Сейчас в WikiPRO 3891 статья и 32 556 страниц на русском языке.

Влияние элементов окна на энергосбережение

Материал из ВикиПро: Отраслевая энциклопедия. Окна, двери, мебеля
Перейти к: навигация, поиск
Мне нравится
1

Энергосбережение - реализация организационных, правовых, технических, технологических, экономических и иных мер, направленных на уменьшение объема используемых энергетических ресурсов при сохранении соответствующего полезного эффекта от их использования. [Федеральный закон N 261-ФЗ]
Окно - элемент стеновой или кровельной конструкции, предназначенный для сообщения внутренних помещений с окружающим пространством, естественного освещения помещений, их вентиляции, защиты от атмосферных, шумовых воздействий и состоящий из оконного проема с откосами, оконного блока, системы уплотнения монтажных швов, подоконной доски, деталей слива и облицовок. (ГОСТ 23166-99).
Необходимо рассмотреть все составляющие окна и их влияние на энергосбережение

  • Профильная система
  • Заполнение
  • Фурнитура
  • Системы проветривания и вентиляции
  • Монтажные швы
  • Дополнительные элементы (ставни, роллеты, жалюзи, шторы, навесы).

Современные здания немыслимы без окон, а постоянная тенденция к увеличению световых проёмов, повышает требования к энергоэффективности окна. Основная задача окна в энергосбережении:

  • Теплосбережение – определяется величиной приведённого сопротивления теплопередаче R . Чем больше число R, тем уровень теплосбережения выше'.В ЕС используется коэффициент теплопроводности U -  чем он выше, тем теплозащитные свойства меньше. 
  • Ограничение поступления солнечного тепла для снижения затрат на кондиционирование.
  • Обеспечение естественного освещения для снижения затрат на искусственное освещение.
  • Контроль воздухообмена при вентиляции.

1. Профильная система

Профильная система – набор (комплект) главных и доборных профилей, образующих законченную конструктивную систему оконных (дверных) блоков, отраженную в технической документации на ее изготовление, монтаж и эксплуатацию. Для каждой системы производитель предоставляет данные по сопротивлению теплопередаче для возможности расчёта энергоэффективности конструкции. Современнее профильные системы имеют R в пределах 0,4 – 1,1 м2 х °C/Bт

Количество камер

При выборе системы, потребитель обращает внимание на количество камер в ПВХ профиле и его ширину. Почему? Потому что на это обращают продавцы!
Известно, что профиль современных окон (поз. I, II, III) состоит не из монолитного ПВХ, а имеет в себе воздушные камеры (поз.1,2,3). Минимальное количество камер – три. Это обусловлено необходимостью армирования профиля стальным вкладышем (поз.5) для обеспечения жесткости. Из-за наличия стального армирования такие окна называют металлопластиковыми. Для отделения армирования от холода со стороны улицы необходима воздушная камера (поз. 2), она же является дренажной камерой, для удаления влаги из пространства установки стеклопакета. Что бы остановить потерю тепла через армирование, необходимо отделить камеру с вкладышем со стороны помещения (поз. 3). Так же третья камера необходима для крепления петель. Необходимость водоотлива (поз. 10), а это по сути отверстия в профиле, резко снижает теплосопротивление наружной камеры и всей системы. Для этого вводят дополнительные камеры. На рынке распространены 4-х, 5-ти, 6-ти камерные системы. Дальнейшее увеличение количества камер, как правило, не даёт видимых преимуществ.

Профиль ПВХВставка утепляющая.jpg

Толщина стенок

Материал профиля, поливинилхлорид (ПВХ) обладает хорошими теплозащитными свойствами. Толщина стенок так же повышает R профиля, но увеличение этих свойств за счёт ПВХ экономически не целесообразно. Производители профильных систем пошли ещё одним путём. Для повышения R профиля, одну из камер заполняют специальным материалом на основе вспененного полимера. Это может быть специальная вставка (поз.13) или заполнение вспенивающимися составами. Конечно, для этого необходима специальная конструкция профиля, как правило, имеющая одну более широкую камеру. При применении систем из алюминиевых профилей, теплосбережение достигается за счёт применения терморазрывов. Наружная (уличная) часть профиля отделяется от внутренней части специальными пластиковыми вставками. Эту вставку называют «термомост» или «термовставка».

Ширина профиля

Ширина профиля, как правило, продиктована наличием большого количества внутренних камер и необходимостью установки более толстого заполнения (до 50 мм.). Трёхкамерные системы, как правило, имеют ширину до 60 мм, тогда как системы с увеличенным количеством камер или теплоизоляционными вставками, от 70 до 120 мм. Так же увеличение ширины профиля позволяет производить монтаж с применением более тёплых и надёжных схем монтажного шва. Ширину профиля так же называют – монтажной шириной профиля.

Уплотнение

Профильная система включает в себя продуманную и рассчитанную систему уплотнений (поз. 11). Для обеспечения воздухо- и водонепроницаемости, по всему контуру рамы и створки устанавливают эластичные уплотнители. В зависимости от вида открывания эти системы могут различаться, но общим является, то, что они реализованы за счёт упругих свойств различных полимеров, например, ЭПТК (EPDM). В зависимости от профильной системы, окно может иметь один, два или три контура уплотнения. Многим специалистам известно, что системы уплотнения и водоотлива из профиля неразрывно связаны и могут оказывать большее влияние на теплозащитные свойства оконного блока в целом, чем количество камер.

2. Заполнение

Не смотря на все старания разработчиков профильных систем увеличить свои показатели, профиль в окне занимает в среднем не более 30 % площади окна и соответственно влиять на энергосбережение всей конструкции может в такой же пропорции, при условии правильной работы уплотнения. Основная доля приходится на заполнение. Заполнение делятся на светопрозрачные и непрозрачные.

Непрозрачное заполнение

Наиболее распространены сэндвичи из вспененных полимеров (полистирол, полиуретан) покрытых листовым пластиком или металлом. Сопротивление теплопередаче такого заполнения превосходит показатели профиля (для сэндвича из ПВХ и пенополистирола при толщине 24 мм R не менее 0,9 м2 х °C/Bт). Так же применяются специальные наборные панели из ПВХ с внутренними воздушными камерами.

Сэндвич.jpg 


Прозрачное заполнение

В подавляющем большинстве случаев сейчас применяются клееные стеклопакеты, состоящие из 2-х или 3-х стёкол, разделённых дистанционной рамкой на камеры. Однокамерный стеклопакет (из 2-х стёкол) на основе силикатного стекла и рамки 16 мм обладает R = 0,32 м2х°C/Bт. Благодаря применению специального стекла, можно достигать различных показателей энергосбережения. Так для снижения теплопотерь применяются энергосберегающие стеклопакеты из низкоэмиссионного стекла. Низкоэмиссионное стекло значительно снижает передачу тепла в длинноволновом ИК-диапазоне. Тепло от нагретых стен, пола поглощается таким стеклом (И-стекло, К-стекло) и благодаря свойствам покрытия не отдает его холодному воздуху межстекольного пространства. Для снижения передачи тепла с помощью конвекции (перемешивание газа) увеличивают расстояние между стёклами или применяют инертные газы (аргон, криптон), затрудняющие движение газа в камерах стеклопакета. Двухкамерный стеклопакет с И-стеклом и заполненный аргоном может иметь сопротивление теплопередаче не мене 0,71 м2х°C/Bт, но это не предел и возможно получение более высоких показателей. Можно применить стальную или пластиковую дистанционную рамку, взамен алюминиевой. Сопротивление теплопередаче рамки ПВХ в сотни раз выше, но и доля участия в площади стеклопакета мала. Так же надо знать, что применение различных декоративных профилей внутри стеклопакета (шпроссе, раскладка) снижает теплозащитные свойства. В холодных регионах лучше использовать пластиковые профиля устанавливаемые снаружи стеклопакета (фальш-переплёт).

     Для снижения затрат на кондиционирование необходимо снизить поступление солнечной радиации в помещение. Для этого применяются солнцезащитные стёкла, поглощающие или отражающие солнечную энергию. Поглощают свет стёкла окрашенные при изготовлении оксидами металлов, а отражают так называемые рефлективные стекла. Рефлективные стёкла могут быть получены с помощью напыления металлизированного слоя непосредственно на стекло или нанесения плёночного покрытия, содержащего слой такого напыления.
     Для снижение затрат на освещение важно не допустить ошибок с применением тонированного заполнения. Это особенно актуально в средних широтах. Применение в жилых помещениях тонированного стекла с коэффициентом пропускания видимого света менее 35%, вызывает дискомфорт в пасмурные дни и требует постоянного искусственного освещения. Для экономии на освещении важно проектировать правильно световые проёмы с учётом расчётов КЕО (коэффициент естественной освещенности). Так же рабочие зоны необходимо располагать с условием максимального использования естественного освещения.

3. Фурнитура

Конструкция фурнитуры может оказывать влияние на энергоэффективность всего окна: обеспечивая требуемый прижим уплотнительного контура, регулируемое проветривание и снижение утечки тепла через металлические части. Современная фурнитура – это совокупность механизмов обеспечивающих открывание окна в различных режимах. Управление, как правило, осуществляется через одну ручку.

Прижим

Качественный прижим позволяет легко открывать и закрывать окно, при этом обеспечивая достаточную герметичность конструкции в различных климатических условиях. Под действием ветровых, тепловых нагрузок элементы створки могут изгибаться и нарушать герметичность. Современная фурнитура благодаря многоточечности прижимов обеспечивает надёжный прижим и имеет регулировку усилия прижима для снижения износа уплотнения.

 

Петли

Петли изготавливаются из стали и могут охлаждаться через армирование, к которому они крепятся. Для снижения потерь тепла через петли может использоваться скрытая фурнитура, которая не имеет видимых металлических частей, а находится в пространстве притвора. Так же скрытые петли устраняют проблему уплотнения в районе верхней петли.

                                  Обмерзание фурнитуры.jpgРучка теплая.jpg


Ручка

Управление механизмом фурнитуры производится через стальной квадратный стержень, проходящий через холодную часть профиля. Для комфортного использования и снижения теплопотерь некоторые компании выпускают надёжные ручки из металла, но покрытые сверху 3-х миллиметровым слоем пластика. Винты крепления так же должны быть закрыты.

Режимы проветривания

В современных механизмах фурнитуры реализована возможность микропроветривания. Это режим работы, при котором образуется зазор для поступления уличного воздуха. Уличный воздух поступает в нижнюю часть створки и нагреваясь от профиля, поднимается вверх и попадает в помещение имея более комфортную температуру. Использовать микропроветривание можно только при работающей вытяжной вентиляции, иначе произойдет обмерзание фурнитуры, и работа её будет затруднена или нарушена.

Микропроветривание.jpg Проветриватель.jpg

3. Системы проветривания и вентиляции


Окно по определению должно обеспечивать работу вентиляции. Для этого с помощью фурнитуры реализованы несколько режимов проветривания. Так же широко применяются специальные клапана, устанавливаемые на окно, обеспечивающие приток свежего воздуха в помещение. Для ограничения поступления холодного воздуха применяются несколько систем. Простейшие клапана снабжены защитой от порывов ветра. При увеличении потока воздуха через клапан, срабатывает шторка перекрывающая канал. Более сложные устройства снабжены элементами, открывающие клапан при повышении влажности в помещении. Самые передовые имеют привод, позволяющий открывать и закрывать окно по программе или исходя из данных микроклимата. Главный недостаток всех этих систем проветривания, в необходимости впускать холодный воздух в помещение и побуждать уходить тепло в вентиляционные каналы. В идеале, при проектировании новых жилых помещений с использованием современных окон, необходимо использовать независимые от окон системы вентиляции, обеспечивающие подогрев свежего воздуха за счёт тепла удаляемого из помещения (рекуперация).

4. Монтаж

Некачественным монтажом можно испортить самое лучшее окно. Это касается не только геометрии, жесткости и правильной работы фурнитуры, но и свести на нет все старания по увеличению теплосберегающих свойств оконного блока. Доля участия монтажного шва в приведённом сопротивлении теплопередаче всего окна, сравнима с влиянием профильной системы.

Герметичность

Шов должен быть герметичным. Через него не должна происходить утечка тёплого воздуха из помещения и приток холодного воздуха с улицы. Благодаря повсеместному применению полиуретановой монтажной пены, эта задача легко достижима при выполнении нескольких обязательных условий:

  • Правильно рассчитанные зазоры между стеной и оконным блоком.
  • Соблюдение температурного режима применения монтажной пены
  • Увлажнение монтажного зазора для качественной активации вспенивающих реагентов, особенно в зимний период, из-за низкой влажности воздуха.
  • Качественная полиуретановая пена нормальной плотности.
Низкая теплопроводность

Монтажная полиуретановая пена обеспечивает достаточное сопротивление теплопередачи для соблюдения требований по теплозащите и температуре внутренней поверхности в зимний период. Что бы утеплитель выполнял свою функцию, он должен быть сухим. Для обеспечения нормальной работы шва, он состоит из трёх слоёв:

  • Пароизоляция – для защиты материала утеплителя от водяных паров. Поступающий из помещения пар, при попадании в холодную зону шва, конденсируется и увлажняет утеплитель. Пароизоляционный слой наносится со стороны помещения и состоит, как правило, из специальной ленты или мастики толщиной 2-4 мм с низкой паропроницаемостью.
  • Уплотняющий (он же утепляющий) – для предотвращения промерзания через шов. Занимает основной объём монтажного зазора. Материал утеплителя может быть различен, и не ограничен пенополиуретаном.
  • Гидроизоляция – защищает утеплитель от воздействия атмосферных осадков. Для удаления влаги из шва должен быть паропроницаем. В случае применения пенополиуретана, совмещает в себе защиту от ультрафиолета, т.к. пена разрушается под действием УФ-излучения.
Надёжность

Монтажный шов должен сохранять свои свойства в течении всего времени эксплуатации. Для этого материалы должны быть долговечными и выдерживать деформационные нагрузки.

Вынос (позиция окна по глубине проёма)

Монтаж окна необходимо осуществлять согласно проекту или типовым схемам, учитывающим конструкцию стен, их теплотехнические свойства. Основное правило – окно должно устанавливаться в теплой зоне ограждающей конструкции (стены).

Монтаж окна.jpg

Откосы.

Современные окна из ПВХ, алюминия, дерева имеют более узкую ширину рамы (монтажную ширину) в сравнении со старой деревянной «столяркой». Этот размер колеблется от 45 до 120 мм. В связи с этим возможно промерзание откоса по материалу стены (кирпич, бетон). Что б избежать возникновения такого «мостика холода», необходимо утепление откосов. Утепление может проводиться как с наружи, так и внутри помещения. Наиболее простым и часто используемым является совмещение внутренней отделки с утеплением. Для этого применяются сэндвич-панели или обыкновенные пластиковые панели с дополнительным креплением утеплителя к стене (минираловата, пенополистирол).

5. Дополнительные элементы

Существуют дополнительные оконные системы, например ставни, решающие задачи энергосбережения. Ставни подразделяются на распашные и рулонные (рольставни). Установка ставень решает проблемы перегрева помещения в летний период, и значительно повышают теплозащитные свойства окна в зимнее время. Основная проблема эффективного использования ставень – это необходимость регулярного открывания-закрывания. Без автоматизации ставни используются крайне редко, и из-за этого эффективность их мала.
Проблемы перегрева помещения в южных регионах успешно решаются с помощью различных солнцезащитных систем: жалюзи, маркизы, козырьки.

6. Литература

  1. Борискина И. В., Шведов Н. В., Захаров А.В. Проектирование современных оконных систем гражданских зданий: Учебное пособие - М.: Издательство АСВ, 2003 г.- 320 с.
  2. Борискина И. В., Шведов Н. В., Плотников А. А. Современные светопрозрачные конструкции. Справочник проектировщика. Основы проектирования. Издание Межрегионального Института Окна.
  3. По материалам Интернета: www.maco.at; www.veka.ru;

Вклад участника

Мерзликин Сергей - Компания Консиб




Обратная связь Автору