Коэффициент теплопередачи пластиковых окон

Вдохновленные перспективой, давайте разберемся: Пластиковые окна состоят из двух основных компонентов: профилей ПВХ (рама, створка, импосты, стеклопакеты и т.д.) и с/п. Именно эти компоненты определяют значение коэффициента теплопередачи всей оконной конструкции.

Устойчивость пластиковых окон к теплопередаче

Типичный дом теряет около 10% тепла через окна. Правильный выбор энергоэффективных окон требует четкого понимания теплопроводности конструкции. Для определения энергоэффективности любой дверной или оконной конструкции необходимо учитывать ее теплопроводность. Более высокое значение приведет к меньшим потерям тепла и, следовательно, к финансовой экономии.

Теплопроводность пластиковых окон относится к их способности удерживать энергию в помещении. Однако, чтобы понять этот процесс более подробно, необходимо углубиться в тему.

Хорошо известно, что тепло может уходить через окна различными путями:

• Около 30 процентов потерь энергии связано с движением воздуха в стеклопакете и воздушных камерах. Тепло также частично передается через систему профилей.
• Около 70 процентов тепла покидает помещение с инфракрасными волнами.

Анализируя эти данные, можно принять меры по снижению потерь энергии. Поскольку инфракрасные волны проходят через остекление, именно остекление требует особого внимания. Хорошо известно, что стеклопакеты имеют самую большую площадь поверхности в оконной конструкции. Они хорошо пропускают свет, но при этом являются одним из источников теплопотерь. Согласно статистике, значительного повышения энергоэффективности можно добиться за счет задержки инфракрасных волн.

Конечно, следует обратить внимание и на профильные системы, поскольку именно их характеристики оказывают непосредственное влияние на коэффициент сопротивления теплопередаче. Например, форма профиля определяет глубину встраивания и максимально доступную толщину стеклопакетов. Эти размеры, в свою очередь, влияют на энергоэффективность оконных конструкций. Высококачественные профильные системы, помимо прочего, способны минимизировать теплопередачу по периметру оконного проема и снижение температуры за счет холода, поступающего от бетонных стен. Все вышеперечисленные процессы в совокупности становятся ключевыми факторами снижения температуры в помещении.

Расчет общей теплопроводности окна

Для расчета теплопроводности не требуется специальных знаний. Достаточно тепловой информации о профильных системах, включая стеклопакеты. Особое внимание следует уделить нескольким коэффициентам. Учитывая теплопроводность створок с рамами и стеклопакетов, можно получить точные данные. При расчете необходимо учитывать коэффициенты:

• R sp – коэффициент двойного остекления.
• R p – коэффициент стеклопакета окна.
• β – это отношение прозрачной площади изделия к общей площади окна.

Эти значения необходимы для расчета теплового пропускания конструкции по формуле:

R= R sp×R p/((1- β)×Rsp + β×R p).

Каждый профиль и стеклопакет имеет свой коэффициент, поэтому определить среднее значение не представляется возможным. В противном случае все окна сохраняли бы тепло одинаково. Для расчета площади остекления длина створки и элементов рамы умножается на ширину профилей, после чего полученные значения складываются. Площадь остекления равна площади световых проемов.

От чего зависят потери тепла в доме?

Снижение температуры в помещении может быть вызвано различными факторами. Потеря тепла происходит в большей или меньшей степени через стены, потолки и полы. Это постоянный и неизбежный процесс. Однако больше всего тепла теряется через оконные проемы. Если вы приложите руку к обычному тонкому стеклу в холодный день, вы почувствуете холод. Чем ниже температура стекла, тем выше теплопроводность пластиковых окон и тем больше энергообмен между внешним и внутренним пространством помещения. В среднем до 44% тепла теряется через оконные проемы.

Поэтому большое значение имеют типы компонентов, используемых при установке оконных и дверных блоков. Они определяют класс термического сопротивления окон, что напрямую влияет на потери энергии. Поддерживать температуру в помещении на уровне 20-24°C проще и дешевле, если правильно подобрать профили, фурнитуру и стеклопакеты. Строительные нормы и правила облегчают эту задачу. С 2003 года при подготовке проекта и строительстве жилых зданий необходимо руководствоваться положениями СНиП 23-02-2003 "Тепловая защита зданий". Эти нормы были дополнены законом № 261-ФЗ, который ужесточил требования к энергоэффективности профильных системных блоков.

Размер окон также влияет на теплопотери. Чем больше площадь поверхности створок и, соответственно, стеклопакетов, тем выше требования к энергоэффективности конструкции.

Климатические условия

Выбор профилей и стеклопакетов также напрямую зависит от атмосферных условий. Сопротивление теплопередаче окон из ПВХ, позволяющее поддерживать температуру в помещении на уровне 20-24°C на юге, не подходит для северных регионов. Для использования в этих климатических зонах потребуются другие конструкции. Если "окна, выходящие на юг" установлены в центральных или западных регионах, то при морозах от -20 до 25°C температура в помещении может опуститься до 15-16°C. Поэтому для этих районов необходимы модели с лучшими теплотехническими характеристиками.

Что такое теплопроводность окна и от чего она зависит?

• 30% потерь энергии происходит из-за конвекции внутри стеклопакетов и воздушных камер и теплопередачи через неподвижные элементы окна или двери;
• 70% тепла уходит наружу помещения с помощью инфракрасных волн.

Системы ПВХ нельзя упускать из виду, поскольку коэффициент сопротивления теплопередаче стеклопакетов в определенной степени зависит от их свойств. Например, форма поперечного сечения профилей влияет на глубину вставки и максимальную толщину стеклопакетов. Общая энергоэффективность окон зависит от вышеупомянутых размеров. Кроме того, хорошие профили замедляют передачу тепла по периметру световых проемов и распространение холода от холодных стен. Эти процессы взаимосвязаны и приводят к снижению температуры внутри помещения.

Последним фактором, влияющим на теплопроводность окон, является герметичность. Однако этот параметр довольно сложно рассчитать математически. Поэтому заказчику окна достаточно знать, что для обеспечения герметичности требуется высококачественная фурнитура и усиление профиля. Необходимо также обратить внимание на качество сборки. Если сборка выполнена неправильно, по периметру рамы могут возникнуть протечки. Более подробную информацию о требованиях к монтажу можно найти на сайте WindowsTrade.

Как рассчитать общую теплопроводность окна?

1. R sp – коэффициент стеклопакета.
2. R p – коэффициент стеклопакета.
3. R p – это отношение площади светопрозрачной части конструкции к общей площади окна.

Учитывая эти данные, теплопроводность окна рассчитывается по формуле:

R= R sp×R p/((1- β)×Rsp + β×R p).

Роль окна из ПВХ-профиля в тепловой защите помещения

В настоящее время большинство компаний, производящих пластиковые окна и двери, используют 3-камерный профиль (различных производителей) и стеклопакет (далее с/п) (4М-10-4М-10-4М). В соответствии с ГОСТ 30674-99 "Оконные блоки из ПВХ профилей". Коэффициент теплопередачи оконной конструкции из 3-камерного оконного профиля со стеклопакетом из ПВХ-профиля 4М-10-4М-10-4М (наиболее популярный и часто используемый профиль) составляет 0,51 (м2- °С)/Вт.

Это значение является справочным, но в реальности значения для таких конструкций находятся в диапазоне 0,53-0,56 (м2- °С)/Вт. Как можно повысить коэффициент теплопередачи пластиковых окон хотя бы до нынешнего уровня 0,6 (м2- °С)/Вт, не говоря уже о быстром устаревании строительных требований и с учетом 20-40-летнего жизненного цикла окна, и при этом существенно не увеличить стоимость всей оконной конструкции?

23 ноября 2009 года был принят Федеральный закон "Об энергосбережении и повышении энергетической эффективности" (№ 261-ФЗ). Ожидается, что этот закон поможет создать правовую, экономическую и организационную основу для стимулирования энергосбережения и повышения энергетической эффективности. Он также повлияет на установку оконных систем. Но сначала о самом важном.

1 мая 2010 года был принят указ, утверждающий требования к энергоэффективности зданий, строений и сооружений. Обновленный закон предписывает замену окон на энергоэффективные окна (с сопротивлением теплопередаче 0,56-0,8 (м2-°С)/Вт). Законодательное собрание отвело на это свой срок – с 2011 по 2015 год. Говоря простым и понятным языком, в течение следующих четырех лет окна должны стать на 48% теплее.

Требования к окнам будут распространяться не только на строящиеся здания и дома муниципалитета, но и на уже построенные дома. Это ускорится благодаря требованию об установке счетчиков энергии. По предварительным оценкам, с 1 января 2011 г. Россияне, не установившие счетчики, будут платить за воду, газ и тепло почти в два раза больше, а с 2012 года – в четыре раза больше.

Устойчивость оконных профилей из ПВХ к теплопередаче

Согласно ГОСТ 30673-99 "Профили ПВХ для оконных и дверных блоков":

• 3-камерные ПВХ профили – 0,6-0,69 (м2-°C)/Вт, например;
• Практическая монтажная глубина 58 мм с армированием – 0,63 (м2-°C)/Вт;
• 4-камерные ПВХ профили – 0,7-0,79 (м2-°C)/Вт, напр;
• LG Haus L-600 монтажная глубина 60 мм с армированием – 0,74 (м2-°С)/Вт;
• 5-камерные ПВХ профили – более 0,80 (м2-°С)/Вт, напр;
• Exprof profecta 70 мм монтажная глубина с армированием – 0,81 (м2-°С)/Вт.

Как видно из приведенных данных, значение сопротивления теплопередаче для среднего 5-камерного профиля увеличивается всего на 16% по сравнению с 3-камерным профилем, при этом только 30% поверхности окна покрывается ПВХ-профилем, остальные 70% – под/б профилем.

Получается, что фактически теплопередача может увеличиться на 16% только для 30% от общей площади поверхности пластикового окна, а стоимость 5-камерного профиля по сравнению с 3-камерным значительно возрастает.

Если вы делаете это сами, не стоит пренебрегать всеми компонентами окна, и, по возможности, следует выбирать лучшие профили – например, теплопроводность пятикамерной системы оконных профилей LG Haus L700 (монтажная глубина 70 мм) имеет теплопроводность 0,91 (м2-°C)/Вт, с учетом установленного стального армирования, что не имеет аналогов ни в одном конкурирующем продукте такого рода!

Тепловое пропускание стеклопакетов

Согласно ГОСТ 24866-99 "Стеклопакеты строительные", для стеклопакетов с различной шириной алюминиевой дистанционной рамки сопротивление теплопередаче составляет

• 6М-14-6М (1-клеточная дистанционная рамка 26 мм) – 0,31 (м2-°C)/Вт, согласно протоколу испытаний KSK (Каменская стекольная компания) – 0,41 (м2-°C)/Вт;
• 4М-16-4М (1-кам. с/п 24 мм) – 0,32 (м2-°С)/Вт, согласно протоколу испытаний KSK (с ПВХ рамкой) – 0,39 (м2-°С)/Вт;
• 4М-10-4М-10-4М (2-камер. толщиной 32 мм с/п) – 0,47 (м2-°С)/Вт, по протоколу КСК – 0,48 (м2-°С)/Вт;
• 4М-12-4М-12-4М (2-камень толщиной 36 мм с/п) – 0,49 (м2-°C)/Вт;
• 4М-16-4М-16-4М (2-каменный з/п толщиной 44 мм) – 0,52 (м2-°C)/Вт.

Как показывают эмпирические данные, дальнейшее увеличение расстояния между стеклами (ширины распорки) сохраняет значение теплопередачи практически неизменным, тогда как увеличение этого размера до 50-60 мм приводит к снижению сопротивления теплопередаче s/n. Таким образом, увеличение расстояния между стеклами может увеличить значение теплового пропускания на ~10% в реальном выражении.

Использование стекла со специальным серебряным покрытием (Planibel Top N+), известного как "I-стекло", значительно повышает термическое сопротивление окон. Покрытие пропускает в помещение коротковолновое видимое солнечное излучение, но препятствует выходу длинноволнового теплового излучения, например, от радиатора: серебро отражает 96% длинноволнового инфракрасного излучения от радиатора обратно в помещение, на которое приходится до 70% всего тепла в доме.

Энергосберегающие свойства стекла обусловлены наличием на его поверхности оптических покрытий с низкой излучательной способностью, поэтому само стекло называется стеклом с низкой излучательной способностью. Именно излучательная способность поверхности определяет излучательную способность (обычное стекло имеет e=0,83) и, следовательно, способность отражать тепловое излучение обратно в помещение.

Преимущества окна/рамы с энергоэффективным стеклом И

Во-первыхИ-стекло отражает длинноволновые тепловые лучи в направлении их излучателя (т.е. зимой в сторону жилища, где работают радиаторы, а летом – в сторону улицы, где находятся нагретые солнцем камни, асфальт и т.д.), значительно снижая расходы на отопление зимой (до 60%) и кондиционирование летом (до 30%). Другими словами, тротуар оставляет тепло там, где его больше (эффект термоса). Изолирующая способность изоляции из I-стекла значительно выше, чем у обычной изоляции из двойного стекла.

Во-вторыхКроме того, двойное остекление с I-стеклом имеет значительное преимущество с точки зрения комфорта внутри помещения. Например, когда внешняя температура составляет -26°C, а внутренняя +25°C, внутренняя температура обычного окна с одинарным остеклением будет +5°C, обычного окна с двойным остеклением +11°C, а окна с одинарным остеклением с U-стеклом +14°C. А если поставить 2-камерное окно с максимальной толщиной 42 мм (возможно при использовании ПВХ-профиля с монтажной глубиной 70 мм) с I-стеклом, то температура у окна будет выше +17 °C! Это означает, что отопление помещения может быть изменено, поскольку системе отопления не нужно компенсировать большую "холодную" зону у окна.

Площадь у окна при обычном остеклении приводит к так называемому эффекту "сквозняка", связанному с заметной конвекцией холодного воздуха у окна (этот же "сквозняк" легко ощущается рукой, в которой вы держите эскимо – даже в квартире без ветра рука чувствует "холодное дуновение"). Следовательно, использование И-стекла увеличивает полезную площадь помещения, обеспечивая комфортное размещение возле окна (в небольшой квартире можно придвинуть письменный стол или кровать ближе к окну), а также предотвращает образование конденсата на стекле, тем самым предотвращая образование конденсата.