Konečně významný posun ve vývoji izolačních skel!

Dnes Vám však představím novinku, které posunuje úroveň zasklení o velký krok vpřed. 

Společnost AGC vyrobila převratnou sklovinu s názvem AntiFog, s oboustranně nízko-emisivním povrchem, která významně omezuje (nebo téměř zamezuje) interakci IR tepelného záření mezi ní a jejím okolím. Díky tomu je možné vyrábět izolační skla, která izolují mnohem lépe, než vyráběná doposud z běžných sklovin (s low-e vrstvou pouze z jedné strany). 

Díky spolupráci AGC s brněnskými vývojáři z firmy Energy IN vzniklo pak nové izolační dvojsklo, které svými tepelně izolačními vlastnostmi (a nejen jimi) překonává parametry standardních trojskel. 

Řešení spočívá nejen ve speciální sklovině, ale i v zachování obou komor. Doprostřed mezi obě pokovená skla se totiž napne ultra-tenká (50μm) nepokovená PET folie. Nejedná se ale o známý Heat Mirror, spojovaný s nechtěnými vlnkami na folii, ale o vysoce čirou a hlavně nepokovenou folii, která absorbuje velmi málo krátkovlnného IR záření (solárního tepla), takže se při oslunění tepelně téměř neroztahuje a vlnky se na ní proto netvoří. 

• Než přistoupíme ke zmíněné speciální sklovině, zůstaňme ještě chvíli u vlivu samotné folie uprostřed. Vede mnohem méně tepla než sklo – díky své 10x menší tepelné vodivosti a hlavně své nepatrné tloušťce odvádí od studených okrajů směrem do plochy méně tepla, takže i bez sklovin AntiFog, o kterých zde ještě bude řeč, jsou izolační vlastnosti dvojskla s folií lepší než u trojskel. Příklad: s nejčastěji používanými rámečky 16 a 18mm při plnění Argonem vychází Ug u dvojskla s folií o 0,1 W/m²K lepší než u trojskla.
• Folie reaguje zcela odlišně na akustické vlny, přenášené mezi skly, takže účinně potlačuje přenos zvuku a díky ní je útlum hluku lepší než u trojskel. Příklady: Dvojsklo s folií (4 – F – 4 s Rw: 35–36 dB) tlumí hluk o cca. 3-4dB lépe (tedy 2x více) než běžné trojsklo (4 – 4 – 4 s Rw: 31–32 dB)
• Je vyrobena s minimálními nároky na energii, její uhlíková stopa na 1m² je asi 1000x menší než u skla, takže z hlediska ekologie je dvojsklo s folií o 1/3 šetrnější k přírodě než trojsklo. Je také o 1/3 lehčí, tedy odpadá i energie navíc, nutná pro manipulaci a dopravu těžších trojskel.
• Folie absorbuje v létě mnohem méně krátkovlnného záření od Slunce než standardní nepokovené sklo (umístěné uprostřed trojskel), takže izolační sklo s folií v létě do interiéru tolik netopí, jako je tomu u trojskel – více o tom v odstavcích níže.

A nyní již k porovnání s trojskly: 

1) V zimě: Současné vyráběné trojsklo má vnější povrchy s emisivitou 89%, takže si sáláním intenzivně vyměňuje své teplo se svým okolím. Např. v zimě, při jasné noční obloze, jejíž sálavá teplota je nižší než -40°C je venkovní sklo schopno vyzářit do oblohy i více jak 100 W/m² (obr. 1). 

Díky tomu dochází k jeho výraznému ochlazení, často až pod teplotu rosného bodu venkovního vzduchu a na jeho povrchu pozorujeme k ránu kondenzát nebo dokonce námrazu (u trojskel běžný jev – obr.2).

Jenže v důsledku studenější venkovní tabule je logicky studenější i sklo v interiéru, které pak odvádí z místnosti mnohem více tepla. Navíc od studeného skla vnímá člověk i nepříjemný pocit zimy, který musí kompenzovat i více teplejším vzduchem, aby si zajistil tepelnou pohodu. 

Dvojsklo s folií má na vnějším AntiFog skle emisivitu jen 14,2%, tedy při stejných podmínkách vyzáří do oblohy o 80% energie méně. Tedy nejenže nedochází na jeho povrchu k tvorbě kondenzátu nebo námraze, protože je o několik °C teplejší (a to v celé ploše, tedy i u okrajů), ale díky teplejšímu venkovnímu sklu je citelně teplejší i vnitřní sklo – a právě u okrajů je rozdíl nejvíce patrný – které pak odvádí z místnosti méně tepla a úspora za energie v zimě je tak významná. Navíc člověk vnímá od interiérového nízkoemisivního AntiFog skla tepelný odraz svého vlastního těla, takže ani nemívá od oken pocit zimy, tedy i pocitově méně topí. Jako tepelné zrcadlo se chová sklo i k sálání od nábytku či interiérových příček. A protože se sáláním přenáší tepla v běžném prostředí nejvíce, je logické, že sklo, které sálání neabsorbuje, ale odráží zpět, bude už z logiky věci lépe izolovat.

Orientačně je funkce vnějších low-e vrstev znázorněna na ilustračních obrázcích:

Bohužel tento efekt „nesálavého“ skla, byť je pro úsporu energie velmi významný, je zatím natolik revoluční, že jej doposud nezahrnuje žádná norma pro posuzování vlastností zasklení. 

Pro náš test jsme proto zvolili ČSN 73 0540-4 (Stanovení součinitele prostupu tepla “U” pro neznámou skladbu), která z naměřených teplot stanovuje prostup tepla libovolnou obálkou. 

Měření probíhalo od 30.11.2018 do 15.3.2019 na dvou stejně velkých oknech v jedné místnosti. U obou izolačních skel bylo Ug=0,6 W/m²K (dle EN 673), avšak jedno zasklení mělo obě skloviny s oboustrannou low-e vrstvou a druhé jen běžná low-e skla (soft coating 1.1. s E=3% byl u obou zasklení stejný).

Při dosazení průměrných hodnot z dlouhodobého měření vyšlo u zasklení s oboustrannými low-e skly reálné „Uskla“ o 0,17 W/m²K nižší než u druhého zasklení bez vnějších low-e povrchů. 

Porovnáme-li obě skla dle platné normy EN 673, tak standardní zasklení mělo reálné Ug= 0,6 W/m²K, ale izolační sklo s vnějšími nízkoemisivními povrchy AntiFog mělo reálné „Uskla“ jen 0,43 W/m²K.

Jaké lze z toho vyvodit závěry pro navrhování oken a prosklených fasád, ponechávám na kreativitě čtenářů nebo do diskuze pod článkem – tohle žluté až pro verzi uveřejněné na webu. Odborníci se mohou snažit dopočítat, jak nízká emisivita vnějších skel ovlivňuje přestupový odpor v závislosti na středním počtu jasných zimních nocí a střední sálavé teplotě zimní troposféry. 

2) V létě: Vlivem absorpce sluneční energie do hmoty skla dochází k jeho zahřátí. Je-li sklo navíc pokovené, absorbuje ještě o 10% více tepla než nepokovené. 

Venkovní tabule u standardního trojskla je pokovená do komory, takže absorbuje tepla hodně, ale může se i snadno ochladit - jednak od proudění venkovního vzduchu a také vysáláním svého tepla ven do okolí. Může však i přijímat sálání tepla od protějších fasád, čímž se jeho schopnost, ochladit se, částečně snižuje. Prostřední sklo ve standardním trojskle, byť je nepokovené, je na tom mnohem hůře. Proniká k němu ještě velmi mnoho energie ze Slunce, z níž cca 8% absorbuje (≈ 70W/m²). A protože se nemá jak ochladit (naproti jsou reflexní vrstvy a okolo něj plyn, který má menší vodivost než vzduch), tak se při oslunění rozehřívá i na více jak 58°C, čímž ohřívá plyn v obou komorách. Od horkého plynu (=> větší tlak a tedy i větší riziko úniku plynu) se ohřívá i vnitřní pokovené sklo, které je současně ohřívané i Sluncem. Teplé vnitřní sklo už se naštěstí ochladit může a také se ochlazuje – ale bohužel do interiéru. A díky své velké emisivitě (?=89%) září do místnosti povrchovou teplotou často i přes 40°C.

Nové dvojsklo s folií má proti standardnímu trojsklu hned 3 výhody. 

1) Venkovní povrch AntiFog nejenže odráží sálání od horkých protějších stěn budov, takže se od nich méně ohřívá, ale současně odráží i 10% tepelného záření ze Slunce už na první (venkovní) vrstvě. Do vnějšího skla (a tedy i do celého zasklení) tak proniká až o 100W/m² tepla méně. 

2) Uprostřed umístěná folie absorbuje mnohem méně krátkovlného IR záření než sklo a při stejných podmínkách se zahřívá jen na 33°C (tedy o 25K méně => menší tlak plynu, menší riziko jeho úniku, delší životnost zasklení). 

3) Největší výhodou pro léto je o 80% méně sálavý povrch na vnitřním AntiFog skle, který zabrání, aby sklo interiér ohřívalo i kdyby byla jeho teplota vyšší než teplota vzduchu. 

Opět ilustrační srovnání účinku na obrázcích:

Skloviny AntiFog s oboustranným low-e povrchem jsou vyráběné v několika kombinacích s vnitřními soft-low-e pokovy. Se standardním „soft coatingem 1.1“ jako čiré sklo s vysokým prostupem denního světla – vhodné pro neosluněné nebo zastíněné strany budov, ale také i s protislunečními vrstvami . např. „70/37“ – ideální právě jako venkovní sklovina pro osluněné strany pro ještě výraznější ochranu před letním přehříváním. Protisluneční skla jsou s přicházející změnou klimatu žádaná stále více, protože mnohem větší problém, než vytopit místnost v zimě, je zchladit ji během letních veder a vnitřní žaluzie mají jen velmi omezený účinek.

Výrobcem těchto zasklení s AntiFog skly a folií uprostřed je vyškovská firma INTERM IG Units s.r.o..

Dvojskla s folií nejčastěji vyrábějí pro účely „upgradu“ starších oken, kdy se stará dvojskla, často s Ug ≈ 2,8 W/m²K o tloušťce 24mm přímo v rámu zamění za dvojskla s folií o stejné tloušťce, ale s Ug = 0,7 W/m²K (nově s reálným „Uskla“≈ 0,53W/m²K), čímž se sníží únik tepla zasklením o více jak o 80% a současně se zvýší i protisluneční ochrana v létě a hlavně velmi citelně poklesne v místnostech hluk (oproti původním dvojsklům s Rw ≈ 30dB je snížení hluku až 4-násobné). Nic se nemusí vybourávat, výměna zasklení v plastovém okně je otázkou jednotek minut.

V Olomouci, na bytovém, památkově chráněném domě byla v Květnu 2019 dokončena výměna skel ve starých oknech za nové zasklení s folií uprostřed. 

Původně chtěli obyvatelé vyměnit celá okna, protože o možnosti „upgradu“ nevěděli. Rozpočet na nová okna byl 2,2 milionu Kč a plánovaná doba realizace byla 2 měsíce včetně postavení lešení a rozsáhlých bouracích pracích.

Zrealizovaný „upgrade“ je vyšel na necelých 650 tisíc Kč (tedy asi na 1/3 původní ceny) a práce v domě zabrali jen 10 dní v naprosté čistotě. Díky „upgradu“ se nemusely vybourávat funkční rámy ani vyrábět nová okna s trojskly, čímž se ušetřilo cca. 11 MWh energie, což odpovídá úspoře emisí asi 5,5 tun CO₂.

Dům je umístěn v centru města přímo u křižovatky, kde je intenzivní provoz tramvajové dopravy ze čtyř stran. Obyvatelé domu v Květnu ještě nezačali citelně vnímat tepelný komfort, který jim nová skla zajistí během letních veder i v zimě, ale hned si všimli výrazného poklesu hluku: „Jako by tramvaje teď jezdily v mnohem větší vzdálenosti. Sice je stále slyším, ale vnímám je jen, když se na ně soustředím. Při srovnání s tím, jak to bylo před výměnou, kdy nás každá projíždějící souprava rušila v běžném hovoru, je tu teď nezvyklé a velmi příjemné ticho“.

Další zajímavou referencí je severní fasáda administrativní budovy v Brně ve Svatopetrské ulici realizovaná na podzim r. 2018, na které se výrobce zasklení poněkud „vyřádil“.

Průhledná část je zasklena izolačními skly s Ug = 0,23 W/m²K – jedná se o tříkomorové trojsklo s jednou folií, kdy díky 1% emisivitě skel a směsi Argonu a Kryptonu bylo možné dosáhnout až takto velkého izolačního účinku. 

Neprůhledná část je tvořena skleněnými panely, u kterých je venkovní sklovina s vrstvou AntiFog (na obrázku je vidět, že na ní není námraza, na rozdíl od průhledných částí, kde AntiFog není). Uvnitř panelu je napnuto 9 reflexních folií vytvářející celkem 10 izolačních komor s nízkoemisivní jednou stranou. Dle EN 673 vychází u tohoto panelu výpočet Ug ≈ 0,10 W/m²K a díky sklovině AntiFog je reálné U ještě menší než výsledek dle normy, přesto výrobce skromně uvádí „Ug < 0,2 W/m²K“.

Autor: Michal Bílek (Energy IN s.r.o.)