Пути энергоэффективного остекления

А. Ю. Куренкова, директор НИУПЦ «Межрегиональный институт окна»

А. Н. Кононова, студентка СПбГАСУ

Требования российского законодательства направлены на увеличение значений сопротивления теплопередаче оконных блоков. Это потребует от проектировщиков выбора новых конструктивных решений, от компаний-производителей окон – пересмотра подхода к изготовлению конструкций и комплектующих, от потребителей – дополнительных затрат.

Ранее уже обсуждались различные пути повышения энергоэффективности в области остекления [1–3]. Анализ ситуации, сложившейся на оконном рынке, выявил два основных направления развития светопрозрачных конструкций, условно которые можно назвать «европейский» и «скандинавский».

Европейский подход

Основными характеристиками «европейского» подхода являются, прежде всего, увеличение ширины коробки-створки оконного блока; использование низкоэмиссионного стекла в стеклопакете с коэффициентом эмиссии до 0,01; переход к производству вакуумных стеклопакетов.

В конструкциях из ПВХ-профиля четко прослеживается переход в стандартном варианте от коробки шириной 58–62 мм к 68–76 мм, а в последних разработках – более 88 мм.

Улучшение теплотехнических характеристик профиля достигается увеличением количества камер с применением усилительных вкладышей из алюминия вместо стали с принципиально другим расположением (рис. 1).

Рисунок 1.

 В последнее время в качестве усилительного вкладыша используется стеклопластик вместо стали (рис. 2, 3). В отечественных разработках применяется два вида усилителя: только в коробке (рис. 2) или в коробке и створке (рис. 3).

Рисунок 2.	Рисунок 3.

Возможно вопрос повышения энергоэффективности профиля решать заполнением усилителя вспененным ПВХ для снижения лучистой составляющей теплопотерь (рис. 4) или использовать в качестве материала усилительного профиля композитный армирующий профиль (рис. 5). Кроме того, наметилась тенденция использования в наружных камерах ПВХ-профиля вспененного ПВХ .

Рисунок 4.

Рисунок 5.

В конструкциях оконных блоков из древесины также начали использовать вспененный ПВХ, но внутри деревянного профиля (рис. 6). Последней разработкой является пропил бруска с созданием дополнительных воздушных камер (рис. 7).

Рисунок 6.

Рисунок 7.

В прозрачной части конструкции оконных блоков широкое распространение получают двухкамерные стеклопакеты с установкой 1–2 стекол с низкоэмиссионным покрытием, коэффициент эмиссии которых уже приблизился к минимальным значениям, т. е. возможности стекол с таким покрытием практически исчерпаны.

Материалы рамки стеклопакета стали также весьма разнообразны, но ввиду малого влияния на теплотехнику светопрозрачных конструкций этими разработками можно пренебречь. Однако все эти нововведения не меняли принципа производства стеклопакетов, поэтому с перспективой массового производства вакуумных стеклопакетов связаны значительные изменения в технологии, а значит, и значительные затраты, что тормозит в определенной степени это направление увеличения сопротивления теплопередаче окна.

Скандинавский подход

Под «скандинавскими» конструкциями в нашей стране понимают конструкции, имеющие коробку из дерева, деревянную внутреннюю створку со стеклопакетом, а наружная створка со стеклом, согласно нормативам, может быть изготовлена как из дерева, так и из алюминия (рис. 8, 9).

Рисунок 8.

Рисунок 9.

Такие конструкции преобладают в Финляндии, Швеции, Норвегии. Так, в Финляндии можно отметить три стандарта – 130, 170 и 200 мм, причем применение уширенной коробки до 200 мм стимулируется государством.

Для увеличения значений сопротивления теплопередаче стеклопакет на внутренней створке может быть однокамерным с применением стекла с низкоэмисионным покрытием и рамками с меньшей теплопроводностью, чем у алюминия. Таким образом, тенденция та же, что и в европейском пути развития и основывается на тех же технологиях. Разница состоит в том, что за счет применения наружной створки со стеклом, теплотехнические параметры такого оконного блока намного лучше  «европейского». Кроме того, смещение створки со стеклопакетом при установке в стеновой проем в зону «теплых» температур значительно повышает эффективность такого оконного блока и исключает вероятность появления конденсата на внутреннем стекле конструкции оконного блока.

Также следует отметить, что в большинстве скандинавских стран деревянные оконные блоки со стеклом и стеклопакетом устанавливаются заподлицо с внутренней плоскостью стены, тем самым тепло от прибора отопления, установленного под таким окном, беспрепятственно обтекает оконный блок, создавая наиболее оптимальные условия эксплуатации.

Возможности применения европейского и скандинавского подходов в российском строительстве

В результате анализа можно сделать следующие выводы:

• применение европейского пути для российского строительства и реконструкции может иметь определенные негативные моменты. В основном из-за российских климатических условий эксплуатации: конструкция устанавливается в зону отрицательных температур. В большинстве европейских стран даже при «очень холодной» зиме оконный блок всегда находится в теплой зоне (с плюсовыми температурами). К тому же, утепление конструкций не гарантирует отсутствие потерь тепла через оконные откосы;
• скандинавские окна значительно дороже окон из ПВХ-профиля, но незначительно превышают стоимость изготовления деревянных окон со стеклопакетами. Скандинавское окно также потребует всех необходимых работ по демонтажу и монтажу, что весьма затратно для реконструкции старого жилищного фонда. Такая конструкция подчас имеет проблемы с выпадением конденсата во внутристворочном пространстве. Но основным неудобством является то, что в эксплуатации возможен лишь один режим открытия – распашной.

Учитывая специфику российского строительства и климатические условия эксплуатации, возникает идея объединить оба направления: взять за основу скандинавский способ и дополнить его установкой двух ниток остекления по европейскому методу.

Данная идея, по мнению авторов, является наиболее перспективной для реконструкции старого жилищного фонда, поскольку не требует демонтажа деревянной рамы, что иногда приводит к значительным разрушениям стен. Экономически это тоже выгодно, т. к. при замене окон в старом реконструируемом здании львиная доля затрат приходится на демонтаж конструкций, подготовку проемов, восстановление наружных откосов и установку внутренних откосов, подоконников, отливов.

Рассмотрим два варианта замены оконной конструкции в кирпичной стене:

1. С двумя четвертями, двумя нитками остекления с разными деревянными коробками (рис. 10а);
2. Cо стандартной четвертью и двумя нитками остекления в одной коробке (рис. 10б).

Вариант 1

При демонтаже удаляются только створки. Коробки в двух нитках остекления остаются (возможен подпил бруска до более удобных размеров для дальнейшего монтажа).

Между старыми коробками может быть установлен нащельник (чтобы закрыть зону сопряжения конструкций).

Новые конструкции устанавливаются с креплением в бруски старых коробок (что значительно дешевле и проще). Первая (наружная) нитка остекления выполняется с одним контуром уплотнения и с заполнением стеклом, причем его толщина варьируется в зависимости от требуемой звукоизоляции, вторая (внутренняя) нитка – со стеклопакетом.

Конструкция стеклопакета меняется в зависимости от региона применения и класса энергетической эффективности здания.

Монтажная пена (или другой утеплитель) в узлах примыкания закрывается нащельниками или штукатурным раствором.

Со стороны помещения сохраняется отделка откоса штукатурным раствором, подоконники и отливы сохраняются. Наружный откос не разрушается.

Вариант 2

Практически повторяется вариант 1 за исключением того, что крепление внутренней нитки остекления производится к конструкции стены и может произойти ее частичное разрушение.

Рисунок 10.

Преимущества и недостатки нового способа установки оконных блоков

С одной стороны, при такой установке конструкций можно достичь высоких показателей по сопротивлению теплопередаче и снижению шума. К тому же не возникает проблем с восстановлением разрушенных проемов, что существенно уменьшает стоимость работ по замене окон и позволяет установить более энергоэффективную конструкцию, хотя и более дорогую.

Главным преимуществом такого способа установки оконных блоков является то, что вторая нитка остекления находится в теплой зоне, исключается промерзание конструкции со стеклопакетом, выпадение конденсата, образование плесени и прочие проблемы, характерные для ПВХ-конструкций в одну нитку.

В результате мы всегда имеем теплый откос и гарантированное выполнение требований СНиП 23-02–2003 «Тепловая защита зданий» (п. 5.10). Потери тепла снижаются не только через оконный блок, но и через оконные откосы.

С другой стороны, отметим и существенный недостаток: уменьшение площади светопрозрачного заполнения, что снижает коэффициент естественного освещения (КЕО).

Однако вопрос можно решить. Если расчетное значение КЕО оказывается меньше требуемого, непрозрачную часть наружной нитки остекления следует выполнить из алюминия с меньшей шириной коробки и створки.

Также для повышения КЕО в старом жилищном фонде можно рекомендовать первоначально двухстворчатые оконные блоки небольших размеров заменять на одностворчатые, архитектурные требования обеспечивая приклеиванием фальшнакладки вместо импоста.

Другой недостаток – возможность образования конденсата в межстворочном пространстве. Но и данную проблему можно решить: устанавливать один контур уплотнения с разрывами снизу и сверху, чтобы обеспечить проветривание межстворочного пространства.

Остается только отметить, что предлагаемая конструкция имеет коэффициент теплопередачи более 1,0 м²·°С/Вт, что значительно перекрывает действующую в настоящее время для Москвы норму 0,8 м²·°С/Вт.

Литература

1. Асеев А. В., Дмитриев М. С., Миков В. Л. Повышение теплотехнических характеристик ПВХ-оконных блоков при применении стеклопластикового армирования // Светопрозрачные конструкции. 2010. №5–6.
2. Куренкова А. Ю., Никитин А. К., Шовковый А. И. Проектирование и конструирование окон. Мысли вслух по результатам поездки в Финляндию // Светопрозрачные конструкции. 2007. №2.
3. Куренкова А. Ю. Уроки 2010 года, или особенности изготовления оконных блоков из ПВХ-профилей шириной более 68 мм // Светопрозрачные конструкции. 2011. №1–2.