Příjemné klima i v horkém létě? Nenechejte teplo proniknout přes okna

V letním období je stále větším problémem přehřívání budov vlivem slunečního záření. Diskuze, jak se co nejlépe chránit před přehřátím jsou v takovém období obzvláště intenzivní.

Pak se dostává ke slovu otázka účinnosti různých opatření. Takže vezměme to od Adama. Pokud čtenáře uráží zabývat se elementárními fakty a učivem fyziky pro základní školy, nechť dále nečte. Záměrem článku je oslovit nejen odborníky, ale zejména podat co nejpopulárnější formou tuto problematiku co nejširší laické veřejnosti.

Něco o teple
Teplo je vždy z nějakého zdroje vysíláno – je to elektromagnetické záření (0,1-100 mikrometrů)1), stejně jako rádiové vlny, rentgenové paprsky, atd. – a nějak se šíří. Nikdy nezmizí, jenom se přesune, nějak, někam. Přitom jde vždy o totéž. Je to trvalá snaha prostředí srovnat svůj energetický potenciál do rovnovážného stavu, který ovšem reálně v celém systému nikdy nenastane a to tak, že tělesa s vyšším energetickým potenciálem předávají energii tělesům s potenciálem nižším. Zřejmě si nikdo nebude zkoušet ohřát nohy o kostku ledu, ani se nepůjde zchladit na vyhřátý asfalt. Každé těleso má schopnost na základě svých fyzikálních vlastností určité množství tepelného záření přijmout a zase zpětně vydat. Jde jen o to kolik, jakým způsobem a jak rychle. Je potřeba si uvědomit, že jde o dynamický nepřetržitý proces.

Něco o světle
Teplo a světlo známe všichni a vnímáme je, ať už vědomě či nevědomky, jako dvě oddělené složky prostředí, ve kterém se pohybujeme. Není tomu tak, protože světlo není nic jiného než teplo, které navíc vidíme. Řekněme, že jde o dva různé způsoby vnímání téhož, jednou pokožkou, podruhé očima. Sluneční záření se nerovná světelné záření. Sluneční záření se rovná tepelné záření (0,1 - 3 mikrometry). A toto tepelné záření díky stavbě oka můžeme vidět pouze zčásti (asi ze 42 %, 0,4-0,7 mikrometrů). Je potřeba si to uvědomit.

Něco o teplotě
Abychom zvýšili teplotu čehokoli, musíme dodat teplo a naopak, abychom snížili teplotu čehokoli, musíme odebrat teplo. Abychom udrželi stabilní teplotu, musíme dostat do rovnováhy příjem a výdej tepla. Je potřeba si uvědomit, co je příčina, a co následek.

Něco o přenosu tepla
O přenosu tepla lze s jistotou tvrdit pouze to, že se děje. Ostatní je věcí dohod, včleněných do příslušných normových modelů, které více či méně odpovídají zjištěné skutečnosti. Jedno je však jisté – tepelné záření se uplatní pouze v interakci s hmotným prostředím a to vedením, nebo sáláním, čili vyzařováním – přitom mění svoji vlnovou délku a tím také svoje vlastnosti, jde tedy o jeho transformaci. O tom je pojednáno v následující stati.

Co to znamená v praxi
Tepelné toky, tedy toto elektromagnetické záření nemůžeme odstranit, můžeme je pouze usměrňovat. To v letním období znamená co nejvíce tepla odclonit nebo odvést mimo prostředí, ve kterém se pohybujeme, např. pomocí stínících zařízení, jako jsou např. vnější svislé clony – screeny, a zamezit tak přehřívání interiéru budov. V zásadě jde o to, aby se do stíněného prostoru budovy dostalo co nejméně tepelného záření. Jak se to daří, nám říká údaj nazvaný celková propustnost slunečního záření sestavou zasklení a stínění udávané hodnotou Gtot. V exterieru pak počítejme přímo s vlastnostmi stínění, tedy s parametrem clony jako takové. To lze jednoduše spočítat s pomocí ČSN EN 410.
Tepelné záření proniká do stíněného prostoru dvěma způsoby. Jedna jeho část přímo – tedy takové teplo, jak je vyzářil zdroj – v našem případě Slunce. Druhá část potom jako teplo ze sekundárního zdroje, kterým je clonící prvek, případně sestava clonícího prvku a zasklení (okno chráněné stíněním), a to je teplo transformované. Co vlastně tato transformace znamená?
Jde o to, že primárním zdrojem našeho záření je Slunce, a to má teplotu přes 5000 °C, takže vyzařuje teplo s menší vlnovou délkou, konkrétně 0,3-2,5 mikrometru. Toto teplo částečně projde beze změny clonou i zasklením, částečně je pak clonou pohlceno a to v množství, které závisí na barevném odstínu – čím tmavší, tím více záření absorbuje. Schopnost materiálu teplo přijímat je ale vždy omezená, takže ten je zase vydává zpětně do okolního prostředí. Tím se sám stává zdrojem energie, ovšem zdrojem s teplotou podstatně nižší a to v řádu desítek stupňů. Už to není tepelné záření ze Slunce, ale teplo s vlnovou délkou, jakou má tepelné vyzařování běžného otopného tělesa v interiéru, tedy zhruba mezi 8-10 mikrometry. To by asi nebylo samo o sobě tak důležité. Vyvolává to však jeden efekt. Pro tepelné záření druhé složky o vlnové délce 8-10 mikrometrů je zasklení na rozdíl od první složky nepropustné, takže tímto sklem přímo neprojde.

Poměr těchto dvou složek pronikajícího záření je různý a závisí na barvě tkaniny. Proto zde značnou roli hraje účinek zasklení. Čím větší bude podíl transformovaného záření s vlnovou délkou 8-10 mikrometrů, tím více se uplatní tepelně izolační vlastnosti zasklení. Proto lépe vycházejí hodnoty Gtot pro okna při použití tmavších odstínů látek. Toto řešení je vhodné, zejména pokud je vnitřní prostor klimatizovaný a nepočítá se ve větší míře s přirozeným větráním. Pokud ovšem je požadováno přirozené větrání, je vhodnější volit světlejší odstíny tkanin, které mají vyšší odrazivost a malou pohltivost záření, protože tepelné záření vlnové délky 8-10 mikrometru není při otevřeném okně blokováno zasklením.

Shrnutí
Světlé barvy screenových tkanin jsou vhodné pro použití v prostorách s potřebou přirozeného větrání nebo v poloze, kde se vliv zasklení neuplatní – např. venkovní přístřešky apod.

Tmavé, metalické, nebo vícebarevné odstíny je vhodné uplatnit na obvodovém plášti budovy před prosklenými plochami, jako stínění prostor s nuceným větráním.

Pomocí vnějších screenů lze dosáhnout snížení přísunu tepelného záření ve volném prostoru nebo při otevřeném okně až na 21 % – zde je žádoucí co nejsvětlejší odstín, při zavřeném až na pouhých 8 % z celkového množství, tady naopak půjdeme do tmavých, metalických nebo vícebarevných tkanin. To je samozřejmě vynikající účinnost. Okno samotné, bez jakéhokoli stínění pustí dovnitř 59 %, (zde je to normové zasklení typu C, které se používá běžně jako referenční pro srovnání účinnosti různých typů a barevných odstínů stínící techniky). To ve výsledku výrazně sníží nárůst teplot ve stíněném prostoru – v průměru se pro interier udává 5 °C a pokud budeme uvažovat s klimatizací, je to výrazná úspora v nárocích na chlazení.