10.5.4. Экономия тепловой энергии при выборе оптимальной конструкции застекления оконных проемов.

До 35% тепла, которое поступает в помещение, теряется зимой через окна. Можно значительно уменьшить эти потери, устанавливая окна соответствующей конструкции. Окна должны иметь хорошие теплозащитные свойства, защищать от шума, иметь большую прочность и долговечность. Кроме того, они должны обеспечивать требуемую светопроницаемость и комфортное проветривание. Действующие в Республике Беларусь нормативы устанавливают величину коэффициента сопротивления теплопередаче окон не ниже 0,6 м²∙^оС/Вт.

По конструкции все окна состоят из светопропускаемых и непрозрачных частей. От конструктивных вариантов исполнения обоих частей зависят теплозащитные свойства окон.

Непрозрачная часть представляет собой раму, в которую монтируется светопропускаемая часть окна. Она придает окну прочность и долговечность, а также устойчивость к деформациям и различным воздействиям окружающей среды. Применяемые в настоящее время окна по конструкции непрозрачной части условно можно разделить на 3 группы: деревянные окна, окна из поливинилхлоридного профиля (ПВХ-профиля), окна из алюминиевого профиля.

Деревянные окна выпускаются в основном двух видов:

-оконные блоки с толщиной коробки 100-140 мм с тройным остеклением или стеклом и стеклопакетом отечественного производства. Сопротивление теплопередаче их может достигать 0,8 м² ∙ °С/Вт;

-оконные блоки толщиной коробки менее 100 мм с однокамерным или двухкамерным стеклопакетом. Они имеют высокое качество изготовления, створки их могут открываться в разных плоскостях, а проветривание имеет различный режим. В основном они импортируются из Финляндии, Германии или Швеции. Сопротивление теплопередаче составляет 0,6 м² ∙ °С/Вт.

Окна из ПВХ-профиля с различными видами стекол и стеклопакетов находят широкое распространение, как в жилых помещениях, так и в административных зданиях. В конструкции ПВХ профиля имеется несколько воздушных специальных зазоров, так называемых камер. Изготавливаются как трехкамерные ПВХ-профили, так и пятикамерные ПВХ-профили (рисунок 10.1). Наибольшее распространение получили трехкамерные ПВХ-профили. Сопротивление теплопередаче по непрозрачной части окон с таким профилем составляет 0,7-0,75 м² ∙ °С/Вт.

а) б) в)

Рисунок 10.1 Варианты исполнения ПВХ-профилей:

а) - трехкамерные ПВХ-профиль; б) - пятикамерные ПВХ-профиль; в) - пятикамерные ПВХ-профиль с повышенными теплозащитными свойствами.

Окна из алюминиевого профиля также находят все большее применение. В основном это трехкамерный алюминиевый профиль с термопрокладками. Такие оконные блоки имеют достаточно низкое сопротивление теплопередаче - 0,4 ─ 0,45 м ∙ °С/Вт, вследствие чего в холодное время года возникает конденсация влаги на внутренних поверхностях профиля. Преимуществами окон из алюминиевого профиля являются:

- практически неограниченная долговечность;

- высокая прочность и устойчивость к деформации и другим воздействиям окружающей среды;

В качестве заполнения светопропускаемой части окон используют стеклопакеты и стекла различной толщины. Для одного обычного стекла коэффициента сопротивления теплопередаче составляет примерно 0,17 м² ∙ °С/Вт, а для стеклопакета из двух обычных стекол - 0,35-0,4 м² ∙ °С/Вт. Трехстекольное окно с учетом материала, из которого оно изготовлено, обеспечивает нормативный коэффициент сопротивления теплопередаче. На рисунке 10.2 изображены варианты исполнения стеклопакетов.

Рисунок 10.2. Варианты исполнения стеклопакетов.

Стеклопакет представляет собой соединенные на определенном расстоянии друг от друга 2 или 3 стекла. В качестве материала, обеспечивающего требуемое между стеклами расстояние, применяется алюминиевый перфорированный профиль коробчатого сечения (средник), внутрь которого засыпается зернистый осушитель воздуха — силикагель. Профиль крепится к стеклам с помощью бутиловой массы (внутренний шов), а по торцам образованного стеклопакета укладывается прочный наружный шов.

Одна из наиболее важных функций стекла - энергосбережение в зимний период. Потерн тепла через стекло складываются из теплопроводности, конвекции и теплового излучения. Для уменьшения потерь тепла от теплопроводности и конвекции применяют двойное остекление, но это дает лишь незначительный эффект, основные теплопотери происходят за счет теплового излучения. Для борьбы с этим разработаны так называемые «энергосберегающие стекла». Такие свойства появляются у материала с нанесением на его поверхность низкоэмиссионных оптических покрытий, а само стекло с таким покрытием получило название низкоэмиссионного с мягким или твердым напылением. Эти покрытия обеспечивают прохождение в помещение коротковолнового солнечного излучения, но препятствуют выходу из помещения длинноволнового теплового излучения, например от отопительного прибора. Характеристикой энергосбережения является излучательная способность стекла - эмиссия. Излучательная способность обычного стекла составляет Е=0,83, а у низкоэмиссионного - Е=0,04 и меньше и тем самым такое стекло способно отражать обратно в помещение тепловое излучение. Например, стекло с оптическим покрытием (Е=0,004) отражает обратно в помещение свыше 90% тепловой энергии, уходящей через окно.

«Энергосберегающее стекло» отражает длинноволновые тепловые лучи в сторону их излучателя (то есть зимой в сторону квартиры, где работают отопительные приборы, а летом в сторону улицы, где находятся нагретые солнцем камни, асфальт и т.д.), что значительно снижает расходы на отопление зимой и на кондиционирование летом. В отопительный период такое стекло возвращает в квартиру до 90% теплового излучения, исходящего от обогревателей. А летом энергосберегающее стекло отражает теплову инфракрасную часть солнечного излучения. В результате зимой в комнате становится теплее, летом прохладнее. Иными словами, покрытие оставляет тепло там, где его больше, сохраняя необходимый тепловой баланс. Такие стекла по технологии изготовления разделяют на:

• «к-стекло», получаемое посредствам разлива стеклянной массы на жидкую основу с большим удельным весом. Для придания ему теплозащитных свойств на его поверхности посредством пиролиза создается тонкий слой из оксида металла, что приводит к уменьшению излучательной способности с 0,83 до 0,2, а следовательно, к меньшей теплопередаче;

• «i-стекло», получаемое методом вакуумного напыления на его поверхность чередующихся слоев серебра и диэлектрика и представляющее собой трехслойную структуру. По своим теплозащитным качествам это стекло в 1,5 раза превосходит «к-стекло». Однако технология нанесения требует использования дорогостоящего оборудования.

За счет применения в стеклопакете такого стекла, а также введения в межстекольное пространство инертного газа (аргона, криптона или ксенона), можно добиться величины коэффициента сопротивления теплопередаче больше единицы [24]. Один из вариантов исполнения современного окна с двухкамерным стеклопакетом и пятикамерным ПВХ-профилем приведен на рисунке. 10.3.

Рисунок 10.3 Стеклопакет из пятикамерного ПВХ-профиля и двухкамерного стеклопакета.