recyklace dřevěných oken

Zároveň s tím se v evropském právním rámci objevily nové trendy, jež z koncepce udržitelnosti učinily významné téma Nařízení o stavebních výrobcích (CPR).

Šíře hodnocení tak vzhledem k otázkám udržitelnosti budov a jejich komponent významně narostla. Výrobek už necharakterizují pouze jednotlivé hodnoty tepelněizolačních vlastností, vzduchotěsnosti atd., ale spíše otázky pokrývající celý jeho životní cyklus.

• spotřeba materiálů (těžba, spotřeba energie pro dopravu...)
• výroba (spotřeba vody, emise CO₂,...)
• používání (údržba, životnost...) a
• zužitkování (demontáž, recyklace...)

jsou v hodnocení životního cyklu detailně posuzovány. Kromě těchto technických vlastností jsou dalším důležitým tématem socio-kulturní faktory. Hodnocení ještě více rozšiřují návrhové aspekty, otázky komfortu (jako jsou tepelný komfort v zimě a v létě) či konvertibilita a dostupnost.

V celosvětovém měřítku existuje rozsáhlá škála programů pro certifikaci udržitelnosti budov. Systémy jako LEED, BREEAM, BNB a DGNB vyžadují od výrobců informace o produktech popisující důležitá kritéria ohledně udržitelnosti napříč celým životním cyklem výrobku. Význam opakovaného použití a recyklace lze dobře ilustrovat například na problému s azbestem, s nímž se potýkají mnohé budovy, nebo na intenzivních diskusích o finální likvidaci stavebních materiálů z jaderných elektráren. Různé dopady na životní prostředí jsou vypočítávány v rámci Environmentálního prohlášení produktu (EPD) v souladu s DIN ISO 14025 a EN 15804. Aby bylo možné vytvořit příslušné EPD, je zapotřebí mít pravidlo produktové kategorie (PCR), jež definuje příslušné hraniční podmínky a postupy pro danou skupinu výrobků. Bohužel - přes významné úspěchy - toto množství různých systémů komplikuje vytvoření jedné certifikace udržitelnosti. Dalším problémem je absence závazných ustanovení týkajících se produktových standardů v rámci PCR.

PCR stanoví obecná pravidla pro přípravu Environmentálních prohlášení produktu (EPD). PCR jsou koncipována jako soubor pravidel nebo příručka. Povinná prohlášení jako součást rámce EPD jsou vyžadována pouze pro výrobu konkrétní položky (používá se označení „cradle to gate“ - tj. od místa výroby k místu, kde výrobek opouští výrobní závod). Zbývající fáze životního cyklu, neboli „gate to grave“ (tj. od vrat výrobního závodu po finální likvidaci) je možné považovat za volitelné. Vzhledem k tomu, že certifikační programy NBB a DGNB vyžadují informace ze všech fází životního cyklu výrobku, je užitečné při vytváření EPD identifikovat všechna nezbytná data. V EPD jsou prohlášení přinejmenším pro ukazatele uvedené v tabulce 3 „povinná“ pro fázi výroby.

Tabulka 3: Ukazatele udržitelnosti

Kromě povinných údajů EPD je možné dobrovolně zveřejnit informace o ekologickém dopadu následných životních cyklů („gate to grave“ - tj. od opuštění výrobního závodu po konečnou likvidaci). Tento přístup by měl být rovněž používán, neboť většinou certifikačních programů jsou definovány informace vyžadované pro budovy, a zejména fáze používání zde má významný vliv.

Při analýze výrobních procesů pro shromažďování potřebných dat bylo prokázáno, že i zde existuje potenciál pro optimalizaci. Snaha o dosažení EPD má tudíž vedlejší účinek v tom, že kromě získání certifikace pro stavební projekty přispívá také k ekonomickému zlepšování.

Okna a dveře obvykle představují menší část obvodového pláště budovy. Kromě analýzy emisí z komponent, jako jsou podlahy, nebo ze stavebních materiálů, jako jsou malířské hmoty, je stále větší pozornost věnována i oknům a dveřím, neboť jsou podezřelé z toho, že jsou příčinou různých zdravotních problémů. Středem pozornosti a diskusí jsou zejména polotěkavé, těkavé a vysoce těkavé organické látky (SVOC, VOC, VVOC), jež mohou mít na lidský organizmus různý vliv. Vzhledem k požadavkům Nařízení o stavebních výrobcích (CPR) musí výrobky se značkou CE kromě dalších výkonnostních charakteristik do budoucna mít také deklaraci o emisích relevantních pro kvalitu vnitřního ovzduší. Na evropské úrovni stanovil technický výbor CEN/TC 351 horizontální zkušební specifikace pro všechny výrobky, na které se CPR vztahuje, jež v nadcházejících letech poslouží jako základ pro implementaci v rámci příslušných produktových norem.

V současnosti dosud neexistuje harmonizovaný celoevropský postup hodnocení emisí ze stavebních produktů. Jednotlivé evropské země však již zavedly své vlastní předpisy a systémy hodnocení, kromě toho existuje také celá řada certifikačních systémů v soukromém sektoru. Ačkoliv implementace těchto požadavků není přímo součástí značení CE, musí být bezprostředně po uvedení výrobků na jednotlivé trhy splněny a implementovány rozhodující národní požadavky.

V rámci výzkumných projektů prováděných ift Rosenheim byly v posledních letech zkoumány a vyhodnocovány také možné emise ze stavebních výrobků, jako jsou okna a interiérové dveře. Cílem tohoto hodnocení bylo vytvořit databázi a definovat postupy tak, aby budoucí změny produktových norem v této oblasti bylo možné připravit smysluplně a v souladu s praktickými aplikacemi.

Na počátku května 2016 byl dokončen výzkumný projekt „Zkoumání výluhů z dřevěných, plastových, kovových a skleněných stavebních prvků za účelem hodnocení jejich vlivu na půdu a podzemní vody“. S ohledem na negativní zkušenosti s externími tepelněizolačními kompozitními systémy (ETICS) se nyní pozornost zaměřuje na komponenty obvodových stěn, a zejména pak na vyluhování škodlivých látek. Cílem výzkumného projektu bylo provést podrobný průzkum výluhů z dřevěných, plastových, kovových a skleněných komponent obvodových plášťů budov. Pro testy prováděné za podmínek přirozených povětrnostních vlivů byl zajištěn reprezentativní výběr prvků oken (obrázek 27). Na dvou místech byly kompletní okenní prvky vyrobené ze dřeva, plastu a hliníku vystaveny povětrnostním vlivům; výsledná dešťová voda zachycená z těchto prvků byla analyzována s ohledem na různé chemické parametry, jako jsou pH, obsah těžkých kovů, stopové prvky, biocidy atd.

Obrázek 27: Okna vystavená přirozeným povětrnostním vlivům

V závislosti na konkrétním výrobku a s využitím jak přírodních povětrnostních podmínek, tak laboratorních testů byla ve výluhu testovaných stavebních komponent i v komponentách samotných zjištěna měřitelná množství látek. Kromě biocidu propikonazolu a fenolového indexu byly koncentrace ve výluhu převážně na úrovni hodnot pozadí nebo pod detekčními prahy analytických laboratoří. Hodnocení vyluhovaných látek s ohledem na případná nebezpečí není možné, neboť v současnosti (stále) nejsou definovány modely hodnocení.

S ohledem na výluhy a emise nebylo možné testované stavební komponenty certifikovat jako 100% bezpečné. Množství nebezpečných látek byla mimořádně nízká, avšak tyto látky byly stále detekovatelné. Diskuse o hodnotících kritériích na evropské úrovni stále probíhá a v tuto chvíli nelze předvídat, zda budou pro okna, dveře a fasády v budoucnu vyžadovány další doklady. Předpokládá se, že i v budoucnu bude zapotřebí další výzkum a optimalizace.

► Okna a fasády v roce 2016: komfortní, úsporné, inteligentní a bezpečné
V posledních letech došlo k obrovskému pokroku ve vývoji technologie oken. Mnohé diskuse o zpřísnění požadavků uvedené v předpisech o energetických úsporách a v dalších předpisech zcela jistě vedly ke zlepšení výrobků. Komplexní a vícedílná okna jsou nyní nepostradatelnou součástí při výstavbě moderních budov.

Společnost v současnosti prochází velmi dynamickou fází vývoje. Níže uvedené hlavní trendy se významnou měrou odrážejí v nových budovách a ve stavebnictví, což platí i pro okna, dveře a fasády:

• urbanizace se soustředěním na bytovou výstavbu, dopravu a infrastrukturu v městských prostředích
• digitalizace výrobků a služeb
• pravidelné ekonomické a politické krize se zvýšeným pocitem nejistoty
• demografické změny, stárnutí populace a nárůst druhů uspořádání bydlení
• vysoká citlivost k problémům souvisejícím s životním prostředím.

S ohledem na toto pozadí se rozšíření hodnocení stavebních komponent s ohledem na obavy týkající se udržitelného rozvoje ukazuje jako opodstatněné. Některé z rozhodujících parametrů používaných během několika posledních dekád, jako jsou například hodnota U nebo součinitel prostupu vzduchu, dnes nemají na nákupní rozhodování spotřebitelů prakticky žádný vliv. To je na jedné straně dáno tím, že i u standardních produktů bylo v případě těchto hodnot dosaženo tak vysoké úrovně, že ještě vyšší úroveň už pro zákazníka nemá žádnou hmatatelnou přidanou hodnotu. „Úspory energie“ navíc byly nahrazeny „energetickou účinností“. Například tepelnou izolaci v létě a v zimě a tepelný komfort (tj. vnitřní klimatické podmínky) lze seskupit do jedné koncepce.

Na druhé straně je dnes pro rozhodování o instalaci nových oken důležitá zejména problematika bezpečnosti, komfortu a pohodlí. Snadné a bezpečné ovládání okenních křídel, zařízení pro větrání a stínění, pohodlné monitorování podmínek pro zavření, snadná možnost průchodu (obrázek 28) atd. vyvažují potřeby starší části společnosti, jež vyžaduje vyšší úroveň bezpečí a ochrany.

Obrázek 28: Výtah ze směrnice ift FE 17/1; Doporučení pro praktickou aplikaci oken při výstavbě s ohledem na věk uživatelů a v pečovatelských zařízeních: popis a hodnocení různých konstrukcí prahů
 

Posunuli jsme se od energetické revoluce k revoluci v oblasti komfortu? Rozšíření elektricky ovládaných zařízení v budovách je usnadněno zejména jejich integrací s chytrými telefony, jež umožňuje intuitivní využití různých cílových a věkových skupin. Tyto technologie jsou pro nové „seniory“ zítřka stejně přirozené jako pro dnešní mladé lidi. To však vyvolává zcela novou diskusi o otázkách bezpečnosti. Například - co „cloud“ dělá s našimi daty? A je možné systémy zamykání zmanipulovat? Jako příklad lze uvést velmi náchylné systémy bezklíčového odemykání v automobilovém průmyslu („bezklíčové nakonec znamená lehkomyslné“), které již ukazují na nutnost přijmout odpovídající kroky. U bezklíčových dveří, které pracují buď na principu elektronického čipu, nebo rozpoznávání otisků prstů dochází ke zpracování těchto signálů uvnitř domu a tato funkce musí být adekvátně chráněna. Jinak bude vloupání pro zloděje s elektronickými dekodéry hračkou. V této oblasti je jednoznačně zapotřebí na vývoji ještě hodně pracovat. Proto byla v ift Rosenheim vytvořena nová divize pro hodnocení bezpečnosti používání, odolnosti proti vloupání a spolehlivosti, jež se zabývá také elektromechanickými pohony a ovládacími prvky.

Výzkumný a vývojový projekt „Elektronika v konstrukci oken“, jenž byl dokončen v roce 2008, se zabýval řadou témat, která jsou dnes důležitější než kdykoliv v minulosti. Proto je důležité si problémy a výsledky tohoto projektu dobře připomenout. Integrace elektroniky do oken, fasád a dveří je komplexní problém. Interakce různých oborů, jako jsou konstrukce oken, elektrotechnika, instalace technických rozvodů atd. vytváří řadu rozhraní a mnoho různých vzájemných závislostí. Řada problémů, jež se týká výhradně oken/dveří/fasád zahrnuje:

• požadavky vycházející ze základních elektrotechnických norem a předpisů
• vedení kabelů buď po povrchu nebo uvnitř daného prvku
• implementace požadavků produktové normy EN 14351-1
• požadavky na elektronické komponenty a jejich použití v plášti budovy
• elektromagnetická kompatibilita oken, dveří a fasád (obrázek 29).

Tyto problémy mohou výrobci, poskytovatelé systémů a dodavatelé řešit tím, že nastaví standardy a implementují své vlastní testování / výzkumy.