Imejte svoj pogled

Zgodovina in razvoj lesenih oken sta v veliki meri povezana z razvojem ravnega stekla. Prvotno obdobje zgodovine lesenih oken sega v čas pred 16. stoletjem, ko so bila okna še nezastekljena in fiksna. Line so bile bodisi prazne ali pa prekrite s krpami, papirjem, lesom ali ploščami iz roževine. Steklo je bilo izredno redko uporabljeno in rezervirano le za najpremožnejše. Eno najstarejših nezastekljenih lesenih oken je mogoče najti v angleški vasici Boxford, njegovo starost pa ocenjujejo na več kot 1.000 let. V 17. stoletju so začela lesena okna resneje pridobivati na veljavi. Ta so bila vedno pogosteje zastekljena tudi v normalnih domovih, saj je bilo leta 1674 prvič predstavljeno kronsko steklo. Leta 1903 pa je Michael Owens predstavil revolucionarno rešitev v obliki avtomatizirane strojne izdelave stekel. Tehnologija je omogočila izdelavo večjih dimenzij ravnega stekla za nižjo ceno, kar je ključno vplivalo na izgled okna. Kljub temu, da je tehnologija omogočala izdelavo stekla z jasnejšo in homogenejšo strukturo, pa so bila ta še daleč od popolnosti. Temu se je leta 1954 približal Sir Alastair Pilkington, ki je izumil plavajoči postopek izdelave ravnega stekla. Takšnemu steklu rečemo zrcalno ali float steklo in ga uporabljamo še danes. V teh letih se je na trgu pojavilo tudi prvo dvoslojno izolacijsko steklo, ki je bilo v naslednjih desetletjih nadgrajeno še z nizkoemisijski nanosi na steklih in uporabo žlahtnih plinov kot nadomestek zraka med njimi.

Razvoj lesenih oken je torej v veliki meri povezan z osnovnimi materiali – les, steklo, površinski premazi in okovje, ki pomembno vplivajo na same lastnosti lesenih oken, njihovo trajnost in trajnostnost ter sam izgled.

MATERIALI IN LASTNOSTI

Osnovni materiali oziroma polproizvodi lesenih oken so les oz. leseni lepljenci, steklo v obliki večslojnega izolacijskega stekla, okovje in površinski premaz (sintetični premazi, olja, voski).

LES

Lesena okna, proizvedena v Sloveniji, so v veliki večini izdelana iz lesa smrekovine, kateri sledi les Sibirskega macesna (dobava slednjega zaradi vojne v Ukrajini ni zagotovljena), hrastovina in tuje tropske lesne vrste, med katerimi sta najpogostejši Red grandis in meranti. Za izdelavo oken se uporablja tudi termično modificirana smrekovina, medtem ko se v Nemčiji in Skandinaviji precej uporablja tudi bor. Osnovni lesen polproizvod lesenih oken so leseni lepljenci, ki so izdelani iz najmanj treh lesenih lamel med sabo zlepljenimi z vodoodpornim polivinilacetatnim ali »mizarskim« lepilom ali redkeje poliuretanskim lepilom. Vsaka lesna vrsta ima svoje prednosti in slabosti, ki jih je smiselno upoštevati, ko se odločamo o izbiri lesa. Več o tem preberite v blogu Prednosti in slabosti različnih vrst lesa.

Lesne vrste se med drugim med sabo razlikujejo tudi po toplotni izolativnosti oziroma prevodnosti (λ), ta pa je v osnovi odvisna od gostote lesa in tudi lesne vlažnosti. λ lesa se pri enaki lesni vlažnosti viša v višanjem gostote lesa. λ smreke je 0,11 W/mK, macesna 0,13 W/mK, merantija 0,15 W/mK in hrasta 0,18 W/mK. Zelo dobro λ ima termično modificirana (TM) smrekovina in sicer 0,09 W/mK. Posledično se tudi toplotna prehodnost okenskega profila (U_f) spreminja z uporabo različnih vrst. Več o tem lahko preberete v blogu Kaj vpliva na toplotno izolativnost lesenega okenskega profila?

Najbolj izolativna okna se uvrščajo med t.i. pasivna okna, ki pridobijo certifikat vodilnega inštitiuta na področju pasivne gradnje Passive House Institute. Trenutno najbolj izolativno leseno certificirano pasivno okno ima toplotno prehodnost U_w 0,58 W/m²K, najbolj izolativno les-aluminij certificirano pasivno okno pa 0,43 W/m²K.

STEKLO

Že v uvodu je izpostavljeno, da je bilo steklo tisto, ki je narekovalo razvoj lesenih oken in da se danes v okoli 80 % stavbnega pohištva vgrajuje troslojno izolacijsko steklo. Več o steklih v enajsti epizodi podkasta Hiša govori Rudi Hajdinjak.

Steklo je tudi element okna, ki v največji meri vpliva na toplotno izolativnost oz. toplotno prehodnost okna (U_w), saj njegova površina v veliki večini primerov predstavlja najmanj 70 % celotne površine okna. Gre za toplotno izolacijsko steklo, sestavljeno iz dveh ali treh stekel med katerimi je z uporabo medstekelnih distančnikov hermetično zaprt prostor napolnjen z žlahtnim plinom. Na toplotno prehodnost stekla (U_g) vpliva:

• število stekel oz. medstekelnih prostorov,
• širina medstekelnega distančnika oz. razmik med stekli,
• vrsta žlahtnega plina in
• število ter vrsta nanosa na steklih.

Število stekel je najpomembnejši dejavnik od katerega je odvisna U_g. U_g enojne zasteklitve je 5,7 W/m²K, večine dvoslojnih stekel med 1,0 W/m²K in 1,4 W/m²K in troslojnih stekel med 0,5 W/m²K in 0,8 W/m²K.

Širina medstekelnega distančnika neposredno določa razmik med stekli, ki se zaradi standardnih dimenzij distančnikov spreminja za 2 mm (10, 12, 14, 16 mm …). Končni razmik med stekli je mnogokrat posledica največje možne debeline toplotno izolacijskega stekla, ki ga je mogoče vgraditi v okenski okvir. To posledično vpliva na U_g, saj ožji distančnik pomeni tudi nižjo U_g vrednost. Več o vplivu distančnika lahko preberete v blogu Medstekelni distančnik? Kaj je to?.

Vrsta žlahtnega plina prav tako vpliva na U_g. V veliki večini primerov se uporablja argon, kripton pa zaradi visoke cene, ki navadno ne odtehta razlike U_g, le poredko. V zadnjih letih je vedno več poskusov izdelave t.i. vakuumskih stekel, pri katerih argon in kripton v medstekelnem prostoru nadomešča vakuum. Predvsem zaradi visoke cene in omejitev izvedbe ta stekle (še) niso šire dostopna in uporabljena v oknih.

Zadnja pomembna lastnost, ki vpliva na U_g toplotno izolacijskih stekel je število in vrsta nanosa na steklih. Pri dvoslojnih zasteklitvah je navadno en nanos na notranjem steklu pri troslojnih zasteklitvah pa sta nanosa dva. V obeh primerih je nanos na površini stekla, ki je obrnjena v medstekelni prostor, da se nanos ne more poškodovati. Obstajajo različne vrste nanosov, ki pomembno vplivajo tako na U_g kot na druge lastnosti stekla, med katerimi sta posebej pomembni prehod sončne energije (g-vrednost) in prehod vidne svetlobe (LT). Več o steklih si lahko preberete v blogu Dvoslojno ali troslojno izolacijsko steklo?.

OKOVJE

Okovje je pomembna komponenta lesenih oken saj bistveno vpliva na stabilnost lesenih oken oz. natančneje lesenih okenskih kril. Povešanje kril je namreč odvisno od okovja in teže samega krila. Sodobno okovje je drugačno kot je bilo okovje včasih, saj je prilagojeno večji teži in dimenzijam okenskih kril. Če so včasih okenska krila tehtala do okoli 25 kg (enojno steklo) ali 50 kg (dve stekli, vezano okno), so teže današnjih okenskih kril precej večje. Večino teže okenskega krila namreč predstavlja steklo.

1 m² stekla z debelino 1 mm tehta 2,5 kg kar za standardno troslojno zasteklitev s tremi 4 mm stekli pomeni 30 kg/m². Če je okno veliko 1,2 m × 1,4 m znaša teža krila približno 50 kg, krilo balkonskih vrat z dimenzijami 1,0 m × 2,3 m pa 70 kg. Če pa bi želeli večja balkonska vrata z dimenzijami 1,2 m × 3,0 m in lepljenim zunanjim steklom, bi morali uporabiti stekla z debelino 6 mm in lepljeno steklo iz dveh 5 mm stekel. To bi pomenilo, da je teža krila približno 200 kg. Kot omenjeno, je današnje okovje prilagojeno takšnim obremenitvam. Standardno okovje (vidno ali skrito) namreč omogoča teže okenskih kril do 150 kg, medtem ko posebna okovja za težja krila omogočajo teže do 200 kg in celo 300 kg. Več o okovju lahko preberete v blogu Kakšno težo okenskega krila lahko prenese okovje?.

POVRŠINSKI PREMAZ

Med ljudmi velja precej tradicionalno prepričanje, da je potrebno okna že nekaj let po nakupu prvič ponovno premazati. V veliki večini primerov se to izkaže kot neupravičeno in nepotrebno. Strah in pomisleki izhajajo iz izkušenj z uporabo lesenih oken, ki so bila pred desetletji premazana z lak emajli oziroma opleski. Ti so sicer zagotavljali dobro vodoodbojnost a niso bili paropropustni, kar je bila tudi njihova največja slabost. Ob izpostavitvi vremenskim vplivom je prihajalo do erozije in pokanja premaza zaradi njegove krhkosti ter prehoda vode pod njega. Vlaga v lesu je povzročala mehurjenje in luščenja premaza ter trohnobo lesa. Današnji premazi so zahvaljujoč hitremu razvoju bistveno drugačni. Navadno govorimo o debeloslojnih lazurah, ki ob zadostni kakovosti materialov, ustrezni formulaciji premaza in primernem nanosu v proizvodnji, zagotavljajo dolgo življenjsko dobo lesenih oken. Na njo pomembno vplivajo kakovost premaza, izpostavitev lesenih oken dežju in sončnemu obsevanju ter izvedba določenih detajlov lesenih oken.

Ko govorimo o kakovosti premaza imamo v mislih število slojev in ustreznost formulacije premaza. Zelo pomembno je, da premaz sestoji iz več slojev, zato mu strokovno pravimo tudi premazni sistem. Priporočeni so vsaj trije sloji. Več o premazih lahko preberete v blogu Čez pet let bom moral premazati nova lesena okna! Res?.

Izpostavitev lesenih oken na objektu je naslednji faktor, ki pomembno vpliva na življenjsko dobo premaza. Bistvene razlike bodo namreč med oknom na severni in južni strani objekta ter med oknom vgrajenim v sodobnem objektu z ravno streho brez napušča in klasičnim objektom s 70 cm napuščem.

Pri lesenih oknih pa ne smemo pozabiti niti njihovih posameznih detajlov. Najbolj izpostavljen del lesenih oken je spodnji prečnik okenskega krila in okvirja. Ker je tu na robovih premaz najtanjši, hkrati pa je ta del najbolj izpostavljen vremenskim vplivom, je potrebno namestiti aluminijaste odkapnike, ki ščitijo te dele pred prehitro izrabo premaza.

IZGLED IN ARHITEKTURA

Primarna funkcija oken skozi zgodovino je bila vnos naravne svetlobe v prostor, ki je omogočala bivanje in uporabo prostorov. Do 20. stoletja, pa je zaradi tehnološke nerazvitosti oken, vnos svetlobe sočasno pomenil tudi velike toplotne izgube, zaradi katerih so velikosti oken ostajale majhne in zasedale manj kot 15 % neto bivalne površine. Iz obdobja prve polovice 20. stoletja so bila okna v slovenskem prostoru narejena z enojnimi zasteklitvami, ki so v zimskem času, zaradi kondenziranja notranjega vlažnega zraka na hladnem steklu, postala galerija zimskih rož. Okna so bila majhna, v nekaterih predelih Slovenije dvojna (škatlasta), posedanje ob tovrstnih oknih, pa je bilo vsaj v zimskem času, zaradi izjemnega hladu, praktično nemogoče. Z razvojem izolacijskega stekla se je večala tako površina posameznega okna, kot skupna površina oken v objektih. Vse od 1950-1990 so slovenski prostor, na področju stanovanjske gradnje, definirali tipski načrti objektov (z manjšimi ali večjimi izpeljankami), ki so v večini primerov vključevali tudi tipske dimenzije oken takratnih proizvajalcev, ki so okna delali serijsko in na zalogo (60 x 90 cm, 100 x 120 cm, 120 x 120 cm ter 140 x 140 cm so bile velikosti enokrilnega okna, 160 x 140 cm ali 180 x 140 cm velikosti dvokrilnih oken ter 100 x 220 cm velikosti balkonskih vrat). Objekti so bili v tem obdobju večetažni, z okni in balkonskimi vrati v dnevnem prostoru in spalnici ter po enem oknu v ostalih prostorih. Centralni ogrevalni sistemi z radiatorji nameščenimi tik pod okni so zadoščali, da so nadomestili izgube skozi stene in okna in ogreli prostore, na bivanju primerne temperature. V nočnem času, ko ogrevalni sistem ni deloval, pa se je temperatura prostorov znižala tudi na 15-16 °C. Hladne zunanje površine ovoja, netesnjenje oken in tople notranje stene so botrovale velikemu gibanja in kroženja zraka znotraj prostorov. Toplotne izgube so bile ogromne je pa res, da je bila kakovost zraka ravno zaradi netesnjenja in kroženja zraka dokaj visoka. V letih 2000-2020 pa so okna v evropskem prostoru dosegla razvojni preboj in omogočila tudi arhitekturi, da skupaj z njimi ustvarja nove trende in prestavlja mejnike mogočega.

Nemčija in Avstrija sta bili na področju tehnološkega razvoja oken dolgo časa vodilni državi, po katerih se je zgledovalo in učilo od njih kar nekaj držav (Švica, Slovenija, Poljska, Hrvaška). Slovenija je, s številnimi proizvajalci oken, v zadnjih 20 letih naredila ogromen razvojni napredek in je povsem konkurenčna proizvajalcem iz ostalih držav, z nekaterimi inovativnimi rešitvami pa celo postavlja trende ostalim. Osrednji evropski prostor je tudi v svetovnem merilu prostor z najbolj tehnološko in trajnostno razvitimi okni. Zanimivo je tudi dejstvo, da sodobnemu razvoju oken ne sledijo Skandinavske države, kjer so obdobja z nižjimi temperaturami precej daljša kot v osrednji Evropi, kot tudi ne države na jugu Evrope, ki se v poletnem času srečujejo z velikim pregrevanjem objektov.

Trajnostna gradnja narekuje razvoj oken in njihov vse večji pomen v arhitekturi sodobnih objektov. Trajnostna izdelava, vgradnja in uporaba oken v stanovanjskih objektih mora odgovoriti na številne zahteve: preprečevanje toplotnih izgub, zmanjševanje pregrevanja skozi stekla v poletnem času, povečanje sončnih dobitkov v zimskem času, vnos naravne svetlobe, zvočno zaščito, prezračevanje, … Skoraj nemogoče je do popolnosti izpolniti vsakega od zgoraj naštetih lastnosti, ampak lahko s sodobnimi okni in tehnologijo, ki je na voljo, vedno poiščemo najboljši optimum vseh zahtev, ki jih objekt ima. Dejstvo je, da je razvoj oken v zadnjih 20 letih omogočil, da se zasteklitve večajo in delež transparentnih površin na netto bivalno površino močno presega 20 %, v nekaterih primerih in posameznih prostorih govorimo o skoraj 100 % deležu transparentnega ovoja. In to je bil tudi čas, ko tipski proizvodi niso več bili dovolj in se je začela proizvodnja lesenih oken po meri. Ko je bila nizkoenergijska gradnja 10 let nazaj v evropskem prostoru v največjem razmahu je veljalo dejstvo, da morajo biti velike steklene površine na južni strani stanovanjskih objektov (zaradi velikih sončnih dobitkov v zimskem času), na severni strani pa se jim poskusimo čim bolj izogniti (zaradi velikih toplotnih izgub). Dandanes vemo, da se da tudi pri lokacijah, ki nam ne omogočajo tovrstne orientacije objekta zelo dobro umestiti steklene površine tudi na vzhodne ali severne strani objekta brez večjih toplotnih izgub. Vse večji pomen namreč dobivajo poleg energijske učinkovitosti oken tudi drugi vplivi, ki bistveno vplivajo na udobje bivanja ljudi na objektih (na primer vnos zadostne svetlobe). Moderna arhitektura tako posega po velikih transparentnih površinah tudi zaradi razvoja ostalih gradbenih materialov in samega načina gradnje; zelo izolativnih materialov zunanjih sten, materialov s katerimi lahko zagotovimo tesnjenje različnih konstrukcijskih sklopov ter preprečujemo ali zmanjšujemo toplotne mostove ter novih sistemov hišnega ogrevanja (talno gretje, ogrevanje s paneli), ki skrbijo za konstantno in enakomerno temperaturo prostorov ne glede na zunanje vremenske pogoje. Velike transparentne površine so običajno sestavljene iz fiksnih zasteklitev ter odpirajočih se elementov, ki segajo povsem od tal pa do stropa ene etaže, včasih celo čez dve ali več etaž. Tovrstne zasteklitve so značilne za skupne bivalne prostore (dnevni prostor, jedilnica, kuhinja), med tem ko so za spalnice bolj značilna klasična okna oziroma uporaba balkonskih vrat z vstopom na teraso ali pa balkonska vrata, s stekleno ograjico pred njimi, ki ščiti proti padcu v globino (t.i. francoski balkoni). Z uporabo različnih prezračevalnih sistemov se je število zasteklitev, ki se odpirajo in so namenjene prezračevanju v objektih zmanjšalo, saj le to ob pravilni uporabi prezračevalnih naprav ni nujno potrebno. Je pa res, da je pravilna postavitev oken (na nasprotnih straneh objekta ter po različnih etažah), ki jih lahko uporabimo za prezračevanje, pameten in trajnosten način, ki se ga lahko uporabi predvsem za namene nočnega hlajenja objektov v poletnem obdobju.

Sodobni trendi v arhitekturi, vsaj v stanovanjski gradnji, ki smo jim lahko priča, so precej enotni po Evropi in širše po svetu. Poleg velikega deleža transparentnih površin grejo trendi v minimalističen končni izgled, ki ima težnjo po skritih okenskih okvirjih, čistih linijah, pravokotnih oblikah okvirjev, pogledu skozi steklo s čim manj vertikalnimi ali horizontalnimi predelitvami, vogalnimi steklenimi spoji ali sestavljanju stekel enega do drugega vzdolž stranice objektov, tudi po več deset metrov v dolžino. Okna vgrajena v take objekte, pa zahtevajo bistveno več pozornosti pri samem projektiranju. Morajo biti namreč pravilno dimenzionirana in statično preverjena glede na lokacijo objekta in vremenske obremenitve. Zato so izdelani statični izračuni stekel ter okenskih konstrukcij na takih objektih nujni. Kljub temu, da okna in steklene zasteklitve ne sodijo med konstrukcijske nosilne elemente objekta in za njih velja, da prenosa obtežbe iz osnovnega objekta na njih naj ne bi bilo, se ravno s trendi zastekljevanja fasadnih delov od tal do stropa vse večkrat vseeno zgodi, da posedanje konstrukcije ali lezenje nosilnih materialov vplivajo tudi na njih. V teh primerih je potrebno to predvideti in okna prilagoditi tako, da bodo delovala, se odpirala in služila svojemu namenu, tudi, če ali ko se bo to zgodilo.

TRAJNOST IN PRIHODNOST LESENIH OKEN

Razvoj in trajnost sta danes neločljivo povezana. Izraz trajnost se uporablja predvsem v besedni zvezi trajnostni razvoj, ki je razložena kot »razvojna usmeritev, ki omogoča zadovoljevanje potreb sedanjih generacij ljudi na način, ki ne ogroža možnosti zadovoljevanja potreb prihodnjih generacij«. Poleg trajnosti pa lahko pogosto zasledimo besedo trajnostnost, ki je v neposrednem angleškem prevodu prav izraz sustainability. O pomenu obeh izrazov je na spletu dobro razložen odgovor. Obe besedi, trajnost in trajnostnost se navadno uporabljata kot sopomenki, zato sta tudi v tem zapisu obravnavani kot pod besedo trajnost.

Kot večkrat izpostavljeno je leseno okno sestavljeno iz lesa, stekla, okovja in površinskega premaza. Steklo predstavlja največji delež in je sestavni del vseh oken ne glede na material okvirja in krila. Enako velja za okovje. Razlika med okni je v osnovi zgolj v materialu okvirja in krila, kar predstavlja od 20 % do 30 % tako teže kot površine lesenega okna. Če les premazujemo s sintetičnimi premazi smo zopet nanesli material, ki ne predstavlja »trajnostne prednosti«. Premaz je neločljivo povezan z lesom in ga je možno ostraniti le s temeljitim strojnim brušenjem ali odrezovanjem zgornje plasti lesenega okenskega profila. Trajnostna, naravna, zelena, bio ali kakorkoli drugače poimenovana komponenta lesenih oken je torej sam les. Pa je res trajnosten?

Smreka in hrast sta slovenskega izvora in izhajata pretežno iz okoliških gozdov, medtem ko sibirski macesen prihaja iz Rusije, meranti iz Malezije in Red grandis iz Urugvaja. V blogu Prednosti in slabosti različnih vrst lesa lahko najdete podatke o dolžini in vrsti transporta od izvora do Slovenije (Žiri) ter gostoti posamezne lesne vrste. Dolžina transporta je bila ocenjena s pomočjo dostopnih podatkov o ladijskem tovornem prometu ter dolžini transporta po cestni infrastrukturi. Omenjeni podatki so bili poleg podatkov o emisijah, ki jih povzroča posamezna vrsta prevoza osnova za izračun emisij CO₂, ki se sprostijo pri prevozu 1m³ določene lesne vrste do proizvodnje oken v Žireh. Zelo jasno je, da je le lokalna oskrba z lesom oziroma uporaba domačega lesa edina zares trajnostna rešitev.

Ni pa transport edina problematika vezana na les ampak vedno pogosteje tudi njegova količina. Slovenija ima zaenkrat lesa še dovolj, čeprav vedno manj. Z ujmami se je pokazala ranljivost slovenskih gozdov, gozdni požari in suša pa konkretno klestijo po naših gozdovih in puščajo dolgotrajne posledice. Že pred leti je Evropska zveza papirničarjev CEPI (Confederation of European paper industries) napovedala, da bo lesa pričelo primanjkovati od leta 2020 do 2050. Velikega pomena bo torej usmeritev v razvoj lesenih izdelkov iz odsluženega lesa, med katere spadajo tudi lesena okna. V Evropi se je v zadnjem desetletju uveljavila politika t.i. kaskadne ali stopenjske rabe lesa, ki sloni na predpostavki, da ima les več življenjskih krogov, večina EU politik pa je odslužen les že prepoznala kot pomembno surovino.

Ni pa samo kaskadna raba lesa možna alternativa za trajnost in krožno gospodarstvo ampak tudi sama zasnova in dizajn okna, ki ruši ustaljene predstave o lesenih oknih in obstoječe poslovne modele. Tradicionalna sestava lesenih oken je globoko zakoreninjena in temelji na kompaktni, skoraj nerazdružljivi sestavi vseh posameznih delov oken. Poleg tega je sama montaža oken osnovana na predpostavki, da so okna vgrajena »enkratno«. Temu logično sledi obstoječ poslovni model prodaje lesenih oken. Bi lahko tudi drugače?