Оценка технических решений по обеспечению нормативной энергоэффективности окна на стадии проектирования

Федеральный закон РФ от 23 ноября 2009 года N 261 – ФЗ “ Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации” предписывает производителям светопрозрачных конструкций соблюдать требования к уровню энергетической эффективности окон на всех стадиях жизненного цикла изделий, в том числе при проектировании. В связи с этим возникает вопрос: каким образом обеспечить приведенное сопротивление теплопередаче проектируемого окна до требуемого законом минимального уровня (с 2016года), равного 1,0 кв. метр х град. Цельсия / Вт.?

Рассмотрим методику оценки использования альтернативных технических решений для выбора оптимального.
Известно, что приведенное сопротивление теплопередаче окна Ro определяется сопротивлением теплопередаче его составных частей (профиль, армирование, стеклопакет ) с учетом доли их площади в площади заполнения светового проема:

Тогда задача проектирования окна формулируется таким образом: найти такие значения из области используемых на практике Rp, Rsp, которые обеспечивают Ro = 1,0 кв. метр х град. Цельсия / Вт.?
Дополнительное ограничение: Rp, Rsp должны быть совместимыми, то есть выбранный профиль створки (рамы в случае глухого остекления) должен позволять установить стеклопакет данной конструктивной глубины.

Методика решения задачи :
Методом последовательных приближений, начиная с самой простой, выбираем используемую на своем производстве профильную систему (Rp).

1. По чертежам сопряжения профилей створки и рамы находим располагаемую глубину стеклопакета, а также отношение площади остекления окна к площади заполнения светового проема.
2. Методом последовательных приближений, начиная с самого простого, в ГОСТе 24866-99 подбираем тип стеклопакета (Rsp) с учетом располагаемой ширины стеклопакета.
3. Подставляя найденные значения величин Rp, Rsp, а также отношения площади остекления к площади заполнения светового проема в приведенную выше формулу, проверяем равенство Ro = 1,0.
4. Если равенство соблюдается, решение найдено.
5. Если равенство не соблюдается, переходим опять на п.3 –подбираем следующий тип стеклопакета и т.д. до п.6.
6. Если нет решения по типовой профильной системе, рассматриваем альтернативные профильные системы с увеличенной монтажной глубиной, далее переходим на п.2. и т.д.
   

Пример использования методики.
Подобрать профильную систему ( створка, рама, штапик) и стеклопакет для одностворчатого окна с габаритной высотой и шириной 1500 мм и 750 мм соответственно, которое удовлетворяет требованию по значению приведенного сопротивления теплопередаче после 2016 года.

Решение. В соответствии с законодательством значение приведенного сопротивления теплопередаче окна после 2016года должно быть не менее Ro =1,0 кв. метр х град. Цельсия / Вт.
1. Выбираем типовую профильную системы стандартной монтажной глубины 58 мм. (рис.1).

Рис.1
2. Находим по справочнику производителя профиля, что для такой системы Rp = 0,63 кв. м х град.Цельсия / Вт (с установленным армированием).
Из чертежа на рис.1 находим располагаемую глубину стеклопакета – 24мм.
Определяем отношение площади остекления к площади заполнения светового проема:

Отношение = Площадь остекления / Площадь заполнения светового проема;

Площадь остекления = (1500 мм – 2 х 97мм ) х ( 750 мм – 2 х 97мм) = 1306мм х 556 мм = 726136 кв. мм.

Площадь заполнения светового проема = 1500мм х 750мм = 1125000кв.мм.

Отношение = 726136 / 1125000 = 0,645

3. В ГОСТе 24866-99 выбираем типовой стеклопакет общестроительного назначения с учетом его располагаемой глубины равной 24 мм:

Rsp = 0,45 кв. метр х град. Цельсия / Вт.

Рассчитываем Ro:

Ro = 1 / ( (1 – 0.645)/ 0,63 + 0,645 / 0,45) = 0,50 кв. м х град.Цельсия / Вт.

Так как это не удовлетворяет норме, выбираем более “теплый” стеклопакет c энергосберегающим покрытием:

Rsp = 0, 61 кв. метр х град. Цельсия / Вт.

Рассчитываем Ro:

Ro = 1 / ( (1 – 0.645)/ 0,63 + 0,645 / 0,61) = 0,62 кв. м х град.Цельсия / Вт.

Данный стеклопакет также не подходит, поэтому выбираем еще один вариант стеклопакета с энергосберегающим покрытием и заполнением аргоном:
Rsp = 0, 67 кв. метр х град. Цельсия / Вт.

Рассчитываем Ro:

Ro = 1 / ( (1 – 0.645)/ 0,63 + 0,645 / 0,67) = 0,66 кв. м х град.Цельсия / Вт.

Видно, что данная система трехкамерных профилей не обеспечивает требуемое приведенное сопротивление теплопередаче.

4. Выбираем профильную системы увеличенной монтажной глубины 70 мм. (рис.2).

Рис. 2

Находим по справочнику производителя профиля, что для такой системы
Rp = 0,77 кв. м х град.Цельсия / Вт (с установленным армированием).

Из чертежа на рис.2 находим располагаемую глубину стеклопакета – 24мм.
Определяем отношение площади остекления к площади заполнения светового проема:

Отношение = Площадь остекления / Площадь заполнения светового проема ;

Площадь остекления = (1500 мм – 2 х 100мм ) х ( 750 мм – 2 х 100)= 1300м х 550мм = 715000кв.мм.

Площадь заполнения светового проема = 1500мм х 750мм = 1125000кв.мм.

Отношение площадей = 715000/ 1125000= 0,635

5. В ГОСТе 24866-89 выбираем стеклопакет с энергосберегающим покрытием и заполнением аргоном с учетом глубины стеклопакета 24мм:

Rsp = 0, 67 кв. метр х град. Цельсия / Вт.

Рассчитываем Ro:

Ro = 1 / ( (1 – 0.635 / 0,77 + 0,635 / 0,67) = 0,70 кв. м х град.Цельсия / Вт.
Видно, что требования не выполняются и с этой профильной системой.
Рассмотрим предельный случай - использование самых “теплых “ на данный период времени ( и соответственно дорогостоящих) профильных систем с уровнем значений Rр = 1, 25…1,35 кв. метр х град. Цельсия / Вт. и стеклопакета с максимальным уровнем приведенного теплового сопротивления:
Rsp= 0, 80 кв. метр х град. Цельсия / Вт.
В этом случае :

Ro = 1 / ( (1 – 0.635 / 1.35 + 0,635 / 0,80) = 1,06 кв. м х град.Цельсия / Вт.

Видно, что требование по приведенному сопротивлению теплопередаче выполняется.

Таким образом, приведенная методика позволяет выбирать предварительный конструктивный облик окна (профильная система, стеклопакет ) с учетом нормативных требований к приведенному сопротивлению теплопередаче. Расчеты по этой методике показывают, что удовлетворить нормам после 2016года возможно лишь с использованием самых передовых технических решений – применением максимально многокамерной профильной системы и газонаполненного стеклопакета максимальной глубины с энергосберегающим покрытием.

Вклад участника:

Ольшевский Анатолий