Záhady zimnej záhrady

V prvom rade sa musíte rozhodnúť, na aký účel budete zimnú záhradu využívať. Môžete si z nej spraviť jedáleň so stolovaním alebo jej priestor ponúknuť izbovým kvetom či niektorým druhom rastlín, ktoré sú počas leta umiestnené v záhrade. V tomto prípade musíte celoročne udržiavať určitý stupeň vhodnej klímy, preto tu nie je najrozumnejšie hovoriť o šetrení energiou. K poklesu energie neprispeje ani využitie zimnej záhrady ako skleníka na pestovanie tropických rastlín. Skôr ako na romantiku teda treba myslieť na malý „klimatický“ systém, ktorý je vytvorený za sklom zimnej záhrady a ktorý sa riadi určitými zákonitosťami. Predpokladom jej projektovania je preto znalosť pôsobenia zmien teploty a vlhkosti. Úlohou návrhu konštrukcie zimnej záhrady je usmernenie tohto pôsobenia podľa jej funkcie.

Svetlo znamená teplo (niekedy až priteplo)

130848

To, že slnečné lúče ohrievajú predmety, vedia už malé deti. Fyzici tomu hovoria premena svetelnej energie na tepelnú. Tento jav sa využíva aj v architektúre – napríklad nasmerovaním veľkých presklených plôch budovy na slnečnú stranu sa získa časť energie potrebnej na ohrev vnútorných priestorov. Pretože teplo nemôže oknami uniknúť (alebo aspoň nie tak ľahko), ohrievajú sa ožiarené povrchy a od nich aj vzduch v budove. To je podstata skleníkového efektu. Na takéto pasívne získavanie tepla zo slnka je ideálna zimná záhrada. Teploty v zimnej záhrade sa líšia podľa ročného obdobia, počasia a lokality. Ako vysoko vystúpia, závisí predovšetkým od toho, ako dlho a akou intenzitou je priestor slnečným svetlom ožiarený. Pri orientácii zimnej záhrady na juh alebo juhozápad dosahuje intenzita žiarenia a priebeh teplôt počas dňa najvyššie hodnoty. Pri severne orientovaných zimných záhradách sa síce dá využiť difúzne žiarenie, pomôcť však môže aj šikovná vyčnievajúca konštrukcia, ktorá zachytí priame žiarenie. Vďaka nej môže vzniknúť tepelne stabilný a celoročne obývateľný priestor. Inými slovami, prostredníctvom konkrétneho konštrukčného a tvarového riešenia vznikne v zimnej záhrade vlastný klimatický systém, ktorý ovplyvní možnosti jej využitia.

Vlhkosť v zimnej záhrade

Medzi zimnou záhradou a exteriérom domu a tiež medzi zimnou záhradou a samotným domom dochádza k výmene tepla – jej energetická bilancia má dve stránky: zisky a straty. Rozdiel medzi nimi môže byť príčinou extrémnych klimatických situácií – až + 80 °C v horúcich letných dňoch, kedy sú tepelné zisky vysoké a straty malé, a naopak mínusové teploty pri minimálnych tepelných ziskoch a veľkých stratách za mrazivých nocí. Pri značných teplotných výkyvoch je väčšie riziko kondenzácie vlhkosti, hlavne na sklených plochách. Teplý vzduch môže absorbovať väčší objem vodnej pary než studený, preto ak sa napríklad na studených okenných tabuliach vzduch ochladí, pojme menej vodnej pary. Prebytočná vlhkosť na oknách skondenzuje a vznikajúca voda musí byť potom odvedená. Iným riešením je dostatočné vetranie (zníži obsah vodnej pary vo vzduchu) alebo intenzívnejšie kúrenie (zníži relatívnu vlhkosť vzduchu). Oboje však vedie k energetickým stratám. Čím stabilnejšie teda budú teplotné pomery v zimnej záhrade, tým menej bude problémov so vznikajúcou vlhkosťou. Vlhkosť v zimnej záhrade ovplyvňuje nielen možnosti jej využitia, ale má vplyv napríklad aj na namáhanie materiálu rámov zasklení.

130849

Od extrémnej po vyrovnanú mikroklímu

Tvar, poloha a nadväznosť zimnej záhrady na samotný dom sú dôležité faktory, ktoré vplývajú na to, aké tepelné toky v nej budú prebiehať a či tak vzniknú extrémne alebo skôr mierne klimatické podmienky. Prízemná zimná záhrada s málo sklonenou strechou a ďaleko vysunutým telesom stavby poskytuje veľkú plochu pre dopadajúce slnečné žiarenie, avšak aj veľkú plochu pre vyžarovanie tepla. Dôsledkom je nevyrovnaná klíma, vysoké teploty v lete cez deň, a naopak veľmi nízke teploty v zime a v noci. Úplne iné je tepelné správanie dvojposchodovej zimnej záhrady, ktorej strmo sklonená plocha odráža časť žiarenia vysoko postaveného letného slnka. Okrem toho, čím menší je povrch zimnej záhrady v pomere k jej objemu, tým menšie je vyžarovanie, a teda aj tepelné pomery v nej sú vyrovnanejšie. Vyrovnané podmienky vhodné pre obytný priestor sa teda najjednoduchšie a s minimálnym využitím klimatizačnej techniky dosiahnu v zimnej záhrade s veľkým sklonom strechy (alebo čelnej steny), ktorá nemá veľkú hĺbku, zato je čo najvyššia a najširšia. Veľký vplyv na energetické správanie zimnej záhrady má aj jej začlenenie do priestoru domu – podľa toho sa výkyvy mikroklímy v zimnej záhrade prejavia nielen na nej samotnej, ale aj na celom dome. Predpokladom dobrej tepelnej „spolupráce“ zimnej záhrady s domom je, že presklený priestor možno s domom podľa potreby prepojiť, alebo od neho tepelne izolovať – napríklad otvárateľnou presklenou stenou. Tepelne oddelený systém zimnej záhrady sa dá podľa potreby využívať nezávisle, alebo môže byť za vhodných podmienok zapojený do zásobovania teplom či rozšírenia obytného priestoru vlastného domu.

Cirkulácia vzduchu

Cirkulácia vzduchu je ďalším dôležitým faktorom, ktorý ovplyvňuje klímu v zimnej záhrade. Príčinou „prirodzeného vetrania“ – teda pohybu vzduchu v priestore – je komínový efekt. Funguje na princípe ohrievania studeného vzduchu a jeho následného stúpania nahor, odkiaľ uniká otvormi v hornej časti zimnej záhrady. Vzniknutým podtlakom sa v spodnej časti priestoru nasáva studený vzduch z exteriéru. Podmienkou fungovania tohto javu je však dostatočný výškový rozdiel. Ide o dostatočne vysoký priestor samotnej zimnej záhrady, ktorý umožní umiestniť otvory pre odvod vzduchu čo najvyššie a pre jeho prívod čo najnižšie. Prehrievaniu priestoru sa účinne zabráni, ak je otvor na odvod vzduchu väčší než otvor na jeho prívod. Voľne stojaci skleník môže byť väčšinou bez problémov konštruovaný tak, aby v ňom prirodzené vetranie fungovalo podľa požiadaviek. Horšia býva situácia v zimnej záhrade pristavanej k domu, kde existujú stavebné či dispozičné obmedzenia a prekážky brániace prúdeniu vzduchu. Vzduch nemôže byť vedený priamo medzi otvormi umiestnenými oproti sebe, pretože by ho tlak vetra zrážal z horných vetracích okienok späť do miestnosti. V takom prípade sú ako pomocné prostriedky potrebné automatické vetracie zariadenia. Prúdenie vzduchu v lete chráni pred prehriatím. Aby sa však zabránilo nepríjemnému až nebezpečnému prievanu v zime, musí byť vetranie regulovateľné. Záleží nielen na jednoduchosti, ale aj bezpečnosti manipulácie s oknami (najmä s tými vysoko položenými) či zasklenými stenami. Aby mohla zimná záhrada slúžiť ako zdroj teplého vzduchu, prípadne ako obytný priestor, je dôležitá tiež možnosť regulovanej výmeny vzduchu medzi zimnou záhradou a domom, či už priamej (vetracími okienkami, dverami, oknami) alebo nepriamej (vzduchovými kanálikmi z kovu alebo kameňa).

130854

Zimná záhrada a hmota

Na mikroklímu zimnej záhrady má nemalý vplyv aj pomer medzi zasklenými a nepriehľadnými časťami obvodového plášťa – čím viac je masívnych stavebných dielov, tým stabilnejšie sú klimatické podmienky priestoru. Zimná záhrada s masívnou strechou začlenená do hmoty domu nespôsobí toľko problémov s prehrievaním než vyčnievajúca, plne zasklená strecha. Avšak aj jej tepelné zisky sú podstatne menšie. Exponovaná zimná záhrada, ktorá je z väčšej časti presklená, sa v zime môže čiastočne podieľať na vykurovaní interiéru domu. Ak je však pre jej nadmerné prehrievanie v lete potrebná klimatizácia, takáto zimná záhrada v konečnom dôsledku neprispeje k šetreniu energiou, ale k pravému opaku. Existuje aj iný vzťah medzi klímou v zimnej záhrade a typom stavebných materiálov. Súvisí s vnútornou klímou a podielom ľahkých a ťažkých materiálov. Ťažké stavebné diely ako murivo a kamenné podlahy akumulujú teplo i chlad. Tým zmierňujú extrémy a prispievajú k väčšej zotrvačnosti a vyrovnanosti celého systému. Naopak pomocou ľahkých stavebných dielov, akými sú napríklad drevené podlahy a konštrukcie, sa dosahuje dobrý tepelnoizolačný účinok už pri malých hrúbkach. Dostatočná tepelná izolácia zabraňuje tepelným stratám a extrémom najmä v zime. Optimálna býva väčšinou kombinácia materiálov s rôznymi vlastnosťami.

Ako príklad poslúži tepelnoakumulačná kamenná podlaha a ľahké izolačné drevené steny, alebo po dlhú dobu exponovaná akumulačná stena a izolujúca drevená podlaha. Sklo ako priehľadný stavebný materiál súčasne zaisťuje potrebné presvetlenie a tepelné zisky zimnej záhrady. Závisí od jeho kvality, či sa podstatnou mierou nebude podieľať aj na jej tepelných stratách. Kvôli vysokému podielu skla na obvodovom plášti má jeho kvalita podstatný vplyv na energetickú bilanciu preskleného priestoru. Dôležitými charakteristikami sú najmä priepustnosť svetla a tepelnoizolačná schopnosť skla. Zjednodušene sa dá povedať, že čím vyššia je priepustnosť svetla, tým nižšia je tepelnoizolačná schopnosť. Napríklad jednoduché sklo s hrúbkou 4 mm prepúšťa viac než 90 percent svetla, jeho hodnota k (koeficient priestupnosti tepla) je však len 5,8 W/m2K, čo je niekoľkonásobne horšie, než pripúšťajú normy. Na druhej strane izolačné dvojsklo, ktoré sa dodatočným kovovým povlakom stáva tepelnoochranným sklom, dosahuje hodnoty k od 0,9 do 1,5 W/m2K a chráni teda pred tepelnými stratami veľmi dobre. Je to ale na úkor priepustnosti svetla, ktorá je len asi 60-percentná. Zimná záhrada využívaná najmä ako skleník potrebuje predovšetkým svetlo a tepelné straty sa môžu v tomto prípade tolerovať. Ak je presklený priestor určený na pasívne využívanie slnečnej energie, je síce žiaduca vysoká svetelná priepustnosť, ale zároveň by tepelné straty mali byť čo najnižšie. Pri obytných zimných záhradách je dnes bežným štandardom použitie izolačného dvojskla. Trend smeruje k používaniu tepelne ochranného skla.

Zimná záhrada a konštrukcia

Výber konkrétneho konštrukčného systému a materiálov zimnej záhrady závisí od jej vnútorných podmienok, spôsobu využitia, veľkosti a tvaru, estetických požiadaviek, ale aj od finančných možností stavebníka. Zimná záhrada by mala byť integrálnou súčasťou architektonického riešenia celého domu, mala by tvarovo, farebne aj materiálom nadväzovať najmä na riešenie ostatných okien a výplní otvorov. Pri konštrukcii preskleného priestoru sú k dispozícii rovnaké materiály, aké sa používajú na okenné rámy – hliník, oceľ, plast a drevo. Okrem konštrukčných vlastností jednotlivých materiálov je dôležitým parametrom aj ich tepelnoizolačná schopnosť, ktorá by mala vychádzať zo spôsobu využitia priestoru a korešpondovať s tepelnoizolačnou schopnosťou zasklenia.

Drevo je tradičný materiál, príjemný na pohľad i dotyk, avšak náročný na údržbu, citlivý na zmeny vlhkosti a extrémne klimatické podmienky. Drevo je preto vhodné použiť ako konštrukčný materiál najmä v obytných zimných záhradách so stabilnou vnútornou mikroklímou. Plastové konštrukcie majú výborné tepelnoizolačné vlastnosti, sú nenáročné na údržbu a sú cenovo pomerne výhodné. Majú však menšiu rozmerovú stálosť a obmedzené statické možnosti. Sú teda vhodné najmä pre zimné záhrady menších rozmerov, celoročne využívané ako obytný priestor. Kovové konštrukcie sú najpevnejšie, umožňujú subtílne konštrukcie a uplatnenie veľkých nedelených presklených plôch. Do vlhkého prostredia skleníka s extrémnymi výkyvmi teplôt sú jednoznačne najvhodnejšie. Špeciálne tvarovanie a kombinácia materiálov profilov s prerušeným tepelným mostom zlepšujú tepelnoizolačnú schopnosť kovových konštrukcií, ich využitie v presklenej architektúre je preto univerzálne.

Akú chcete zimnú záhradu?

Skleník najmä pre rastliny Pod sklom môže vzniknúť pozoruhodná zelená oáza, pretože práve tu sa dajú vytvoriť podmienky podobné klíme v krajine pôvodu exotických rastlín. Rastliny potrebujú najmä svetlo a teplo – to sa má do skleníka dostávať z najrôznejších strán a v čo najväčšej miere. Najdôležitejším znakom skleníka je preto vysoký podiel zasklených plôch. Vhodným riešením je samostatne stojaci, alebo o stenu domu iba „opretý“ objekt. V tomto prípade je nevhodné včleňovanie do hmoty samotného domu. Pre dostatočný príjem slnečného žiarenia je v lete najvhodnejšia pomerne plochá strecha (so sklonom približne 20 až 30 stupňov) a pre nízko postavené zimné slnko steny so sklonom 60 stupňov. Pre skleníky využívané najmä v prechodnom období je zase vhodný strmý sklon strechy. Rastliny tiež potrebujú vzduch a ochranu pred prehriatím, preto je potrebný priestor, ktorý bude dostatočne vysoký pre účinné prirodzené vetranie. Veľký podiel zasklenia neznamená len veľké tepelné zisky, ale aj veľké tepelné straty a nakoľko prinízke teploty mnohým rastlinám škodia, je nutné skleník v zime vykurovať. Aj v skleníku sa však veľké teplotné výkyvy dajú znížiť pomocou masívnych stavebných dielov – napríklad tepelnoakumulačnými podlahami. Vyrovnaná klíma tu však asi nebude nikdy a práve pre veľké teplotné výkyvy sa takáto zimná záhrada dá využívať na bývanie len počas určitého obdobia. Vzhľadom na vysokú vlhkosť v zimnej záhrade – skleníku musí byť prebytočná voda odvádzaná a nosná konštrukcia dostatočne chránená pred poškodením. Práve kvôli vlhkosti a extrémnym podmienkam sa tu neodporúča použiť drevené rámy. Ideálnym konštrukčným materiálom je, najmä pre svoju pevnosť a odolnosť, kov.

Zimná záhrada ako systém pre získavanie energie

Práve pri ambíciách ekologického charakteru môže byť rozdiel medzi prianím a skutočným energetickým využitím priepastný. Neodškriepiteľným faktom je, že vďaka zimnej záhrade možno slnečnú energiu získať, avšak nakoľko môže byť využitá, závisí od mnohých faktorov. Potrebná je taká konštrukcia preskleného priestoru, ktorou sa najviac energie získa v zime a v prechodnom období. Podľa využitia môžeme rozlíšiť dva typy „energetických“ zimných záhrad – tepelnú nárazníkovú zónu alebo kolektor teplého vzduchu. Zimná záhrada umiestnená pred obytným priestorom pôsobí ako energetický nárazník nezávisle od orientácie na svetové strany. Nevykurovaná zóna znižuje tepelné straty priestorov nachádzajúcich sa za ňou. Za predpokladu, že sa ako obytný priestor bude využívať len príležitostne, možno týmto spôsobom dosiahnuť pozoruhodnú úsporu energie potrebnej na vykurovanie.

Aby v zimnej záhrade nedochádzalo k prílišnému ochladzovaniu, ale k čo najväčším tepelným ziskom, nemala by byť veľmi hlboká, ale vysoká a široká. V zimnej záhrade slúžiacej ako kolektor teplého vzduchu sú potrebné viaceré uvážené stavebné opatrenia. Medzi ne patrí aj smerovanie na juh až juhozápad, strmé zasklené plochy, priestor siahajúci cez dve podlažia, cielené prúdenie vzduchu. Zisk solárneho tepla závisí predovšetkým od veľkosti a nasmerovania zasklených plôch. Najdôležitejšími parametrami sú stupeň prekrytia fasády a pomer priehľadných a nepriehľadných plôch. Ani zďaleka však neplatí, že čím viac je zasklených plôch, tým väčšie sú tepelné zisky. Reálne asi do 40-percentného podielu južne orientovaných zasklených plôch (tie sú pri získavaní energie zo slnka najúčinnejšie) ročná spotreba tepla na vykurovanie klesá, potom so zvyšujúcim sa podielom zasklení dokonca narastá. O úspore energie či dokonca aj o jej plytvaní v najväčšej miere rozhoduje prispôsobivé správanie používateľa. Rozpor totiž vzniká vtedy, keď má byť energetický systém využívaný ako obytný priestor. Pre človeka je príjemné prostredie s teplotou medzi 20 až 26 °C. Pri týchto teplotách však energetické zisky zaskleného priestoru iba začínajú. Ak má byť teda zimná záhrada obývaná, musí sa pri slnečnom počasí vetrať a získaná energia doslova vyletí von oknami. Zisky neprichádzajú do úvahy ani v prípade, ak treba priestor kvôli celoročnému využívaniu vykurovať. Podobný problém vzniká, ak sa má v tomto prostredí dariť rastlinám, pretože tie potrebujú dostatok vzduchu a primerané teploty. Obytné zimné záhrady s bujným rastlinstvom môžu bezpochyby slúžiť ako nárazníkové zóny, avšak energiu produkujúci obývateľný skleník ostáva zatiaľ nedosiahnuteľným snom.

130850

Zimná záhrada ako obytný priestor

Pravdepodobne len máloktorý stavebník sa púšťa do stavby zimnej záhrady s predstavou, že ju využije len ako skleník. Pre viacerých predstavuje zimná záhrada skôr príjemný obytný priestor, kde sa dá jesť, hrať alebo jednoducho oddychovať. K tejto predstave jednoznačne patria rastliny a k spokojnosti možno postačí, ak zimná záhrada získa aspoň toľko energie, koľko sama spotrebuje. Podmienkou jej neobmedzeného využívania je vyrovnaná klíma s maximálnymi teplotami 26 °C v lete a s minimálnymi tepelnými stratami v zime. To možno dosiahnuť vhodnými rozmermi, sklonom a orientáciou zasklení s dobrými tepelnoizolačnými vlastnosťami, dostatočným podielom masívnych plôch, ktoré teplo po nejakú dobu akumulujú a neskôr postupne odovzdávajú. Celoročné využitie sa dá dosiahnuť aj dostatočným začlenením zimnej záhrady do domu, tienením exponovaných presklených plôch v lete a dobrým vetraním (vhodné sú napríklad otvárateľné presklené steny). Pre splnenie klimatických požiadaviek a pre odstránenie problému s kondenzáciou je rozhodujúce kvalitné zasklenie, minimálne izolačným dvojsklom, pri ktorom sa teploty na vnútornej strane približujú teplote v miestnosti, takže vznik kondenzačnej vody je takmer vylúčený.

Na rozdiel od skleníka či kolektoru má byť zasklená plocha naozaj len taká, aká je potrebná, nie väčšia. Priaznivé je zasklenie všetkých zvislých plôch, so zasklením strechy však treba byť opatrný. Aby nedošlo k prehrievaniu, malo by vysoko postavené letné slnko dopadať na chrániace masívne strešné plochy, nízko stojace zimné slnko by však malo cez sklo dopadať čo najhlbšie do priestoru. Strecha musí byť vždy zasklená bezpečnostným sklom. Kombinácia bezpečnostného a tepelnoizolačného skla je pomerne nákladná, takže obmedzenie presklených strešných plôch sa priaznivo prejaví aj na rozpočte stavby. Aj v prípade, že je zimná záhrada stavaná ako rozšírenie obytného priestoru, odporúča sa jej flexibilné oddelenie od vlastného domu presklenou stenou – tak môže byť podľa potreby začlenená do domu úplne, čiastočne alebo môže tvoriť vlastný tepelný systém. Samozrejme pri obytnom priestore je veľmi dôležité vetranie. Rozhodne najlacnejší spôsob vetrania s veľkým účinkom je, ak je presklený priestor dostatočne vysoký a vhodne tvarovaný na prirodzené vetranie. Dvojpodlažná zimná záhrada má okrem prirodzeného vetrania aj ďalšiu výhodu v podobe rozličných výškových úrovní, na ktorých vzniká akási teplotná hierarchia, takže napríklad galéria na poschodí môže byť využívaná už v prvých jarných slnečných dňoch a priestor na prízemí je zas obývateľný i v horúcich letných dňoch. Nároky na dostatok zelene alebo na energetický zisk obývateľnej zimnej záhrady nemôžu byť príliš vysoké.

Už len krok do novej záhrady

Tvarových aj materiálových riešení zimných záhrad je nepreberné množstvo. V každom prípade sa ale kvalitná presklená prístavba cenovo radí k nadštandardu. Zimná záhrada je zložitý klimatický systém, v ktorom všetko so všetkým súvisí a navzájom sa ovplyvňuje. Projektant môže voľbou tvaru, orientácie a začlenenia zimnej záhrady do objektu, ale aj voľbou zasklenia a pomeru rôznych druhov materiálov ovplyvniť teploty, prúdenie a vlhkosť vzduchu v jej interiéri. Pri rozhodovaní je najdôležitejšie ako bude zimná záhrada využívaná. Dobrý návrh musí ale zohľadňovať aj klimatické danosti prostredia, a tiež architektúru a dispozičné riešenie celého domu. Vráťte sa k predstavám o vašej zimnej záhrade a spravte krok vpred pre dosiahnutie svojho cieľa – zabezpečte si príjemný oddych v útulnom a energiami šetriacom prostredí zimnej záhrady, či už počas letných dní alebo studených zimných večerov.