Je prokázáno, že prosklenou „střechou“ - střešními okny, světlíky, prosklenými plochami - do interiéru vstupuje o 30 až 40 % více světla a bohudík i bohužel také více solárních zisků než okny ve svislé obvodové stěně. Sklo se aplikuje nejen ve výplních střešních oken, ale i v plošném zastřešení světlíků, atrií atd. Jedním z důvodů jsou maximální světelné zisky. Mezi přirozeným denním světlem a lidským zdravím totiž existují zřejmé souvislosti.
V podkrovních prostorách se pak asi jen málokdo spokojí pouze se šuměním deště a počítáním hvězd. Požadované množství světla v prostoru je totiž schopna zajistit pouze okenní plocha, která - s čirým sklem - činí alespoň 10 % podlahové plochy místnosti. Prosklené střechy musí splňovat vysoké energetické požadavky a stavebně fyzikální nároky na tvorbu těchto konstrukcí. To vyžaduje komplexní projektový návrh a přesné stavebně fyzikální výpočtové postupy při návrhu prosklených střešních plášťů a prosvětlovacích střešních prvků.
Historie a vývoj prosklených střešních plášťů
Vývoj prosklených střešních plášťů je datován už na počátek 18. století. Nejstarší dochované skleníky v České republice jsou na zámku Veltrusy a zámku Lednice. Skleník zámku Lednice se začal budovat v roce 1843 podle projektu anglického architekta P. H. Desvignese a dokončen byl v roce 1845. Skleník je 92 m dlouhý, 13 m široký a 10 m vysoký. Střešní konstrukci nesou dvě řady litinových štíhlých sloupů ve tvaru bambusových stvolů. Objekt kryje skleněná střecha obloukovitého tvaru, složená z malých skleněných šindelů, které lomí světlo. Se svou moderní konstrukcí a zvláštní půlkruhovou formou byl v tehdejší době mimořádnou stavbou.
Další zajímavou stavbou s historickou skleněnou střechou je pražský Palác Lucerna. Skelet budovy vznikl v letech 1907 až 1921. Prosvětlovací prvky na střešních pláštích se v minulosti uplatnily též ve formě světlíků. Střešní světlíky se začaly objevovat na střešních pláštích od dob průmyslové revoluce od poloviny 18. století. S nástupem nových konstrukčních řešení moderní architektury se postupně od 90. let čím dál tím ve větší míře začínají uplatňovat nejen střešní světlíky, a to i velkoplošné, ale i prosklené střešní pláště atrií nad prostory s trvalým pobytem lidí.
Konstrukční řešení a specifika
Celá konstrukce prosklených střech (rám, zasklení, těsnění a další prvky) je mnohem více vystavena povětrnostním vlivům než okna fasádní, zejména dešti, sněhu, slunečnímu záření. Například rozdíly teplot jsou někdy až 80 °C (léto vs. zima). Velká zátěž vyžaduje specifická konstrukční řešení.
Čtěte také: Plechová střecha Satjam: Co byste měli vědět
Prosklená střecha slouží ve většině případů pro zakrytí venkovního prostoru, který zpravidla navazuje na hlavní objekt, nebo zastřešení spojovacího prostoru několika budov. Na nosnou konstrukci jsou použity hliníkové profily, popřípadě vyztužené ocelovou výztuhou. Jako výplně je možno použít například polykarbonát, nebo i bezpečnostní sklo. Praktická realizace pochopitelně záleží na možnostech a představách investora. K zásadním otázkám střešního prosklení však vždy patří energetická úspornost a tepelný komfort v interiéru.
Krytina z tabulového skla se navrhuje z kombinace tepelně tvrzeného skla pro exteriér a bezpečnostního vrstveného skla pro interiér. Sklo střešního pláště na základě tepelnětechnických požadavků se aplikuje ve formě dvojskla nebo trojskla s teplým distančním rámečkem. Vzhledem k mechanickým vlastnostem skla je nutné zajistit dokonalou dilataci skleněných tabulí ve stycích a v napojení na ostatní konstrukce, v kombinaci se základní funkcí střešního pláště - vodotěsností. To je pro konstrukční řešení obtížný úkol. Spoje a styky zasklívacích jednotek se navrhují jako volné s přesahem či zasunutím, nebo těsněné těsněním či pružnými tmely.
Typy a možnosti prosklených střech
Střešní světlíky jsou samostatné zasklené (průsvitné) části konstrukce osazené do otvorů ve střešních pláštích, které slouží k prosvětlení vnitřních prostorů, případně k jejich větrání. Pro navrhování ocelových střešních světlíků je v současnosti stále platná návrhová norma ČSN 74 6350 „Ocelové světlíky - Základní ustanovení“. Střešní světlíky plastové pásové mají pouze výrobkovou normu ČSN EN 14963, bodové plastové světlíky pak normu ČSN EN 1873.
Prosklené střešní pláště, tedy pláště se skleněnou krytinou, se navrhují k prosvětlení podstřešního prostoru, a to nejen u zimních zahrad, skleníků apod. Většinou se jedná o rozsáhlé střešní plochy a pasáže, kde nosné stropní prvky jsou ocelové vazníky či rámy. Ty tvoří nosný systém pro prvky kostrového systému lehkého obvodového pláště, na kterém jsou aplikovány zasklívací jednotky, které tvoří střešní krytinu, a zároveň musí zajistit i tepelněizolační vlastnosti navržené prosklené střechy.
Sklon prosklených střech je tvořen především sklonem konstrukce střechy. Obecně lze říci, že jednoduchý tvar a dostatečný sklon přispívají k bezpečnému a plynulému odtoku vody ze střechy a jsou základem spolehlivé funkce střešního pláště. Pro prosklené střešní systémy jednotliví výrobci prosklených systémů deklarují minimální sklon v rozmezí 5 ° až 7 ° podle typu systému.
Čtěte také: OSB desky na plochou střechu: Tloušťka
Důležité parametry izolačních skel a prosklených střech
K zásadním otázkám střešního prosklení vždy patří energetická úspornost a tepelný komfort v interiéru. Úsporné střešní prosklení a střešní okno pro nás znamená co nejvyšší tepelnou stabilitu v interiéru, přiměřené pořizovací náklady a moderní funkčnost bez kondenzací a námrazy. Tepelnou stabilitu řešíme pro obě exponované sezóny - zimní mrazy odcloní trojskla správně zapuštěná do zatepleného rámu, v letních parnech fungují protisluneční pokovení skel a vhodné zastínění.
Tabulka důležitých parametrů izolačních skel
| Parametr | Popis | Jednotka / Hodnota |
|---|---|---|
| Hodnota U (Ug) | Základní měrná jednotka při stanovení tepelných ztrát stavebního dílce. Udává množství tepla, které projde za časovou jednotku jedním m2 stavebního dílce při teplotním rozdílu vzduchu uvnitř a venku 1 Kelvin. Čím je tato hodnota nižší, tím lepší tepelná izolace. | W/m2K (nízká = lepší) |
| Hodnota g (solární faktor) | Součinitel propustnosti celkové energie slunečního záření udávaný v %. Skládá se z přímé transmise energie a sekundárního výdeje tepla prosklené plochy směrem dovnitř. Charaterizuje, jak může být interiér zdarma prohřátý slunečním teplem. | % (vyšší = více tepla) |
| Hodnota SC | Poměr tepelné sluneční energie procházející daným zasklením k tepelné sluneční energii, jaká by prošla za stejných podmínek čirým, nestíněným, okenním sklem dvojnásobné síly. Definuje schopnost zasklení regulovat průchod tepelné energie. | Bez jednotky |
| Hodnota Lt (světelná propustnost) | Součinitel určující celkový prostup světla sklem v %. Vyšší hodnota je lepším faktorem lidského vjemu. Jakékoli použití silnější vrstvy popř. přidání další skloviny hodnotu zhoršuje. | % (vyšší = více světla) |
| Prostup tepla celým oknem - Uw | Hodnota určuje množství tepla, které přirozeně unikne optimálně seřízenými okny. Čím je hodnota UW nižší, tím udrží okno v interiéru více tepla. | W/m2K (nízká = lepší) |
| Teplý meziskelní rámeček | Profil vyrobený z materiálu s nízkou tepelnou vodivostí. Eliminuje přenos chladu z venkovního skla na vnitřní. | Standardně SWISSPACER Advance šedý |
Doplňkové funkce zasklení
- Protihlukové zasklení: Pomůže eliminovat hluk z okolí. V základu ho tvoří různě silné okenní tabule spojené rozšířeným meziskelním rámečkem. Ještě lepší odhlučnění zajistí tabule skla spojené několika speciálními protihlukovými fóliemi. Hodnoty hluku, které se vnímají jako snesitelné, se pohybují okolo 36dB.
- Bezpečnostní zasklení: Lepená (vrstvená) skla, kde je mezi tabulemi integrovaná jedna nebo více fólií. V případě rozbití sklo drží na folii. Tvrzená (kalená) skla jsou mnohem pevnější a odolávají vyšším teplotám. Při rozbití praskne na mnoho malých kusů.
- Protisluneční skla: Snižují prostup slunečního tepla do interiéru a omezují tak jeho přehřívání. Jde o buď o speciálně zabarvené sklo už ve hmotě nebo o sklo potažené vrstvou oxidů kovů. Jsou řešením pro velké prosklené plochy orientované na jih a západ a to především tam, kde není možné použít zastínění.
Příklady řešení a výrobci
Velux
Kupříkladu neotvíravý střešní světlík Velux CFP je vybaven energeticky úsporným izolačním dvojsklem s dobrými zvukoizolačními vlastnostmi a zvýšenou odolností vůči mechanickému poškození (vnitřní i vnější sklo). Vynikající hodnota součinitele prostupu tepla U okna činí 0,72 W/m2K na povrchu kopule. „Okno v ploché střeše představuje nové možnosti zvýšení komfortu bydlení. Přivádí denní světlo a čerstvý vzduch do míst pod plochou střechou, kde se dříve muselo svítit uměle, a přitom si zachová energetické parametry běžného fasádního okna. Okno (světlík) do ploché střechy je bezúdržbové s velkou variabilitou horního zasklení - kdy je možné volit mezi kopulí z různých materiálů nebo plochého tvrzeného skla. V nabídce je i mléčná varianta, zamezující nechtěným pohledům zvenčí.“
Okno (světlík) Velux je možné volit ve formě fixního provedení, ideální je však elektricky otevíravé řešení, sloužící k přívodu čerstvého vzduchu a k odvětrání. Součástí je automaticky i dešťový senzor, který při nepřízni počasí okno zavře. Inteligentní dálkový ovladač (součást okna), umožňuje kromě otevírání a zavírání nastavit i vlastní režimy. Světlík je z vnitřní strany hladký bílý a nevyžaduje prakticky žádnou údržbu. Bílá barva totiž nepohlcuje světlo a dobře prosvětluje interiér. Materiál je UV stabilní a okno vydrží bílé po dlouhá léta.
Jsou určena pro střechy ploché a s mírným sklonem do 15° s fóliovou krytinou.
Fakro
Další renomovaný výrobce, firma Fakro, nabízí okna do plochých střech ve variantě s kopulí a variantě „flat“ bez kopule, s manuálním nebo elektrickým otevíráním či ve fixním provedení (neotvíravém). Dostupná jsou rovněž výlezová okna, která umožňují pohodlný a bezpečný vstup na plochou střechu, a také okna ve verzi WalkOn s pochozím sklem (s protiskluzovou úpravou), vhodná např. na střešní terasy. Speciální řada oken „flat“ ColourLine umožňuje sladit barvu okna s barvou střešní krytiny, a to díky široké nabídce barev z palety RAL Classic. Výrobce získal za okno do ploché střechy DEF DU6 prestižní cenu Red Dot Design, okno typu F je výhercem soutěže Zlatá taška 2016 pořádané v rámci veletrhu Střechy Praha 2016.
Čtěte také: Vše o valbových střechách
Okna vykazují velmi dobré tepelněizolační vlastnosti. Rám sestává z vícekomorových PVC profilů, vyplněných polystyrenem. Okna lze vybavit energeticky úspornými dvojskly, trojskly nebo dokonce i čtyřskly (vhodné pro nízkoenergetické a pasivní stavby). Okna s pasivním zasklením DU8 vykazují součinitel prostupu tepla Uw = 0,76 W/m2K, okna s pasivním čtyřsklem U8 mají součinitel prostupu tepla pro celé okno U = 0,55 W/m2K (pro rozměr 120 x 120 cm). K dostání jsou jak vnitřní, tak i předokenní stínicí doplňky. Lze je montovat do střech se sklonem od 0° (verze s kopulí) nebo od 2° (bez kopule) do 15°. V závislosti na typu ploché střechy může být okno osazeno na dřevěné, kovové nebo betonové (železobetonové) konstrukce. Lze je jednoduše napojit na nejčastěji používané střešní krytiny, jako jsou např. asfaltové nebo polymerové pásy, střešní PVC fólie nebo EPDM vrstvy na gumové bázi.
Lamilux
LAMILUX Glass Roof PR60 je systém skleněných střech, který umožňuje realizovat individuální představy a přizpůsobit skleněnou střechu potřebám klienta. Systém PR60 je založen na systému hliníkových sloupků a nosníků, který je vysoce přizpůsobivý a nezávislý na sklonu. Lze jej využít pro všechny možné tvary střech, jako jsou sedlové nebo valbové střechy. Kromě toho dokáže realizovat i pyramidové nebo klenuté střechy. Lze realizovat vlastní polygonové - mnohouhelníkové konstrukce, a to díky speciálnímu způsobu konstrukce s výsuvnými spojkami, protože systém je v nosných spojích natolik rozměrově stabilní, že jsou bez problémů realizovatelné i komplikované profilové spoje. Profily jsou staticky optimalizovány na výšku a zajišťují maximální dopad denního světla při pohledové šířce 60 mm.
Speciální kombinace vnějšího těsnění a přítlačné lišty zaručuje optimální odvod dešťové vody. Vzájemné působení vnitřní úrovně těsnění a vlastního izolačního jádra konstrukce vytváří optimální izotermické procesy. Díky nim je zaručeno, že teplo zůstává v zimě uvnitř, v létě zase venku. Pokud budova vyžaduje standard pasivního domu, je možné použít skleněnou střechu LAMILUX Glass Roof PR60 ve variantě pro pasivní domy. Odpovídá nejvyšší třídě účinnosti pasivního domu „phA advanced component“ a z termického hlediska je nejlepším hliníkovým systémem sloupků a příček na trhu.
Zařízení pro odvod kouře a tepla lze instalovat do každé skleněné střechy typu LAMILUX Glass Roof PR60. Odvod kouře LAMILUX Smoke Lift patří mezi zařízení pro přirozený odvod kouře - při vzniku kouře se otevře za méně než 60 sekund a zajistí tak rychlý a mohutný odvod kouře. Funguje v souladu s normou DIN EN 12101-2 i pod vlivem zatížení sněhem a při teplotách do -15 °C. Dokonce i při zatížení větrem až 1500 N/m² je zajištěna dokonalá funkčnost.
Procural PF152EI
Profily sloupků a příček, které ve střeše plní úlohu krokví a vaznic, jsou vhodně spojeny a tvoří hliníkovou rastrovou konstrukci, která se připevní pomocí speciálních konzol ke konstrukci budovy. Tyto profily jsou vybaveny speciálními protipožárními vložkami, které se skládají z hliníkového profilu, který plní úlohu vyztužení, chráněného deskami z ohnivzdorných materiálů. Provedené požární zkoušky prosklení ve dvou verzích: jako plochá a šikmá konstrukce zajistila klasifikaci střech se sklonem od 0° do 80° od vodorovné roviny.
V konstrukci lze používat sloupky s hloubkou 85÷225 mm a příčky s hloubkou 69,5÷189,5 mm. V systému lze použít prosklení s tloušťkou od 32 do 72 mm. Maximální rozměry skel: 1250 mm × 2350 mm. Hliníkové profily EN AW-6060 dle PN-EN 573-3 stan T66 dle PN-EN 515. Hloubka sloupů a příček sloupy: 85 - 196 mm, příčky: 91 - 201 mm. Šířka sloupů a příček 52 mm. Výplně trojskla do 67 mm. Tepelná izolace Uf od 1,9 W/m2K a Ucw/Uw od 1,1 W/m2K (pro Ug=0,7 W/m2K a konstrukce s rozměry 3,0 x 4,3 m).
Protipožární varianta systému PROCURAL PF152
- pro provádění prosklených střech ve třídě vnitřní požární odolnosti REI30/RE45 podle normy PN-EN 13501-2:2016.
- možnost zhotovení střechy se sklonem 0⁰ až 80⁰
- během zkoušky bylo simulováno nahodilé zatížení (např. zatížení sněhem) 0,24 kN/m2
- maximální rozměry zasklení 900x2000 mm nebo 988x1500 mm
- možnost použití trapézového a trojúhelníkového zasklení
- žádné omezení šířky střechy, rozpětí je omezeno maximálním namáháním v krokvích a vaznicích
- možnost použití trojskla o tloušťce až 67 mm
Normy a požární bezpečnost
Součinitel prostupu tepla prosklené střechy se stanovuje, stejně jako u lehkých obvodových plášťů, výpočtem podle ČSN EN ISO 12631 Tepelné chování lehkých obvodových plášťů - Výčet součinitele prostupu tepla s využitím principů zakotvených v normě ČSN EN ISO 10077 - 2 Tepelné chování oken, dveří a okenic - Výpočet součinitele prostupu tepla - Část 2: Výpočtová metoda pro rámy. Hodnoty se stanovují vždy ve svislé poloze konstrukce. Součinitel prostupu tepla se však se zvyšujícím se náklonem značně zvyšuje (zhoršuje), a to až do vodorovné polohy, kdy vykazuje nejvyšší hodnoty. Na tuto skutečnost má majoritní vliv navýšení podílu přenosu tepla prouděním v zasklívací jednotce. Další fyzikální jev ovlivněný náklonem konstrukce je odpor na přestupu tepla na vnitřní straně.
S normovými požadavky uváděnými normou ČSN 73 0540 - 2 Tepelná ochrana budov - Část 2: Požadavky se porovnávají hodnoty součinitele prostupu tepla stanovené ve svislé poloze. Normový předpis zde hovoří pouze o šikmých výplních otvorů a o světlících. Protože prosklené střechy patří také mezi konstrukce, které mění své tepelněizolační vlastnosti v závislosti na jejich náklonu, je toto pravidlo přenositelné i na ně.
Požární odolnost prosklených střech musí být navržena v souladu s platnou normou ČSN 73 0810 Požární bezpečnost staveb - Základní ustanovení. U prosklených střech nastává jedna speciální vlastnost - parametr R, tedy označení „nosné konstrukce“. Pokud je střecha většího rozsahu (rozponu), potom není uvažována jako výplňová konstrukce nebo fasádní plášť, ale jako součást nosné konstrukce objektu - krov. Z toho vyplývá požadovaná odolnost, např. REI30 pro jednotlivé nosné profily (systémové nebo nosná konstrukce) musí vykazovat stabilitu po dobu požáru 30 minut.
Časté poruchy a jejich prevence
Návrh i realizace prosklených střešních plášťů musí být provedeny vždy komplexně a systematicky. V současné době není zpracována platná ČSN pro navrhování prosklených střešních plášťů, lze se proto řídit výše uvedenými normami. Pro návrh i realizaci spolehlivých a trvanlivých prosklených střešních plášťů je to situace nejen obtížná, ale i nepřehledná.
Příčiny poruch prosklených střech:
- Nedostatečný sklon proskleného střešního pláště: Sklon střechy, který je menší než 5 °, není bezpečným sklonem pro prosklenou střešní krytinu. Důsledkem malého sklonu je ohrožena nejen těsnost spojů a spár zasklívacích jednotek, které tvoří střešní krytinu, ale dochází vlivem pomalého odtoku srážkové vody ze střešní plochy k nadměrnému hromadění nečistot na zasklívacích jednotkách, především v okolí zasklívacích spár a krycích lišt.
- Netěsnost spádových systémových lišt: Lištované spoje jsou zpracovány z odpovídajícího materiálu, jeho zabudování je provedeno v rozporu s technickými zásadami montáže spádových lišt, přímým kotvením.
- Netěsnost prostupujících konstrukcí a v napojení oplechování: Opracování prostupů vykazuje netěsnosti a je často utěsněno chybně provedeným tmelením. V napojení střešního pláště na oplechování je podklad oplechování nestabilní, tím neumožňuje plynulý odtok vody.
- Poruchy zasklívacích jednotek: Zasklívací jednotky s poškozenou skleněnou vnější tabulí z tepelně tvrzeného skla vlivem samoexploze, jejíž iniciace je patrná charakteristickým místem, kde se sloučenina NiS nacházela. Příčinou samoexploze jsou kulovité vměstky minerálu síranu nikelnatého. Sloučenina NiS prochází během kalení změnou krystalické mřížky, a někdy zůstává v nestabilní formě.
Další možnou poruchou je zanesení doplňkového systému odvodnění nečistotami způsobené dlouhodobým působením prachových částic. Doplňkový hydroizolační systém je nutné za určité časové období vyčistit, a to bez ohledu na sklon střešních rovin.
tags: #prosklena #strecha #trojsklo