Zimní zahrada: Energetická bilance a provozní režim

Prosklená přístavba u domu poskytuje příjemné prostředí celoročně využitelného obytného prostoru. I přes poměrně krátkou tradici v našich zemích obliba zimních zahrad neustále roste. Nové materiály a moderní technologie umožňují postavit zimní zahradu bez vynaložení extrémně vysokých investic. Aby byla zimní zahrada v našich zeměpisných šířkách celoročně obyvatelná za rozumné peníze, je třeba věnovat pozornost kvalitě provedení a zasklení.

Zvolíme-li lacinější jednoduché zasklení, můžeme počítat se zvýšenými náklady na vytápění. O tepelné pohodě však stejně hovořit nemůžeme – nerozhoduje totiž pouze samotná teplota vzduchu uvnitř zimní zahrady, ale také teplota prosklených ploch. Při jednoduchém prosklení budou plochy chladné. Bude se na nich srážet vzdušná vlhkost a osoby uvnitř budou stejně pociťovat nepříjemný chlad z prosklených ploch. Řešením je proto kvalitní termoizolační zasklení.

Zimní zahrada s kvalitním zasklením slouží jako odpočinkový prostor 

Foto (C) DAFE - PLAST JIHLAVA

Nebraňte se originálu

Zimní zahrada by neměla být výsledkem sériového řešení, ale individuální výroby na míru. Měla by svým objemem, svými proporcemi a svým stylem ladit s charakterem domu tak, aby zhodnotila jeho architekturu. Přitom by měla samozřejmě odpovídat i potřebám a přáním uživatele. Sestává z nosné konstrukce, kterou tvoří sloupky, krokve, nosníky okrajů střechy a spojovací prvky pro variabilní napojení stěn. Kromě pravoúhlých pavilonů lze realizovat i půdorysně šikmé, osmihranné nebo s vystupujícím, popř. s ustupujícím průčelím, výjimkou však nejsou ani zimní zahrady s ohýbaným sklem. Nejvyšší dopad světla a nejdelší dobu využití zaručují pavilony, orientované na západ a jihozápad.

Zimní zahrada musí během roku snášet velký rozdíl teplot. V zimě odolává extrémním mrazům až –20 °C, v létě mohou dosahovat teploty kolem +40 °C. To klade vysoké nároky na samotnou konstrukci zimní zahrady včetně systému větrání a utěsnění, které musí zabránit i nepříznivému působení vzdušné vlhkosti i srážek. Drobné závady materiálu či technologicky chybné provedení stavby mohou vést k tomu, že na prosklených plochách bude kondenzovat vlhkost, nebo po nich bude do konstrukce zatékat. Proto hrozí výrazné omezení funkčnosti zimní zahrady a snížení užitné hodnoty obytné funkce. Důležitým prvkem konstrukce je proto správná volba prosklení.

Prosklené plochy charakterizují dva parametry – tepelný odpor R a koeficient prostupu tepla U. Tepelný odpor R, jehož jednotkou je m²KW^-1, vyjadřuje schopnost materiálu zadržet teplo. Jeho hodnota napovídá, jak velká plocha materiálu o určité tloušťce je nutná k přenosu tepelné energie o hodnotě 1 Wattu při rozdílu teploty 1 K mezi teplou a studenou stranou. Čím vyšší je hodnota R, tím lépe materiál izoluje. Převrácenou hodnotou tepelného odporu je součinitel prostupu tepla U (jednotka Wm^-2K^-1), který vyjadřuje celkovou výměnu tepla přes stavební konstrukci ve Wattech na plochu 1 m². Čím nižší je tedy hodnota součinitele prostupu tepla U, tím lepší jsou tepelně izolační vlastnosti materiálu nebo konstrukce. Celková hodnota součinitele prostupu tepla konstrukce není pouhým součtem hodnot jednotlivých materiálů, ale do výsledku se promítají všechny vzniklé tepelné mosty a tepelné vazby mezi jednotlivými vrstvami.

Výběr kvalitních konstrukčních prvků a špičkového zasklení dává správné předpoklady celoročního využití zimní zahrady, dokonce i s umístěním hydromasážní vany

Foto (C) DAFE - PLAST JIHLAVA

Radost ze skleníku

Zimní zahradu, stejně jako skleník, je nutné v zimě chránit před mrazem i přehříváním. Předpokladem minimálních tepelných ztrát do půdy jsou alespoň 80 cm hluboké základy po celém obvodu stavby, které jsou z vnitřní strany ještě zatepleny polystyrénovými izolačními deskami.

Materiálem nosné konstrukce zimní zahrady může být dřevěný hranol, vyztužený plastový nebo hliníkový profil. Dřevěný hranol má výborné izolační vlastnosti, ale většinou vyžaduje další výdaje na údržbu – natírání či lakování. Plastový komorový profil s ocelovou výztuží je méně náročný na ošetřování, má ale horší tepelně izolační vlastnosti. V konstrukci se také prosazují profily z vysoce legovaného hliníku, případně kombinace zmíněných materiálů.

Materiál pro střechu

Na materiál střechy jsou kladeny vysoké požadavky tepelně izolační a zejména pevnostní. Obyčejné sklo má sice vysokou světelnou propustnost, ale z hlediska bezpečnostního a energetického není příliš vhodné. Může se stát, že při mimořádně silné vichřici mohou skleněnou výplň poškodit létající úlomky větví, části střech či drobné předměty, při silném krupobití střechu poškodí kusy ledu, případně dojde při špatné manipulaci k rozbití skleněné výplně. Ačkoliv k takovým nehodám asi nedochází denně, je třeba postarat se předem o bezpečnost přítomných osob. Je proto vhodnější zasklít zimní zahradu bezpečnostním izolačním lepeným dvojsklem nebo polepit skleněné plochy bezpečnostní fólií, která může plnit i další funkce – estetickou v různých variantách barevných metalizovaných povrchů funkci estetickou, dále světlo regulující a tepelně-izolační.

Druhým typem materiálu na zasklení střechy je výplň z komůrkového polykarbonátu, která sice propouští výrazně méně světla než čiré skleněné tabule, ale z hlediska konstrukčního je přibližně osmkrát lehčí než lepené izolační dvojsklo.

V nejvyšších částech zimní zahrady jsou umístěny ventilační klapky nebo výklopná okna, která zajišťují ventilaci a ochranu před přehříváním interiéru. Platí přitom nepsané pravidlo, že nejméně deset procent vnějších ploch by se mělo dát otevřít.

Boční odvětrání zimní zahrady

Foto (C) DAFE - PLAST JIHLAVA

Teplo je základem spokojeného využívání

O užitné hodnotě zimní zahrady spolurozhodují řízené osvětlování a zastiňování, přívod čerstvého vzduchu, kvalita prosklených ploch a nosné prvky. Předpokladem úspěchu je také solidní základová konstrukce, která chrání vnitřní prostor před zemní vlhkostí a chladem. O příjemné klima v zimní zahradě se v topné sezóně spolehlivě postará podlahové vytápění. Pokud není jeho instalace možná z technických nebo ekonomických důvodů, lze zvolit jiné řešení – o teplo se postará například vestavba krbu nebo krbová kamna.

Zimní zahrady také stále častěji využívají pro temperování nebo dokonce kompletní vytápění prostoru topné konvektory, tzv. fan-coily. Jsou to speciální topné zdroje, z nichž je teplo převáděno do prostoru prouděním (konvekcí), na rozdíl od klasického radiátoru, kde se teplo přenáší do prostoru sáláním. K cirkulaci a proudění dochází výstupem ohřátého vzduchu kolem prosklených ploch vzhůru ke stropu, kde dojde k ochlazení, přičemž studený vzduch začne opět klesat zpět k podlaze. Vzduch cirkuluje celou místností podél stěn, takže se interiér lépe prohřívá a teplo v místnosti je přirozenější a rovnoměrnější. Tento způsob šíření tepla přispívá i k příjemným fyziologickým pocitům přítomných osob. Regulací teplot prostřednictvím termostatu dochází spouštěním tohoto ventilátoru k okamžité a intenzivní výměně tepla konvekcí mezi otopnou vodou a vzduchem. Ohřátý vzduch stoupá po celé délce topného tělesa, které je umístěno zejména v exponovaném místě interiéru, nebo v prostoru mezi studenou prosklenou plochou a místností, kam není možné z praktických důvodů umístit jiné topné těleso. Podlahové konvektory jsou proto velmi vhodné do zimních zahrad, kde právě pod chladnými prosklenými plochami vytvářejí tepelnou clonu, která okolí skla ohřívá a odstraňuje pocit chladu.

Topné konvektory konstruované do vlhkého a mokrého prostředí umožňují dokonce vytápění zimních zahrad se závlahou. Takové konvektory mají žlab vybaven odtokovou trubkou, která odvádí vodu nateklou do žlabu přístroje.

Proudění vzduchu při větrání v zimní zahradě: Zdola vtéká do interiéru větrací mřížkou studený vzduch, nahoře vystupuje teplý vzduch opět ven

Foto (C) DAFE - PLAST JIHLAVA

Zastínění a odvětrávání

Důležité je také správné zastínění a odvětrávání. Proti přehřívání interiéru dobře poslouží stromy v okolí zimní zahrady. Zevnitř prostor před sluncem zastiňují rolety nebo žaluzie, zároveň také úspěšně chrání soukromí uživatelů před zvědavými pohledy kolemjdoucích. Povrch prosklených ploch lze ve výrobě opatřit speciální, ve vakuu napařenou vrstvou kovu, nejčastěji hliníku. Jejím úkolem je odrážet část spektra elektromagnetického záření, která by ohřívalo vnitřní prostředí zimní zahrady.

Je třeba také zabránit akumulaci tepla a kondenzaci vlhkosti na okenních tabulích, která zhoršuje výhled a způsobuje stékání vody po stěnách na zem. Těmto jevům se dá předejít velmi snadno malými štěrbinami pode dveřmi a elektrickým ventilátorem ve střeše. Alternativou mohou být systémy větracích otvorů, které se ovládají ručně nebo elektronicky. V takovém případě počítač vyhodnocuje údaje tepelných a vlhkostních senzorů a samostatně řídí otevírání a zavírání větracích otvorů. Ohřevu plochy střechy a bočních stěn také úspěšně zamezí vnější markýzy.

Ve skleníku platí: Trojsklo je nejlepší

Prosklení zimní zahrady musí splňovat dva složité úkoly současně – musí pustit dovnitř hodně světla a v zimě musí v maximální možné míře zabránit únikům tepla. Optimální řešení nabízí použití speciálních izolačních vícenásobných skleněných výplní. Dvojitý uzavřený prostor mezi třemi skleněnými tabulemi vyplňuje inertní plyn. Nejčastěji se používá argon, ale účinnější a dražší je krypton nebo xenon. Tyto dva plyny díky lepším izolačním vlastnostem ale na druhou stranu zabírají menší objem, protože dovolují výrazně zmenšit vzdálenost mezi tabulemi skla. Trojité zasklení s těmito plyny je jen nepatrně silnější než dvojité sklo s argonovou výplní. Především pro zimní zahrady ve ztížených klimatických podmínkách je použití trojskla pro energetické úspory významné.

Tipy pro větrání

Teplý vzduch je lehčí než studený a proto vystupuje nahoru. Tento termický pohyb vytváří přirozený oběh vzduchu, který se využívá k větrání. V blízkosti podlahy jsou otevřené průduchy, kterými do místnosti vtéká chladný vzduch zvenčí. V nejvyšším místě zimní zahrady se otevírají výstupní otvory, kterými uniká stoupající teplý vzduch. Množství výstupních otvorů, jejich rozmístění a velikost otevření závisí na velikosti a výšce zimní zahrady, zastínění a na orientaci do světových stran. S detailním technickými znalostmi lze navrhnout zimní zahradu, kde se o běžnou cirkulaci vzduchu postarají minimální větrací otvory. Pro přívod vzduchu se používají ventilační otvory v bočních stěnách, pro odvod teplého vzduchu slouží nejčastěji výklopné okno ve střeše nebo posuvné okenní křídlo v bočních stěnách.

Vnější zastínění střechy se stará o regulaci tepelné energie

Foto (C) DAFE - PLAST JIHLAVA