Bay window neboli arkýřové okno je okenní prostor vyčnívající ven z hlavní stěny budovy do prostoru. Tento historický prvek, v kombinaci s možnostmi velkého prosklení umožňujícího propojení s okolím, se proto stává opět velmi oblíbeným. Článek popisuje možná úskalí jejich realizace na příkladu již dokončené stavby a jejího následného užívání.
Koncepční návrh
Součástí návrhu stavby dvanáctipodlažního bytového domu věžového typu je balkonová deska na ISO-nosníku obkružující každé patro. Na ní jsou celkem na 84 místech umístěna arkýřová okna, díky kterým došlo k vytažení vnitřního prostoru až na samotnou hranu balkonu, prosklené z čelní části v celé ploše fixním oknem. Arkýřová okna jsou vhodná do přímořských oblastí. V podmínkách střední Evropy ale přináší řadu komplikací, které je nutné řešit již během návrhu stavby. Jedním z hlavních úskalí je povrchová teplota stavebních konstrukcí uvnitř budovy, tj. jeden ze základních požadavků z oblasti tepelné ochrany budov, který souvisí i s hygienickými podmínkami.
Vzhledem k tomu, že hlavní tepelněizolační rovina probíhá v úrovni fasády a ISO-nosníků, je nutné v místě arkýřových oken (při zachování ve všech místech stejné pohledové šířky balkonové desky) realizovat vnitřní zateplení v podlaze a ve stropě a to napojit na hliníkové profily výplně otvoru. Z důvodu výšky skladby podlahového souvrství v jednotlivých bytech – do 130 mm – do ní byly navrženy speciální tepelněizolační desky z vakuových panelů, které ale nesmí být v průběhu realizace poškozeny. A na strop byla použita minerální vata s vnitřním parotěsným uzávěrem z hliníkové fólie. Problematické místo je však hliníkový profil rámu, který se skládá ze dvou hliníkových profilů oddělených tepelněizolačním materiálem. Při běžném zabudování do objektu je tento profil bezproblémový, když ale vnitřní hliníková část zabíhá do vnitřního zateplení až k železobetonové desce, do které je navíc lokálně ukotvena, vzniká problém. Hliník jakožto skvělý vodič tepla si bere chlad z železobetonové desky a spodní poloviny souvrství. Tím vzniká riziko velmi nízké povrchové teploty, kterého si v koncepčním návrhu nikdo nebyl vědom.
Optimalizace návrhu
Výše popsaný koncept převzal náš realizační tým po převzetí hrubé stavby dodané jinou firmou ještě před zahájením prací. Naši odborní subdodavatelé se začali zabývat problémem nového zpracování detailu arkýřového okna ještě během přípravy výrobní dokumentace výplní otvorů. Po upozornění technického dozoru na to, zda detail vyhoví ohledně požadované povrchové teploty, jsem vstoupil do hry já a provedl první výpočet s překvapivým výsledkem, který ukázal, že nejnižší vnitřní povrchová teplota v přechodu stavební konstrukce podlahy a zabudované výplně otvoru v normových stacionárních podmínkách byla pouze −0,31 °C. Představa, že na rámu okna bude vznikat uvnitř budovy námraza, byla jednoznačným důvodem k úpravě detailů napojení okna na okolní konstrukce.
Největší úsilí jsme museli věnovat detailu v parapetní části, kde se v omezených podmínkách, tj. s ohledem jak na architektonický vzhled detailu, tak i na míru rozpracovanosti dílů, hledal prostor pro zlepšení tepelněizolačních vlastností velmi obtížně. Navrženým řešením bylo otočení skladby tepelných izolací v podlaze tak, aby se vakuové panely instalovaly nejníže, jak to bylo možné, a naopak, co nejvíce to šlo, se zvedl podkladní purenitový profil. Takto se nám podařilo výpočtově dosáhnout splnění normou požadovaných a doporučených hodnot. V nadpraží a ostění to ale geometrie a architektonický vzhled neumožnily, proto jsme navrhli jediné možné řešení, a tím je instalace topných kabelů, které v zimním období budou rám prohřívat.
Provádění stavby
V průběhu provádění stavby jsme detailu zabudování arkýřového okna a okolních konstrukcí věnovali maximální péči. Na stropě jsme vytvořili systém sádrokartonové podkonstrukce, která je samonosná a je uchycena na podkonstrukci stěn. Díky tomu tak nebyla potřebná žádná perforace do stropní hliníkové fólie. Samotná podkonstrukce působí jako pasivní ohřívač a případný jímač kondenzátu uvnitř souvrství. U parapetního detailu jsme pečlivě hlídali maximální těsnost napojení a vyplnění otevřených profilů pomocí nízkoexpanzní pěny apod. Protože stavba probíhala v zimním období, bylo možné funkčnost detailu ověřit měřením ještě v rozpracovaném stavu. Z čidel povrchových teplot nalepených na rám okna a z měření teplot uvnitř a vně budovy jsme po odečtení fázového posunu konstrukce stanovili teplotní faktor. Pomocí něj jsme pak dopočítali teoretickou nejnižší vnitřní povrchovou teplotu v normových podmínkách. Zjistili jsme tak, že detail nefunguje úplně tak, jak jsme předpokládali; že je o pár stupňů chladnější.
Z tohoto důvodu jsme vytvořili digitální model odpovídající skutečnému stavu a po vzoru ostění jsme ho doplnili kovovým L profilem, který jako pasivní ohřívač bral teplo z blízké podlahy a tím vnitřní rám ohříval. Tato úprava se měřením potvrdila jako správná, a proto byla i 84× realizována. Po dokončení stavby jsme na sklonku další zimy provedli požadované měření vzduchotěsnosti objektu. Při podtlaku s použitím termokamery bylo ověřováno, zda místa nevykazují netěsnosti a zda je povrchová teplota v hodnotách podle předpokladů. Veškeré souvislosti vyplývající z návrhu a provedení byly přeneseny do manuálu užívání stavby.
Užívání stavby
Po postupném obsazení objektu nájemníky a po příchodu první zimy se objevily první reklamace na vznik kondenzace na rámech oken, tedy nikoliv, jak jsme zvyklí, na zasklení. Začali jsme tedy provádět systematické měření povrchových teplot, měření teplotně-vlhkostních podmínek v bytech s nuceným větráním, a také analýzu způsobu užívání jednotek. I když u některých bytů byla jasná souvislost se způsobem užívání, kdy po jejich úpravě kondenzace odezněla zčásti nebo zcela, zůstaly jednotky bytů, kde i přes to, že interiérové podmínky byly lepší než normové, byly povrchové teploty rámu velmi nízké a kondenzace na rámech i nadále poškozovala okolní konstrukce. Přesnou příčinu nevíme, pravděpodobně u některých arkýřových oken nebyl funkční topný kabel nebo jeho čidlo nebylo dobře umístěno a nespínalo ve správnou chvíli.
Museli jsme proto vymyslet další úpravu problematického detailu, a to takovou, která bude již plně funkční, a nebude nutné se k detailu opět vracet. Závěrečná úprava byla postavena opět na jediném možném řešení, a tím byl i tentokrát topný kabel, ale s tím rozdílem, že řídicí čidlo vyhodnocovalo teplotu samotného rámu, nikoliv vnější teplotu jako u předchozího řešení. Tento topný kabel rám vyhřívá tak, aby udržoval jeho předem nastavenou teplotu podle našeho doporučení, případně klientem prováděného nastavení v dodatečně nainstalované řídicí jednotce. Díky tomu se nám podařilo vyloučit i v těchto bytech vznik povrchové kondenzace na rámech a klienti tak mohou spokojeně sedávat v okenním prostoru a dívat se do krajiny.
JAN KLEČKA
Publikováno v Ročence ČKLOP 2023
Ing. Jan Klečka
je specialistou útvaru technologií a materiálů firmy Metrostav, a. s., ve které pracuje od roku 2007. Věnuje se problematice kontroly projektové dokumentace se zaměřením na stavební fyziku a konstrukce na obálce budovy. Dále působí v rámci tvorby a připomínkování právních předpisů a technických norem, pracoval na novém zákonu o stavebních výrobcích a jejich použití do staveb, je členem technické komise ČKAIT, komise BIM aj.
Publikováno v časopise Materiály pro stavbu 1/2024
