Окна, обеспечивающие комфорт и энергосбережение

Хорошо известно, что окна во многом определяют комфорт и уют в доме. Окна создают климатический и зрительный комфорт, защищают от ветра и осадков, излишнего шума, служат предметом выражения дизайнерских и архитектурных идей, обеспечивают безопасность и т.п. До недавнего времени в России господствовали простые рамы со стеклом, которые не могли обеспечить должной теплозащиты и шумоизоляции.

Современные окна отличаются от традиционных, прежде всего схемой остекления, используются герметичные стеклопакеты, зачастую заполненные инертным газом. Даже наиболее простые однокамерные стеклопакеты обеспечивают многократное снижение теплопотерь через окна, особенно если одно из стекол покрыто специальной пленкой.

Оконные конструкции тоже претерпели ряд существенных изменений. Профили часто имеют несколько периметров уплотнения, исключающих возникновение сквозняков и проникновение городской пыли. На сегодняшний день для изготовления оконных профилей применяются древесина, алюминий, ПВХ, стеклопластик и различные комбинации этих материалов. Именно от качества профиля зависит значительная доля потребительских качеств окон надежность, долговечность, удобство использования, эстетичность и пр. Характеристики наиболее распространенных материалов для оконных профилей приведены в таблицах 1-4.

Существуют также комбинированные профили, в которых сочетаются различные материалы - дерево и алюминий (медь), алюминий, дерево и пластик, и стеклопластиковые.

Какой же из материалов предпочтительнее, какой наиболее соответствует требованиям, традиционно предъявляемым к окнам тепло, комфортно, тихо, безопасно7. Анализ популярности окон, изготовленных из различных материалов, показывает следующее.

В США до середины 1980-х годов почти половина окон в строящихся жилых домах была с алюминиевыми рамами. Но постепенно алюминий был в значительной мере вытеснен деревом и ПВХ. К середине 1990-х годов на деревянные оконные профили приходилось примерно 50%, на профили из ПВХ - 30%, а на алюминиевые профили - около 20%.

Что касается Германии, то в 1 997 году на долю окон из ПВХ-профиля приходилось 51,9%, деревянные занимали 26,7% рынка, алюминиевые - 1 8,2%, а комбинированные деревянно-алюминиевые - 3,2%.

Зато в Финляндии, где технология обработки древесины очень высока и дерево является традиционным и доступным материалом, окна с профилями из дерева преобладают. Небольшую долю составляют комбинированные деревянно-алюминиевые профили.

В России подавляющее большинство составляют традиционные деревянные окна старого образца. Что касается нового строительства и ремонтируемых квартир, то здесь расклад в приоритетном соотношении ближе к немецкому.

В отличие от дерева, алюминий и пластик - долговечные материалы. Более того, пластиковый профиль после 40-50 лет службы может быть переработан для вторичного использования. Такой рециклинг применяется для производства внутренних стенок ПВХ профилей. К тому же, покупая окно, которое можно будет переработать повторно, потребитель вносит свой посильный вклад в дело сохранения окружающей среды.

Что касается теплопроводности, то здесь явный аутсайдер - алюминий. Деревянные и пластиковые конструкции имеют примерно одинаковое сопротивление теплопередаче, но при этом ПВХ-профиль в 2 раза дешевле.

Анализ приведенных данных показывает, что по-настоящему хорошие деревянные окна могут сегодня позволить себе только состоятельные люди. Окна из ПВХ значительно дешевле, обеспечивают хорошую шумоизоляцию, теплозащиту, безопасность и не требуют специального ухода.

Алюминиевые профили специалисты рекомендуют использовать для балконов и других более крупных конструкций, чем окна жилых помещений.

Уровень экологичности материалов зависит от нескольких факторов. Во-первых, оценивается потенциальная опасность для человека, во-вторых - вред, приносимый окружающей среде во время производства, эксплуатации и утилизации конструкций. Дерево - природный, экологически чистый материал, однако для получения древесины мы губим огромное количество лесов, нарушая при этом природный баланс и опосредованно воздействуя на изменение климата. Дерево не поддается повторной переработке, в отличие, например, от ПВХ. Вообще, в Европе все боль е ПВХ изделий подвергается рециклингу, который особенно выгоден, если продукты используются в долговременных целях, что как раз подходит для строительной отрасли. По данным не зависимого норвежского статистического агентства Det Norske Ventas, подтверждено снижение вредных выбросов в результате производства ПВХ в ЕС, несмотря на рост его производства в целом. А главным аргументом в пользу безопасности поливинил-хлорида является то, что в Европе он рекомендован для применения в изготовлении окон для детских и медицинских учреждений.

В последнее время при производстве ПВХ-профилей в качестве стабилизаторов вместо свинца, который находится в ПВХ в биологически пассивном состоянии и не наносит вреда, широко используются экологически абсолютно безвредные соединения кальций-цинк (CaZn) Эту технологию, получившую название green line, внедрил концерн profme GmbH - производитель профилей марок КБЕ, ТРОКАЛЬ, Кеммерлинг.

В условиях обостряющегося энергетического кризиса среди требований, предъявляемых к окнам, высокую актуальность приобретают сбережение в зданиях тепла, а также защита помещений от чрезмерного воздействия солнечного излучения.

С 1 октября 2003 г Постановлением № 11 3 Госстроя России от 26 06 2003 г принят и введен в действие СНиП 23 02 03 «Тепловая защита зданий» (взамен СНиП 11 3-79*). Новые нормы отличаются от старых как по своей структуре, так и по устанавливаемым им критериям теплозащиты, методам контроля, характеру и уровню энергоаудита, согласованности с европейскими стандартами. При этом они предоставляют более широкие возможности в выборе технических решений и способов соблюдения нормируемых параметров. Выбранное направление развития нормативной базы в России вполне соответствует общим европейским и мировым тенденциям. Например, серьезным толчком для развития строительных технологий в Европе стало принятие EnEV 2002, применение которого должно сократить потребление энергии примерно на 30%.

Принятие EnEV привело в Германии к логическому продолжению развития оконных ПВХ-конструкций, начинавших свою историю с одно- и двухкамерных профильных систем, и после стандарта 80-90-х годов - с тремя камерами и шириной около 60 мм - переход на новый уровень, на многокамерные системы шириной от 70 мм.

Требуемое приведенное сопротивление окон во многих регионах России выросло в среднем на 0,03 м2°С/Вт, а для холодных регионов (с градусо-сутками выше 6000) цифры остались прежними [1].

Можно повысить сопротивление теплопередаче, изменив конструкцию стеклопакетов (увеличив ширину воздушных прослоек или перейдя на стекла с энергосберегающими покрытиями). Необходимые 0,03 м2°С/Вт можно получить также за счет более совершенных профильных систем, имеющих 5-6 камер и общую ширину профилей не менее 70 мм.

Как показывают испытания, сопротивление теплопередаче таких систем достигает 0,78 м2°С/Вт (с усилительным вкладышем) и 0,85 м2°С/Вт (без вкладыша). Удачным примером является, например, система ФАВОРИТ от Thyssen Polymer GmbH.

По расчетным данным, для систем с сопротивлением тепло передаче 0,78 м2°С/Вт при одинаковых стеклопакетах и при от ношении площади остекления к площади изделий 0,7 этот показатель увеличивается на требуемые 0,03 м2-°С/Вт.

Для производителей окон это означает, что не меняя конструкцию стеклопакетов, а используя новую оконную систему, они автоматически впишутся в новые нормы без повышения себестоимости продукции.

У многокамерных систем с шириной профилей около 70 мм есть и иные достоинства. Во-первых, более широкие профили позволяют увеличить ширину устанавливаемых стеклопакетов до 47 мм (у стандартных систем с шириной около 60 мм стеклопакеты могут быть до 32 мм шириной) Во-вторых, при увеличении ширины воздушных прослоек увеличивается и сопротивление теплопередаче. В-третьих, одной из проблем холодного климата является краевой эффект по периметру стеклопакета Системы от 70 мм шириной в значительной степени снимают эту проблему.

По сертификационным испытаниям в ПКТИ «Стройтест» (компания ООО «WmDoors», профили ФАВОРИТ) при стеклопакете 4М1-16-4М1 получено значение 0,41 м2°С/Вт, при стеклопакете 4М1 12 4М1-12 4М1 получено значение 0,55 м2°С/Вт [1].

По испытаниям, проведенным в Уральском регионе, были получены следующие результаты:

  • при стеклопакете 4М1 12 4М1 1 2 4М1 - 0,66 м2°С / Вт,
  • при стеклопакете 4М1-12-4М1 12 И4 - 0,80 м2°С/Вт,
  • при стеклопакете 4М1 -1 6-4М1 - 0,48 м2°С/Вт,
  • при стеклопакете 4М1-16 1/14-0,74 м2°С/Вт

Достаточно распространенной проблемой, с которой приходится сталкиваться производителям ПВХ-окон и их потребителям, является конденсат. Новые нормы определили:

«5.9. Относительную влажность внутреннего воздуха для определения температуры точки росы в местах теплопроводных включений ограждающих конструкций, в углах и оконных откосах, а также зенитных фонарей, следует принимать.

  • для помещений жилых зданий, больничных учреждений, диспансеров, амбулаторно-поликлинических учреждений, родильных домов, домов-интернатов для престарелых и инвалидов, общеобразовательных детских школ, детских садов, яслей, яслей садов комбинатов и детских домов - 55%, для помещении кухонь- 60%, для ванных комнат- 65%, для теплых подвалов и подполий с коммуникациями -75%,
  • для теплых чердаков жилых зданий - 55 %,
  • для помещений общественных зданий (кроме вышеуказанных) - 50%

5.10. Температура внутренней поверхности конструктивных элементов остекления окон зданий (кроме производственных) должна быть не ниже плюс 3°С, а непрозрачных элементов окон - не ниже температуры точки росы при расчетной температуре наружного воздуха в холодный период года, для производственных зданий - не ниже 0°С».

Температура на внутренней поверхности профилей напрямую зависит от сопротивления теплопередаче профильной системы. Для примера можно рассмотреть два случая - при наружной температуре -26°С и при -31 "С (при внутренней +20°С и относительной влажности 55%). Точка росы при этом будет составлять + 10,7°С. Температуры на поверхностях типового переплета (3 камеры и ширина около 60 мм) и 5-камерного переплета с сопротивлением теплопередаче 0,78 м2-°С/Вт отражены в таблице 5.

Изложенные соображения позволяют сделать вывод, что в холодном климате России будущее принадлежит новым конструкциям окон из многокамерных систем с шириной профилей не менее 70 мм.

В условиях Центральной и Южной России высокую актуальность приобретают зимой - сбережение в зданиях тепла, а летом - защита помещений от чрезмерного воздействия солнечного излучения. Это обусловливает целесообразность использования в окнах остекления с регулируемым светопропусканием, обеспечивающим в холодную погоду снижение потерь тепла, а в жаркую - ограничение солнечного теплопритока для уменьшения энергозатрат на кондиционирование.

Современная стекольная индустрия предлагает широкий выбор как солнцезащитных, так и теплосберегающих типов архитектурного остекления.

Теплосберегающее остекление призвано сделать тепловые потери минимальными, что снижает потребление энергии на отопление помещений. Наибольшую популярность для обеспечения «защиты от холода» получили стекла с низкоэмиссионным покрытием.

Солнцезащитное остекление помогает задерживать тепловой поток, проникающий внутрь здания. Для этого используются стекла тонированные в массе, а также стекла со спектрально-селективными низкоэмиссионными покрытиями, которые пропускают видимую часть спектра и отражают инфракрасные лучи.

К сожалению, существующие технологии остекления являются статичными в своих свойствах.

Возможность фильтровать солнечное излучение, в том числе и тепловое, задается в момент производства, и изменять параметры стекла в процессе эксплуатации не представляется возможным Известно, что инфракрасное излучение, доставляющее неудобство летом, зимой выступает как дополнительный источник тепла. Иногда появляется необходимость снизить избыточную освещенность помещений, т.к. яркий солнечный свет не позволяет нормально работать, например, за экраном компьютера, ограничивает возможность просмотра телевизора и т.п.

Регулирование светопропускания обеспечивает электрохромное стекло, например, выпускаемое компанией TechnoGlass Engineering по запатентованной технологии TGE. Электрохромизм - это процесс изменения светопропускания стекла под действием электрического тока.

Электрохромные стекла производятся в виде триплекса, который состоит из двух стекол с нанесенным на них электропроводящим покрытием. Между стеклами равномерно распределен активный полимер, толщина которого составляет 50-500 мкм. По периметру триплекс герметизируется для защиты полимера от воздействия внешней среды. Работает стекло от электрического тока при напряжении 1,5-2В. При подаче напряжения электрохромное стекло затемняется, при отключении - осветляется Светопропускание такого стекла в выключенном состоянии варьируется в пределах 73-78%, во включенном - от 5 до 38%, а энергопотребление составляет не более 0,3 Вт/м2. Электрохромное стекло легко интегрируется в традиционный стеклопакет, и может иметь любую геометрическую форму Цветовой ассортимент электрохромного стекла, например TGE, представлен в виде палитры из семи оттенков синего от небесно-голубого - Light Blue до практически непрозрачного - Dark Blue. Слегка заметное в яркую солнечную погоду затемнение Light Blue сравнимо с действием легкого фильтра, и позволяет обходиться без дополнительных источников света в помещении. Светопропускание стекла оттенка Dark Blue составляет всего 5% (при светопропускании менее 1 % сквозь стекло практически ничего не видно), поэтому Dark Blue идеально подходит для создания мобильных демонстрационных комнат, помещений для конфиденциальных переговоров, спальных и т.д.

В современной архитектуре электрохромное стекло позиционирует себя как элемент интеллектуального жилища и открывает широчайшие перспективы для создания комфортных условий жизнедеятельности человека в различных климатических поясах Земли от Крайнего Севера до экватора (диапазон рабочих температур электрохромного стекла от -40 до +90°С). Применение электрохромных стекол позволяет значительно снизить энергопотребление, как при кондиционировании, так и при отоплении помещений, и по праву может называться энергосберегающей технологией.

В настоящее время возможна замена существующих стеклопакетов на электрохромные с установкой блока управления в окнах из ПВХ, дерева или алюминия.

Рассмотренные технологии обеспечивают комфортные условия обитания при снижении энергопотребления.

Литература:

  1. Тарасов В. Сколько камер нужно для счастья Новые нормы по тепловой защите зданий / Окна, двери. С -Пб, 2005. С. 12-14.

Таблица 1.

ДЕРЕВЯННЫЕ ОКНА
Достоинства Недостатки
Высокая прочность древесины при небольшой объемной массе обеспечивает высокий коэффициент конструктивного качества Наличие в древесине пороков (трещин, сучков, смоляных карманов и пр.)
Низкая тепло- и звукопроводность Подверженность гниению и поражению микроорганизмами
Высокая морозоустойчивость Гигроскопичность (зависимость технических характеристик древесины от влажности)
Легкость в обработке Горючесть
Экологичность Необходимость в периодическом уходе (окраске и т.п.)
Привлекательный внешний вид натурального материала Необходимость проветривания или использования устройств для приточной вентиляции
Ремонтопригодность Очень высокие требования к квалификации и технологиям производителей и установщиков окон

Таблица 2.

АЛЮМИНИЕВЫЕ ОКНА
Достоинства Недостатки
Практически неограниченная долговечность Производство алюминия - очень энергоемкий, дорогостоящий процесс
Высокая прочность при низком удельном весе Возможность протекания электрохимических реакций
Устойчивость к коррозии, деформации Высокая теплопроводность
Отсутствие особого ухода Необходимость проветривания или использования устройств для приточной вентиляции
Возможность изготавливать окна очень больших размеров  
Самая лучшая ремонтопригодность среди других типов окон  
Большие возможности в области дизайна  

Таблица 3.

ПЛАСТИКОВЫЕ ОКНА
Достоинства Недостатки
Долговечность Необходимость проветривания или использования устройств для приточной вентиляции
Устойчивость ко всем видам метеорологических воздействий (особенно важно в условиях повышенной влажности) Относительно высокие требования к квалификации и технологиям производителей и установщиков окон
Герметичность всех швов и стыков  
Не требуют дополнительной отделки (во время всего срока эксплуатации сохраняют первоначальную окраску)  
Высокие показатели по теплоизоляции и звукоизоляции  
Не требуют специального ухода  
Отсутствие проблем, связанных с утилизацией отходов производства  
Высокая технологичность изготовления  

Таблица 4.

Сравнительные характеристики основных профильных материалов
 
Дерево Алюминий ПВХ
Срок эксплуатации 20-30 лет До 40 лет До 50 лет
Теплопроводность Низкая Высокая Низкая
Пожароопасность Высокая Низкая Низкая
Экологичность Экологичный Экологичный Экологичный
Приблизительная стоимость ($/м2) 300 450 140-160

Таблица 5.

Вариант переплета Температура на поверхности переплета при наружной температуре
 
-26°С -31°С
Переплет с 0,63 м2°С/Вт 11,82°С 9,79°С
Переплет с 0,78 м2°С/Вт 13,22°С 12,48°С

По материалам журнала «Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века» №5 2007 г.


О наличии продукции и предлагаемых услугах, описываемых в статье, уточняйте у менеджеров нашей компании по телефону 8 (495) 940-73-92.

Заказ звонка