Úskalí bay window v podmínkách ČR

Jedním z hlavních cílů architekta mimo návrhu správné funkce stavby, je vnesení originality a atraktivnosti do jím navrhované stavby a tím zvýšit zájem o nemovitost. Návrh stavby bytového domu věžového typu (12.NP) byl v každém patře obkroužen balkonovou deskou na ISO-nosníku a na 84 místech umístěním Bay window došlo k vytažení vnitřního prostoru až na samotnou hranu balkonu z čelní části prosklené v celé ploše fixním oknem. Bay window jsou vhodné do přímořských oblastí, ale v podmínkách střední Evropy přináší řadu komplikací, které je nutné v průběhu návrh stavby řešit, aby mohla být přiměřeně využívána svému účelu. 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. 

Protože hlavní tepelně izolační rovina je v úrovni fasády a ISO-nosníků, je nutné v části Bay window, při zachování pohledové šířky balkonové desky ve všech místech stejné, realizovat vnitřní zateplení v podlaze a ve stropě, a to napojit na hliníkové profily výplně otvoru. Protože v bytech je skladba podlahového souvrství do 130 mm, byly do skladby podlahy navrženy speciální tepelněizolační desky z vakuových panelů, které nesmí být v průběhu realizace poškozeny. 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 tepelně-izolačním materiálem. Při běžném zabudování do stavby je tento profil bezproblémový, ale když 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, a tím vzniká riziko velmi nízké povrchové teploty, kterého si v koncepčním návrhu nikdo nebyl vědom.

Optimalizace návrhu
Tento koncept byl realizačním týmem převzat a byla zahájena realizace stavby. Když jsme převzali po jiném dodavateli hrubou stavbu a začala se připravovat výrobní dokumentace výplní otvorů, tak se naši odborní subdodavatelé začali zabývat problémem nového typu detailu. Až po upozornění technického dozoru na to, zda detail může vyhovět na povrchové teploty, jsem vstoupil do hry 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 -0,31°C. Tento výsledek všechny překvapil a představa, že na rámu okna vzniká uvnitř budovy námraza, byl jasný signál k úpravě detailů napojení okna na okolní konstrukce.

Největší úsilí bylo věnováno detailu v parapetní části, kde se v omezených podmínkách, tj. s ohledem na  architektonický vzhled detailu, tak i na míru rozpracovanosti dílů, hledal prostor pro zlepšení tepelně izolačních vlastností obtížně. Nakonec došlo k otočení skladby tepelných izolací v podlaze tak, že se vakuové panely instalovaly co nejníže, a naopak se co nejvýše zvedal podkladní purenitový profil. Tím se podařilo výpočtově dosáhnout splnění požadovaných a doporučených hodnot normy. V nadpraží a ostění to geometrie a architektonický vzhled neumožnil a bylo navrženo jediné možné řešení, a to je instalace topných kabelů, které v zimním období budou rám prohřívat.

Provádění stavby
V průběhu provádění stavby byla detailu zabudování arkýřového okna a okolních konstrukcí věnována maximální péče. Na stropě byl vytvořen systém sádrokartonové podkonstrukce, které byla samonosná na podkonstrukci stěn a nebyla tak zapotřebí žádná perforace do stropní hliníkové fólie. Samotná podkonstrukce působila jako pasivní ohřívač a případný jímač kondenzátu uvnitř souvrství. U parapetního detailu se hlídala max. těsnost napojení a vyplnění otevřených profilů nízko expanzní pěnou apod. Realizace probíhala v zimním období, bylo tedy možné ověřit funkčnost detailu měřením ještě v rozpracovaném stavu. Na rám okna byly nalepeny čidla povrchové teploty a z měření teplot uvnitř a vně budovy po odečtení fázového posunu konstrukce byl stanoven teplotní faktor. Z něj byla dopočtena teoretická nejnižší vnitřní povrchová teplota v normových podmínkách a bylo zjištěno, že detail nefunguje úplně tak jak se předpokládalo, a je o pár stupňů chladnější. 
Byl proto vytvořen digitální model odpovídající skutečnému stavu a po vzoru ostění byl doplněn L kovovým 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 navržená úprava takto 84x realizována. Po dokončení stavby se na sklonku další zimy provedlo i požadované měření vzduchotěsnosti objektu a 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 analýzou 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 nadále poškozovala okolní konstrukce. Přesnou příčinu nevíme, ale asi u některých Bay window nebyl topný kabel funkční nebo jeho čidlo nebylo správně umístěno a nespínalo ve správnou chvíli.

Proto bylo nutné vymyslet další úpravu detailu a to takovou, která bude již plně funkční a nebude nutné se k detailu již vracet. Úprava byla postavena opět na jediném možném řešení, a tím byl topný kabel, ale s tím rozdílem, že řídící čidlo vyhodnocovalo teplotu samotného rámu, nikoliv vnější teplotu jako u předchozího řešení, a topný kabel pak vyhříval tak, aby udržoval předem nastavenou teplotu rámu podle našeho doporučení, případně klientem prováděného nastavení dodatečně nainstalované řídící jednotky. 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.

Článek byl publikován v Ročence ČKLOP 2023. Náhledy všech Ročenek ČKLOP zde. 

Autor článku: Ing. Jan Klečka
člen TK ČKLOP
specialista útvaru technologií a materiálů firmy Metrostav a.s.