Коэффициент сопротивления теплопередачи стеклопакетов

Чтобы зимой и летом у вас в доме всегда был оптимальный климат, вам нужно установить на окнах качественные стеклопакеты. Это позволит сэкономить потребление электрической энергии на:

• кондиционирование;
• отопление.

Важно учитывать все критерии выбора подходящих для вас стеклопакетов. Почему при выборе стеклопакетов нужно знать их коэффициент теплопередачи?

Если рассматривать понятие теплопередачи, то она представляет собой передачу теплоты от одной среды к другой. При этом температура в той, которая отдает тепло выше, чем во второй. Весь процесс осуществляется сквозь конструкцию между ними.

Коэффициент теплопередачи стеклопакета выражается количеством тепла ( Вт), проходящем через м2 с разницей температур в двух средах 1 градус: Ro (м2. ̊С/Вт) – это значение действует на территории Российской Федерации. Оно служит для правильной оценки теплозащитных свойств строительных конструкций.

Общее определение термина

Понятие сопротивления теплопередаче (СТП) сформулировано в ГОСТ Р 54851-2011. Окна, наряду со стенами, дверьми, кровлей и т.д., являются элементами конструкции, ограждающей внутреннее пространство для создания комфортной среды обитания человека. СТП ограждения — это коэффициент R, значение которого демонстрирует теплоизоляционные свойства конструкции. Чем больше абсолютная величина R, тем меньше будет потерь тепла из помещения.

Единица измерения R в системе СИ — [м2* 0С/Вт]. Значение R равно разнице температур на наружной ( Тн ),и внутренней ( Твн ) поверхностях ограждения для потока тепла Q мощностью 1 Вт, проходящего через 1 м2 тепловой защиты.

Формула для расчета R выглядит следующим образом:

R = ( Твн — Тн ) / Q

Чем больше значение R, тем меньше будут теплопотери. Эта формула напоминает выражение для закона Ома, поэтому R иногда, по аналогии с электрическим термином, называют теплосопротивлением.

Звукоизоляция

По показателю звукоизоляции окна подразделяют на классы со снижением воздушного шума потока городского транспорта:
Таблица спецификаций

В случае если снижение уровня воздушного шума потока городского транспорта достигается в режиме проветривания, к обозначению класса звукоизоляции добавляют букву «П». Например, обозначение класса звукоизоляции изделия «ДП» означает, что снижение уровня воздушного шума потока городского транспорта от 25 до 27 дБА для данного изделия достигается в режиме проветривания.

Сопротивление теплопередаче окон

Современное окно (на базе пластикового, алюминиевого и даже деревянного профиля) представляет собой высокотехнологичный конструктор, состоящий из элементов с различными тепловыми свойствами.

Полное сопротивление оконного блока получается суммированием термических сопротивлений его однородных компонент:

• светопрозрачного заполнения (силикатного, витражного, акрилового стекол, светопропускающих пленок и т.п.);
• обрамляющих элементов — профилей из различных материалов (дерева, алюминия, стали, пластика ПВХ);
• металлических и пластмассовых элементов крепежа.

Основные виды стеклопакетов

Стеклопакет (СП), являясь основной частью окна, конструктивно состоит из нескольких стекол, соединенных металлическими (промежуточными) рамками. Промежуток между стеклами называется камерой.

Чаще всего используются три основных вида стекольных пакетов:

• однокамерные — два стекла (внутреннее и наружное);
• двухкамерные — три стекла (внутреннее, наружное и промежуточное);
• трехкамерные — четыре стекла (внутреннее, наружное и 2 промежуточных).

Толщина используемых стекол варьируется от 4 до 6 мм. Для остекления объектов с повышенными требованиями к прочности (большие ветровые нагрузки) могут применяться стекла толщиной 8-10 мм. Промежуток между стеклами может варьироваться — от 8 до 36 мм. Диапазон толщин стеклопакетов составляет от 14 до 60 мм.

СТП самого стекла сравнительно мало ввиду его большой теплопроводности. Для уменьшения теплопотерь межстекольное пространство, заполняется воздухом или инертным газом (аргоном Ar, криптоном Kr, азотом N2). Газонаполненные камеры дают основной вклад в повышение СТП стеклопакета Rсп. Существенно повысить значение Rсп удается также с помощью создания вакуума в камере, но это приводит к резкому удорожанию конечного изделия.

По сопротивлению ветровой нагрузке

По сопротивлению ветровой нагрузке изделия подразделяются на классы:

Указанные перепады давления применяют при оценке эксплуатационных характеристик изделий.

Прогибы деталей изделий определяют при перепадах давления, вдвое превышающих верхние пределы для классов, указанных в классификации.

Приведенное сопротивление теплопередаче окон

Для расчетов характеристик проектируемых и строящихся объектов используется величина, названная приведенным сопротивлением теплопередаче оконных блоков Rпр. Это усредненная величина, в которой учтены СТП пакета стекол, оконного профиля и крепежных элементов. Чем больше Rпр, тем меньше через окно утекает тепла «на сторону».

Производители, предлагающие свою продукцию для работ по остеклению, обязаны обеспечивать теплоизоляционные параметры в соответствии с ГОСТ 30674-99, действие которого распространяется на оконные блоки из ПВХ профилей. Этот документ задает требуемые уровни Rпр для различных конструкций стеклопакетов на базе трехкамерных профилей.

Типовые значения Rпр представлены в следующей таблице:

Значения Rпр регламентированы для оконных проемов, у которых светопропрозрачная часть составляет 70% от общей площади. В случаях использования профилей другой конструкции (например, иное количество камер) Rпр определяется экспериментально на специальном оборудовании.

Стойкость к климатическим воздействиям

В зависимости от стойкости к климатическим воздействиям изделия подразделяют по видам исполнения:
Таблица спецификаций

Основные размеры (классификация окон по модульным размерам)

За основу модульных габаритных размеров изделий принимают строительный модуль, равный 100 (мм) и обозначаемый буквой М.

Рекомендуемые (основные) модульные размеры изделий: по ширине — 6М; 7М; 9М; ИМ; 12М; 13М; 15М; 18М; 21М; 24М; 27М; по высоте — 6М; 9М; 12М; 13М; 15М; 18М; 21М; 22М; 24М; 28М.
Таблица модульных размеров изделий

Коэффициент сопротивления теплопередаче стеклопакетов

В сопроводительной документации на готовое изделие Rcп часто называют коэффициентом сопротивления теплопередаче (КСТП), который равен количеству тепла, проходящему через один квадратный метр площади стеклопакета при разнице температур в один градус (Цельсия или Кельвина) Физический смысл и размерность этих величин (СТП и КСТП) абсолютно идентичны. ГОСТ 24866-99, который имеет статус межгосударственного стандарта, для этого параметра не использует слово «коэффициент».

В Таблице 4 этого документа представлены основные требования к Rcп:

Воздухо- и водопроницаемость

По показателям воздухо- и водопроницаемости окна подразделяют на классы:
Таблица спецификаций

Дополнительные способы уменьшения теплопотерь

Внушительного снижения теплопотерь удается достичь с помощью специальных покрытий. Сверхтонкий слой окислов металла наносится на внутреннюю поверхность стекла, что гарантирует его сохранность в процессе эксплуатации. Эта дополнительная пленка полностью пропускает видимый свет, но при этом выступает своеобразным «зеркалом», отражающим электромагнитное излучение инфракрасного (ИК) диапазона. Как известно из физики, нагретые тела значительную часть своей внутренней энергию излучают в этой области спектра.

Различают два вида стекол с дополнительным напылением:

• k-стекла — получают нанесением оксидов металлов. Покрытие толщиной 0,4-0,5 мкм практически не влияет на светопропускание окна;
• i-стекла — это технология сложнее, а значит стекла получаются дороже. Пленка получается двойным напылением в вакууме нескольких чередующихся слоев: между оксидных слоев наносятся слои чистого металла (обычно используется серебро толщиной 10-15 нанометров).

Применение таких покрытий позволяет снизить расходы на отопление на 15-20%.

Какие алюминиевые окна теплее?

Алюминий считается самым холодным материалом для окон. Его теплопроводность в тысячу раз больше, чем у древесины или пластика. Но современные алюминиевые окна несложно сделать теплыми. Для этого внутри профиля должен быть установлен терморазрыв (или термомост).

Фото: термомост может иметь различную ширину и дополнительное утепление, © alutexЦентральная часть алюминиевого профиля (термомост) изготавливается из полиамида. Термомосты различаются по ширине – чем он шире, тем теплее профиль. Каждый производитель алюминиевого профиля предлагает термомосты нескольких размеров. В некоторых системах во внутренние камеры и термомост устанавливают вставки из вспененного полиуретана для дополнительного утепления. В результате алюминиевый профиль премиум-класса обладает теплоизоляцией выше, чем дерево или пластик.

Стеклопакеты

Стеклопакет играет ключевую роль в теплосбережении окна, так как занимает 75-90% площади.

Теплоизоляция стеклопакетов зависит от вида стекла, материала рамок и от заполнения пространства между стеклами. Если изменить составные части, можно значительно повысить теплоизоляцию стеклопакета и окна в целом.

Фото: в стеклопакете может быть одна, две и даже три воздушных камеры, © oknamedia

Стеклопакеты в окне бывают:

• Однокамерные стеклопакеты (2 стекла) больше подойдут для нежилых помещений, летних дач.
• Двухкамерные стеклопакеты (3 стекла) – стандартная позиция для квартир, жилых домов.
• Трехкамерные стеклопакеты (4 стекла) пока мало распространены на оконном рынке. Их установка ведет к существенному утяжелению конструкции и увеличению стоимости. 3-камерные стеклопакеты устанавливают в «пассивных» домах, где использование энергии на отопление сводится к минимуму.

От того какие стекла используются в стеклопакете во многом зависят его показатели теплосбережения.

Стекла с напылениями или теплосберегающие стекла произвели эволюционный скачок в энергосбережении. Обычное стекло холоднее теплосберегающего (И-стекла или мультифункционального стекла) минимум на 65%.

К категории теплосберегающих относятся стекла с низкоэмиссионным и мультифункциональным напылением.

Низкоэмиссионное (И-стекло) отражает тепловое излучение обратно в помещение. Его устанавливают первым со стороны помещения покрытием внутрь (если оно одно в стеклопакете) или первым со стороны помещения и улицы покрытиями внутрь (если их 2).

Использование в 2-камерном стеклопакете 2-х энергосберегающих стекол и аргона, делает его почти в 2,7 раза теплее обычного.

Подробнее про свойства И-стекла читайте здесь

Рассмотрим какие показатели сопротивления теплопередаче имеют стеклопакеты (на примере самых популярных 2-камерных) с различными стеклами и заполнением межстекольного пространства.

Зависимость коэффициента сопротивления теплопередаче стеклопакета от использованного стекла и заполнения

Мультифункциональное стекло используют в окнах, которые выходят на солнечную сторону. Оно сохраняет тепло зимой и защищает от нагревания помещения летом, тем самым сокращает расходы на кондиционирование. Его устанавливают первым со стороны улицы. Можно комбинировать в одном стеклопакете с И-стеклом.

Подробнее про свойства мультифункционального стекла читайте здесь

Как рассчитать теплопроводность стеклопакета

Теплопроводность — это физическая величина, характеризующая способность вещества или тела проводить тепло. Чем ее значение больше, тем быстрее происходит передача тепла от тела с большей температурой к меньшей. То есть коэффициент теплопроводности K является обратной величиной к R0 — СТП, принятому к применению в России.

Чем меньше K, тем лучше теплоизоляционные свойства конструкции. Коэффициент K применяется в стандартах и нормах, разработанных DIN (Институт ФРГ по стандартизации), имеющего статус ведущего органа по стандартизации в Европе.

Для примерных расчетов можно использовать формулу:

K = 1 / R0

Размерность K в системе СИ — [Вт/м2*/ 0С]. Некоторые производители представляют на своих сайтах онлайн-калькулятор, с помощью которого потенциальный покупатель может рассчитать характеристики будущего оконного проема с индивидуальными («под себя») параметрами.

Какие окна самые теплые пластиковые, деревянные или алюминиевые?

Фото: зависимость теплопотерь и коэффициента сопротивления теплопередаче (Rпр) от материала и состава окна, © oknamedia

Вывод: 2-камерный стеклопакет с 2-мя И-стеклами (или 1 И-стеклом и мультифункциональным, плюс заполнение аргоном) дает самые большие показатели по теплосбережению. Профиль 80 мм в пластике, 78 мм в дереве и 72 мм (или 112 мм) с термомостом и утеплением в алюминии необходимы для самых теплых окон.

Не забудьте включить в комплектацию теплого стеклопакета:

• Теплую дистанционную рамку. Обычные алюминиевые рамки хорошо проводят тепло. По периметру стеклопакета возникает «краевой эффект» – зона с более низкой температурой, чем по центру стекла. В этом месте в первую очередь выпадает конденсат и может образоваться наледь. Рамки из пластика решают проблему и снижают «краевой эффект». Они рекомендованы к использованию в теплых стеклопакетах.
• Инертный газ. Сухой воздух – сам по себе достаточный теплоизолятор. Если воздух внутри стеклопакета заменить на инертный газ (аргон, криптон), то теплоизоляция стеклопакета увеличится еще примерно на 10%.

Фурнитура

Если в ваших теплых окнах будет установлен широкий и теплый профиль и энергосберегающих стеклопакет, но будет некачественная фурнитура, то все попытки сохранить тепло будут напрасными.

Фурнитура в окне отвечает за плотный прижим створки к раме и за отсутствие продувания.

Фото: ответная планка + запорная цапфа = точка прижима, © RotoЧтобы обеспечить нужный прижим, важно соблюдать рекомендации производителей – расстояние между точками прижима створки к раме должно быть в пределах 500-700 мм.

Расстояние больше 700мм, а также отсутствие точек прижима на горизонтальных частях створки длиной больше 700 мм приведет к продуванию.

Продувание бывает из-под верхней петли – она пережимает уплотнение. В результате чего образуется продувание, лучше выбрать скрытые петли.

Фото: скрытые петли исключают продувание в верхней части окна, © oknamediaФурнитура для теплого окна:

• Европейского производителя.
• Расстояние между точками прижима не более 700мм.
• Скрытые петли.

Уплотнитель

Уплотнение – это «последняя преграда» на пути полной герметичности ваших окон. Если уплотнение будет некачественным, то из окон будет поддувать и будет некомфортно.

Уплотнитель перекрывает зазор между створкой и рамой. Главное условие его качественной работы – сохранение эластичности, способность восстанавливать форму после долго сжатия. Не все уплотнители способны делать это на протяжении долгого периода службы окна. Некачественный уплотнитель быстро высыхает и деформируется.

Дольше всего остаются эластичными уплотнители из силикона и EPDM. Им и следует отдать предпочтение при выборе окон.

Фото: если уплотнитель начал расслаиваться – его пора менять, © oknamediaМонтаж

Места стыков строительных элементов всегда самые проблемные с точки зрения сохранения тепла. В них чаще всего начинается продувание. Поэтому теплое окно важно правильно установить.

За сохранение тепла в стыке окна и стены отвечает теплоизоляционный слой монтажного шва. Чаще всего он выполняется из монтажной пены, но может быть заполнение термоЛьном и другими материалами. Проблемы с продуванием и промерзанием монтажного шва могут возникать, если:

• Пена нанесена с пропусками.
• Воздушные пузырьки в некачественной пене слишком большие. При срезании излишков может образоваться сквозное отверстие. Отверстие даже величиной в 1 мм приведет к продуванию.
• Пена намокла от осадков или парообразной влаги из комнаты. Мокрая пена не способна сохранять тепло.
• Пена разрушилась от воздействия ультрафиолета.

Фото: пену нужно защищать от намокания со стороны улицы и помещения, © robitexМонтажный шов по ГОСТ для теплого окна должен состоять из трех слоев. Пену нужно со всех сторон защищать от намокания и ультрафиолета. Хорошей новостью является то, что окна можно монтировать и зимой. Это удачное время, так как сразу видны все недочеты.

Экспертом в области производства лент для монтажа на российском оконном рынке является Робитекс. Предприятие производит материалы для монтажа окон по ГОСТ более 25 лет.

Ленты Робибанд от компании Робитекс сохраняют свои свойства в диапазоне температур от -40° до + 80°С, а монтаж с ними можно производить и в -20° С мороз.

Установку пластиковых откосов можно производить сразу же, еще по сырой пене, что невозможно делать с другими материалами для герметизации шва. Монтажные материалы от компании Робитекс подтверждены испытаниями в Институте оконных технологий в Розенхайме (IFT Rosenheim Germany).

Монтажный шов для теплого окна выполняют из качественных материалов:

• Пена высокого качества с небольшим диаметром пузырьков.
• С внутренней стороны – пароизоляционный слой, например, универсальная лента Робибанд ВМ. Эта лента подходит и под штукатурный откос, и под откосную панель, надежно приклеивается к проему и окну.
• С наружной стороны – паропроницаемая саморасширяющаяся уплотнительная лента, например, Робибанд ПСУЛ. Для разрушенных и неровных откосов лучше использовать ленту Робибанд КМП с пластиковой планкой. Она служит «маячком» для дальнейшего оштукатуривания.

Памятка по выбору самого теплого окна