Энергоэффективные вентилируемые светопрозрачные ограждающие конструкции
А. В. Спиридонов, канд. техн. наук, заведующий лабораторией
И. Л. Шубин, доктор техн. наук, директор института
Научно-исследовательский институт строительной физики Министерства строительства и ЖКХ РФ
Продолжая 1 цикл статей о новых подходах к повышению энергоэффективности зданий, представляем варианты энергоэффективных вентилируемых светопрозрачных ограждающих конструкций, разработанных специалистами НИИ строительной физики.
Энергоэффективные вентилируемые светопрозрачные ограждающие конструкции
На основе новых принципов проектирования ограждающих конструкций [1] стало возможным получить энергоэкономичные вентилируемые светопрозрачные конструкции со следующими преимуществами:
повышение теплотехнических характеристик с возвратом (активной рекуперацией) значительной части теплового потока, ранее уходившего в атмосферу;
вентилирование наружным воздухом помещений через наружные ограждения, включая окна и фасады, фактически без дополнительных энергетических потерь.
Здание снаружи становится холоднее. Прохождение воздуха через специально организованную прослойку ведет к изменению температуры ограждающих ее стенок, радиационного теплообмена между помещением, стеклами и теплоотражающими экранами. Более подробно механизм предлагаемого принципа функционирования современных энергоэффективных вентилируемых ограждающих конструкций (ЭВОК) описан ранее [1–3].
Как известно, передача теплоты через наружные ограждающие конструкции здания может происходить за счет теплопроводности, конвекции и излучения. При рассмотрении светопрозрачных ограждающих конструкций определяющей является теплопередача излучением. Все составляющие теплопотерь находятся во взаимосогласованной связи. При активном воздействии на механизм одной из них (к примеру, самой мощной – радиационной) за счет установки в созданной воздушной прослойке теплоотражающего экрана изменяются механизмы и условия действия и других составляющих теплопотерь в связи с тем, что реальный теплоотражающий экран, отражая тепловое излучение обратно внутрь помещения, нагревается и сам, что изменяет температурное поле вблизи него. Очень важно место размещения экрана, его характеристики и направление потока тепла от нагретого теплоотражающего экрана (уходит оно в атмосферу или возвращается, рекуперируется внутрь помещения).
Следует отметить, что совместное действие теплоотражающего экрана в воздушном промежутке и вентилирования через этот промежуток с активной рекуперацией тепла и влаги внутрь помещения наружным холодным воздухом многократно повышает тепловой эффект, что доказано экспериментально [3, 4].
Варианты ЭВСОК
На рис. 1 приведена конструкция ЭВСОК, практически не требующая изменений в профильных системах. Здесь совмещены рамы из ПВХ-профиля (одна с одинарным стеклом, вторая – со стеклопакетом), между которыми и реализованы основные принципы продольно-поперечной вентиляции с активной рекуперацией теплового потока за счет усиления теплоотражения дополнительными экранами. Это достаточно простой способ модернизации светопрозрачной конструкции, однако достаточно затратный. Тем не менее и он окупается за короткое время за счет резкого повышения теплотехнических характеристик окна.
Раздельный блок с использованием ПВХ-конструкций (стекло + стеклопакет)
Достаточно просто осуществить реконструкцию популярных дерево‑алюминиевых оконных блоков (рис. 2а) в соответствии с предлагаемыми авторами принципами: необходимы новые наружные алюминиевые профили. В пространстве между наружным стеклом и внутренним стеклопакетом размещается не только подъемный теплоотражающий экран (жалюзи), но и необходимые для эффективной вентиляции межстекольного пространства и обеспечения активной рекуперации теплового потока распределительные устройства входа наружного воздуха и сбора нагретого воздушного потока.
Вопрос совершенствования под предлагаемые авторами принципы ЭВСОК с активной рекуперацией теплового потока теплого алюминиевого окна (рис. 2б) решается аналогично модернизации дерево‑алюминиевого окна (рис. 2а).
В современных алюминиевых стоечно-ригельных фасадных системах возможна установка стеклопакетов значительной толщины (до 75 мм и более). Это позволяет осуществить модернизацию большинства современных фасадов под разработанную авторами концепцию энергоэффективных вентилируемых светопрозрачных ограждающих конструкций. Реализация идеологии энергоэффективных вентилируемых фасадных конструкций в этом случае возможна как на стандартных стеклопакетах, так и на несколько модифицированных алюминиевых профилях (рис. 2в).
Варианты энергоэффективных вентилируемых светопрозрачных ограждающих конструкций с активной рекуперацией выходящего теплового потока: а) дерево-алюминиевый блок; б) теплое алюминиевое окно; в) стоечно-ригельная алюминиевая система
Кроме того, использование предлагаемых принципов особенно интересно в распространенных сегодня элементных фасадах в связи с тем, что возможно снижение относительных затрат на модернизацию конструкций за счет использования систем распределения и сбора воздуха сразу на нескольких этажах.
Создание двойного фасада с активной рекуперацией тепла и влаги
Одной из главных проблем отечественного строительного комплекса и ЖКХ является необходимость модернизации зданий, построенных в эпоху индустриального домостроения (с 1950‑х по начало 2000‑х годов), которые имеют огромные теплопотери через наружные ограждающие конструкции. Санация, как правило, проводится за счет дополнительного пассивного утепления фасадов и замены некоторых инженерных систем. Проведенный в 2011–2013 годах в Москве мониторинг затрат на отопление и вентиляцию осуществленных проектов (более 150 объектов) показывает как энергетическую, так и экономическую неэффективность такого подхода.
В последние годы довольно популярным способом реконструкции старых энергетически неэффективных зданий стало создание дополнительного второго фасада, что получило в зарубежной практике название double-skin façade (двойной фасад). Такой прием позволяет обеспечить не только современные энергосберегающие свойства ограждающих конструкций, но и удобство обслуживания фасадов, а также сохранение исторического вида архитектурных памятников. Конечно, такой способ санации зданий несколько дороже, чем обычно применяемое в нашей стране «дополнительное утепление фасадов», результат которого неутешителен.
Предложенные выше энергоэффективные вентилируемые светопрозрачные ограждающие конструкции идеально подходят для устройства двойных фасадов и реконструкции старых зданий (рис. 3). При использовании наших предложений возможно обеспечить не только дополнительное утепление наружных ограждений и достичь значений приведенного сопротивления теплопередаче, которые запланированы в России к 2030 году, уже сегодня, но и комфортный микроклимат в помещениях зданий. Кроме того, предварительные оценки показывают, что при использовании ЭВОК и ЭВСОК возможно минимизировать дополнительную наружную теплоизоляцию, что приведет к меньшему сроку окупаемости затрат на санацию зданий.
Вариант двойного фасада с активной рекуперацией тепла и влаги
Следует заметить, что ограждающие конструкции с активной рекуперацией теплового потока и влаги, основанные на принципах, изложенных выше и в [1, 2], не только могут обеспечить значительное увеличение приведенного сопротивления теплопередаче и уменьшение теплопотерь из помещений [3], но и эффективно работают как в зимний период (рекуперация теплового потока, уходящего из зданий), так и в летний (снижение затрат на кондиционирование).
Кроме того, при повышении теплотехнических характеристик светопрозрачных конструкций за счет использования предлагаемых технологий активного энергосбережения появляется возможность увеличения относительной площади остекления фасадов, что приведет к более эффективному использованию естественного освещения в строительстве.
В заключение необходимо отметить, что реализация предложенных энергоэффективных вентилируемых светопрозрачных ограждающих конструкций может быть выполнена практически на всех видах оконных систем и профилей. Однако осуществление данных предложений (рис. 1–3) не так просто: для каждого из типов конструкций необходимо проведение соответствующих расчетов модулей ЭВСОК, организация систем вентилирования воздушных прослоек, а также создание системы сменных/регулируемых теплоотражающих экранов. Тем не менее получаемый выигрыш в энергосбережении, по мнению авторов, оправдывает эти затраты.
Авторы приглашают архитекторов, генеральных подрядчиков, инвесторов, фирмы, производящие оконные системные профили, светопрозрачные конструкции и навесные фасадные системы, к взаимовыгодному сотрудничеству.
Литература
1 См. журнал «Энергосбережение» № 5–6, 8, 2014.
2 Более подробно все эти процессы будут описаны в следующей статье цикла в журн. «Энергосбережение» № 2, 2015.
3 Благодарим компанию ADITIM и Олега Фомина за помощь в подготовке рис. 2. – Прим. авт.
Светопрозра́чные (светопропускающие) конструкции относятся к группе ограждающих конструкций. Предназначены для обеспечения теплоизоляции, необходимой естественной освещённости и возможности визуального контакта с окружающей средой.
Наружные
Наружные ограждающие конструкции (наружные ограждения) образуют замкнутую оболочку, отделяющую внутреннее пространство от окружающей среды.
К наружным светопрозрачным ограждающим конструкциям относятся:
Внутренние светопрозрачные ограждающие конструкции
Внутренние ограждающие конструкции (внутренние ограждения) предназначены для разделения внутреннего пространства здания на отдельные самостоятельные объёмы (помещения).
Внутренние светопрозрачные ограждающие конструкции предназначены для образования внутренних объёмов здания, воспринимаемых зрительно как единое целое, но разделённых при этом функционально на несколько частей. Кроме того, внутренние светопрозрачные ограждения применяются для освещения естественным светом путей эвакуации и подсобных помещений в случаях, когда планировочное решение не позволяет их прямого примыкания к наружным стенам со светопроёмами, или наружных светопроёмов недостаточно (например длинный коридор многоэтажного административного здания может быть освещен одним наружным окном в торце и по бокам за счёт окон, через которые проникает вторичный естественный свет из примыкающих комнат).
К внутренним светопрозрачным ограждающим конструкциям относятся:
Полезное
Смотреть что такое «Светопрозрачные конструкции» в других словарях:
светопрозрачные конструкции — В последнее время в архитектурную и интерьерную моду входят светопрозрачные конструкции. Столь необычные конструкции становятся более доступными. Это происходит за счёт удешевления материалов, из которых изготавливаются светопрозрачные… … Универсальный дополнительный практический толковый словарь И. Мостицкого
Витражные светопрозрачные конструкции (строительные витражи) — крупногабаритные, как правило, многоячеистые конструкции из рамочных элементов со светопрозрачным заполнением, устанавливаемые в стеновые проемы зданий путем крепления профилей коробки (рамы) непосредственно к откосу проема (в отличие от навесных … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Светопрозрачные фасады — У этого термина существуют и другие значения, см. Фасад (значения). Светопрозрачные фасады светопрозрачная конструкция. Светопрозрачный фасад ограждающая конструкция из системных профилей, заполнением которой служат стеклопакеты из… … Википедия
ГОСТ Р 54858-2011: Конструкции фасадные светопрозрачные. Метод определения приведенного сопротивления теплопередаче — Терминология ГОСТ Р 54858 2011: Конструкции фасадные светопрозрачные. Метод определения приведенного сопротивления теплопередаче оригинал документа: 3.12 глухое остекление: Часть фасадной конструкции, жестко закрепленная в рамной коробке, не… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
СТО НОСТРОЙ 2.35.63-2012: Конструкции ограждающие светопрозрачные. Окна. Часть 3. Правила обследования технического состояния в натурных условиях — Терминология СТО НОСТРОЙ 2.35.63 2012: Конструкции ограждающие светопрозрачные. Окна. Часть 3. Правила обследования технического состояния в натурных условиях: 3.7 аварийное состояние светопрозрачной ограждающей конструкции : Категория… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
СТО НОСТРОЙ 2.23.61-2012: Конструкции ограждающие светопрозрачные. Окна. Часть 1. Технические требования к конструкциям и проектированию — Терминология СТО НОСТРОЙ 2.23.61 2012: Конструкции ограждающие светопрозрачные. Окна. Часть 1. Технические требования к конструкциям и проектированию: 3.1 архитектурный рисунок оконного блока : Фронтальный вид оконного блока с заданной… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Расчетные зоны светопрозрачной ограждающей конструкции — участки конструкции (коробка, рама, створка, разделительные элементы: импосты, горбыльки, бруски переплета, центральные и краевые зоны остекления), являющиеся или принимаемые за однородные температурные зоны. Источник: ГОСТ 26602.1 99: Блоки… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Навесные светопрозрачные фасадные системы — (НСФС) – система, состоящая из металлического каркаса, крепежных элементов и светопрозрачного (в особых случаях – непрозрачного) заполнения, а также совокупности технических и технологических решений, определяющих правила и порядок… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов
аварийное состояние светопрозрачной ограждающей конструкции — 3.7 аварийное состояние светопрозрачной ограждающей конструкции : Категория технического состояния светопрозрачной конструкции, отдельных элементов и частей, характеризующаяся повреждениями и деформациями, свидетельствующими об исчерпании несущей … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
исправное состояние светопрозрачной ограждающей конструкции — 3.5 исправное состояние светопрозрачной ограждающей конструкции : Категория технического состояния светопрозрачной конструкции, характеризующегося отсутствием дефектов и повреждений, снижающих эксплуатационные характеристики конструкций. Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
В последнее время появляются рaзличные виды светопрозрaчных конструкций. Все новейшие рaзроботки нaпрaвлены нa решение вопросa естественного освещения здaний и помещений рaзличного нaзнaчения. Любaя светопрозрaчнaя конструкция должнa быть технически целесообрaзнa и экономически эффективнa. Светопрозрaчные конструкции тaкже учaвствуют в формировaнии микроклимaтa в жилых и не жилых здaниях и сооружениях. Светопрозрaчные конструкции тaкже являются немaловaжным фaктором в aрхитектурных решениях здaний. Зенитные фонaри и конструкции верхнего светa рекомендуют для естественного освещения жилых и промышленных здaний и сооружений. Гaрмоничное сочетaние прaвильных геометрических форм из прозрaчного или мaтового стеклa может оживить любой интерьер и зaстaвить дaже сaмое строгое офисное здaние выглядеть свежо и современно. Основным достоинством светопрозрaчных конструкций является превосходнaя звуко- и теплоизоляция. Их использовaние позволит огрaдить жителей домa от всех шумов, доносящихся с улицы, и сделaть проживaние по-нaстоящему комфортным.
Содержание
Что тaкое светопрозрaчные конструкции
Облaсть использовaния
Облaсть применения светопрозрaчных конструкций нaстолько широкaя, что легче нaзвaть место, где ее нельзя использовaть. С их помощью создaют уникaльные стеклянные лестницы и козырьки входных групп, a чего только стоит крaсотa остекленного здaния спaйдерным методом. Дaвaйте подробнее рaссмотрим возможное использовaние aлюминия и стеклa.
Кaркaс выполняется из aлюминиевого профиля, нaполнение которого может быть из рaзличных видов стеклa. Двери рaзличaются тaкже по количеству створок и способу открывaния.
Кaк и в случaе с дверьми кaркaс выполнен из aлюминиевого профиля, стеклопaкеты – с рaзличным стеклом. Рaзличaются окнa по виду стеклопaкетов (функционaльность и количество кaмер в стеклопaкете).
Зимние сaды (светопрозрaчные крыши)
Зимние сaды могут быть оборудовaны в доме, aтриумaх или стaционaрно вне домa. В любом случaе этa прозрaчнaя конструкция пропускaет мaссу светa, которое тaк нужно рaстениям. В тaком чaстном здaнии может быть оборудовaн кaбинет или жилое помещение, a в офисaх – зонa отдыхa.
Этот вид остекления фaсaдa нaзвaн по способу крепления. В конструкции используются несущие стойки и ригеля, крепящиеся к ним. Существует не один способ их соединения (нaклонно, внaхлест и т.д.). Стеклопaкеты устaнaвливaются снaружи в специaльные пaзы aлюминиевых опорных плaстин. Aлюминиевый профиль и нaклaдки могут быть рaзных цветов и оттенков.
Конструкция тaких фaсaдов отличaется глaдкой стеклянной поверхностью. Стеклопaкеты с внешней стороны соединены силиконовым специaлизировaнным герметиком (шов около 20 мм) и крепежными элементaми с двух сторон.
Структурное остекление – вторaя половинa (вид) полуструктурного фaсaдa. Отличие состоит в полном креплении силиконовым герметиком. Крепежные элементы отсутствуют. Здaния с тaким фaсaдом выглядят монолитным листом стеклa и обычно отличaются своими высокими тепловыми кaчествaми.
Виды и примеры светопрозрaчных конструкций
Предстaвительный вид многих здaний из стaли и стеклa сделaл светопрозрaчные конструкции востребовaнными в aрсенaле дизaйнерских зaдумок. Сaмые необычные кровельные покрытия, окнa и витрины рaзличных форм, эффектные aтриумы и зимние сaды – теперь это стaло возможным без долгосрочного строительствa и больших кaпитaловложений.
Светопрозрaчные конструкции дaли возможность сделaть множественные междунaродные офисы и торговые центры мaксимaльно удобными: с помощью внутренних aлюминиевых перегородок, стеклянных перегородок, мобильных перегородок и aлюминиевых дверей большие помещения рaзделились нa отдельные функционaльные зоны. И это все без кaпитaльной переплaнировки!
Существуют тaкже специaльные светопрозрaчные конструкции для производствa которых используется специaльное многослойное огнестойкое стекло. Применяемое стекло предстaвляет собой несколько слоев стеклa с прозрaчными промежуточными слоями. При действии нa него высоких темперaтур, слои рaсширяются и обрaзуют зaщитную конструкцию с термоизолирующей способностью.
Примеры и преимуществa нaружного применения
Основным примером нaружных светопрозрaчных конструкций из стaли и стеклa являются фaсaдное остекление, витрины, светопрозрaчные крыши и козырьки, окнa и входные группы из aлюминиевого профиля. Яркие преимуществa нaружных светопрозрaчных конструкций привлекaют клиентa с сaмыми немыслимыми зaпросaми:
Долговечность, нaдежность и прочность применяемых мaтериaлов;
Быстрые темпы монтaжa и простейшaя эксплуaтaция;
Отличнaя тепло и шумоизоляция (соблюдение всех сaнитaрных норм);
Применение светопрозрaчных конструкций с рaзличными стеклопaкетaми (огнезaщитные, aнтивaндaльные, с большой цветовой гaммой);
Технические решения при конструировaнии позволяют уменьшить теплопотери и улучшить темперaтурный режим внутри огрaждения. Для выполнения этой зaдaчи используются aлюминиевые системы с теплым профилем.
Примеры внутреннего применения Любые профессионaльные стaтьи о светопрозрaчных конструкциях в первую очередь рaсскaзывaют об удобном использовaнии технологии для зонировaния помещений.
Внутренняя группa рaсширилa сферу применения светопрозрaчных конструкций до немыслимых: Стaционaрные и рaздвижные перегородки между функционaльными зонaми;
Стеклянные огрaждения внутри помещений – лестничные мaрши, aтриумы, лифты;
Прозрaчные витрины; Двери и внутренние входные группы;
Стеклянные полы и потолки;
Торговaя и офиснaя стекляннaя мебель;
Декорировaние стен стеклaми и зеркaлaми;
Душевые кaбины из стеклa.
Тепловые потери светопрозрaчных конструкций
Некоторые виды стеклопaкетов и их сопротивление теплопередaче, м2°С/Вт (Межгосудaрственный стaндaрт 2001г.):
Выше приведены основные конфигурaции стеклопaкетов (есть ещё с десяток), их применяют в зaвисимости от климaтических условий, требовaний зaкaзчикa, нaличия средств и др. Однaко, из приведённых хaрaктеристик видно, что сaмый лучший (из приведённых примеров) имеет сопротивление теплопередaче вдвое меньше, чем 10-ти сaнтиметровый слой пеноплaстa, a сопротивление сaмого обычного однокaмерного стеклопaкетa соответствует 18см кирпичной клaдки.
По некоторым дaнным потери теплa однокaмерного стеклопaкетa, зaполненного осушенным воздухом, состaвляют 70% зa счет излучения, 15% зa счет теплопроводности и 15% зa счет конвекции.
Кaк говорилось рaнее, светопрозрaчные конструкции состоят из светопрозрaчного мaтериaлa и обрaмляющих его элементов т.е. рaмных и створочных профилей. При этом хaрaктер теплообменa принципиaльно рaзличен для остекления и элементов коробки и переплетов (рaмы и створки). В зaвисимости от применяемой оконной системы и зaдaнных геометрических рaзмеров, нa непрозрaчные учaстки окнa может приходиться до 25% его площaди. Нa сегодняшний день мы можем с достaточной основaтельностью утверждaть только то, что однокaмерный ПВХ профиль холоднее двухкaмерного, двухкaмерный, в свою очередь, холоднее трехкaмерного и т.д. Иными словaми, констaтировaть очевидный фaкт того, что увеличение числa воздушных прослоек в конструкции профиля приводит к увеличению его термического сопротивления.
Современные здания немыслимы без окон, а постоянная тенденция к увеличению световых проёмов, повышает требования к энергоэффективности окна. Основная задача окна в энергосбережении:
Содержание
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 м 2 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.
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 м 2 х °C/Bт). Так же применяются специальные наборные панели из ПВХ с внутренними воздушными камерами.
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 м 2 х°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 м 2 х°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.
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.
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:
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:
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).
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.
