CC BY
77
строительная теплофизика и энергосбережение
«Человеческий фактор» и строительная теплотехника окон
ВА Миков
Известно, что основная причина дефектов строительства — недостатки проектных решений и плохое качество строительно-монтажных работ, то есть обобщенно «человеческий фактор».
Окна представляют собой один из видов ограждающих конструкций — светопрозрачные. Проектная документация включает в себя ведомость заполнения оконных проемов, а установка окон в СССР регламентировалась СНиП. В проемах каменных домов коробки окон крепили ершами и гвоздями. Зазоры между коробками и проемами конопатили просмоленной паклей или минеральным войлоком. Оконопачивание осуществляли сухим или мокрым способом. В последнем случае паклю смачивали в гипсовом растворе. Со стороны улицы (см. СНиПЭ.03.01-87 «Несущие и ограждающие конструкции», п.3.73) в зазор между коробкой оконного заполнения и стеной наносилась нетвердеющая мастика.
В настоящее время применение светопрозрачных ограждений, а точнее — окон и балконных дверей, регламентируется нормативными документами двух типов. Проектировщики пользуются СНиП, хотя уже появились и СТО (стандарты организации), а изготовители или поставщики оконных блоков — совокупностью так называемых «оконных» ГОСТ. Хотя основополагающий ГОСТ 23166-99 «Блоки оконные. Общие технические условия», главным образом, ориентирован на производителей оконных конструкций, он полезен и проектировщикам зданий, так как содержит информацию об устройстве современных оконных блоков, их классификацию, рекомендует условные обозначения конструкций, которые целесообразно использовать в проектной документации, например, в ведомости заполнения проемов. Однако этот документ может ввести неискушенного проектировщика и в заблуждение. ГОСТ 23166-99 разделил понятия «окно» и «оконный блок». Оконный блок является заполнением светового проема и в сочетании с узлом примыкания формирует окно. Как говорил Конфуций, все начинается с того, что нужно дать правильное название всему. Название рождает правильное действие: как яхту назовешь, так она и поплывет.
В СНиП 11-3-79* «Строительная теплотехника» и в СНиП 23-101-2003 «Тепловая защита зданий» нор-
мируются значения приведенного сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций, в том числе окон, балконных дверей, витрин и витражей в зависимости от градосуток отопительного периода, региона строительства и вида здания и помещения. Это, так сказать, необходимое условие, но не достаточное. СНиП 23-02-2003, см. п.п. 5.9—5.10, ограничивает температуру внутренней поверхности оконных откосов и внутренней поверхности непрозрачных элементов оконных блоков температурой точки росы при расчетных температурах наружного и внутреннего воздуха и относительной влажности внутреннего воздуха 55%; допуская, впрочем, температуру плюс 3 °С (т.е. выпадение конденсата) на внутренней поверхности остекления. Вообще говоря, конденсат на стекле потребителю (жильцу) не нравится. Причина появления п.5.10 в том, что расположение оконного блока по толщине стены и конструкция последней, снижают приведенное сопротивление теплопередаче оконного блока. Известно, что сертификационное значение этого показателя не обеспечивает отсутствие температуры точки росы на внутренней поверхности переплетов оконного блока.
Невольно возникает «греховная» мысль: исключить нормирование приведенного сопротивления теплопередаче в зависимости от градосуток отопительного периода, установив одну санитарно-гигиеническую норму для окна, согласно п.5.10 СНиП 23-02-2003.
Приведенное сопротивление теплопередаче оконных блоков принимается на основании сертификационных испытаний. Однако в ГОСТ 23166-99 нормируются эксплуатационные (точнее сказать, теплотехнические) характеристики оконных блоков, то есть заполнения светового проема. Окно же является ограждающей конструкцией и только оно обладает комплексом эксплуатационных показателей, характеризующих его оптические (светопропускание, сол-нцезащита), теплозащитные (сопротивление теплопередаче, сопротивление воздух опроницанию, отсутствие конденсатообразования на внутренних откосах и переплетах, сопротивление паропроницанию), акустические (звукоизоляция) свойства.
У оконного блока соответствующие показатели не являются эксплуатационными (но числовые значе-
строительная теплофизика и энергосбережение
ния могут быть близкими к ним), хотя бы потому, что оконный блок отдельно от стенового проема не эксплуатируется, а размеры проема и конструкция стены могут существенно влиять (уменьшать) на технические характеристики оконных блоков.
В СНиП значения приведенного сопротивления теплопередаче заполнений световых проемов, то есть оконных блоков, даются для случаев, когда отношение площади остекления (светопропускающей части) к площади заполнения равно 0,75, а для оконных блоков, согласно ГОСТ 23166-99, приведенное сопротивление теплопередаче устанавливается для соотношения площади остекления к площади изделия, равного 0,7. В нашей стране, как правило, оконный блок устанавливается в стеновой проем с четвертью. Последняя скрывает часть переплета оконного блока, увеличивая долю площади остекления. Учитывают ли проектировщики это обстоятельство? Опыт показывает, что практически никогда. В различных испытательных центрах, даже аккредитованных, для определения приведенного сопротивления теплопередаче оконных блоков используются конструкции самых разных размеров и архитектурных рисунков. Размер испытываемого оконного блока, его архитектурный рисунок, а также температура в холодном отделении испытательной климатической камеры принципиально влияют на теплозащитные характеристики конструкции.
В Москве имеются «Рекомендации по установке энергоэффективных окон в наружных стенах вновь строящихся и реконструируемых зданий», разработанные в ЦНИИЭП жилища и принятые в 2004 году Москомархитектурой. В этих «Рекомендациях» есть приложение 1, посвященное поэлементному расчету оконных блоков и их сопряжений со стенами с учетом воздухопроницаемости, в котором со ссылкой на ГОСТ 26254-84 утверждается, что оценивать теплозащиту окон (не оконных блоков) необходимо с учетом проникания через них воздуха. Надо сразу сказать, что упоминание ГОСТ 26254-84 «Здания и сооружения. Методы определения сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций» неуместно, так как в самом его содержании сказано, что он не распространяется на светопрозрачные ограждающие конструкции.
В СНиП и СТО нормативная воздухопроницаемость окон включает в себя воздухопроницаемость оконного блока и узла примыкания последнего к стеновому проему. В свою очередь, в воздухопроницаемости узла примыкания можно выделить две составляющих: одна отвечает за монтажный шов, вторая обусловлена воздухопроницаемостью стенового проема, к которому примыкает оконный блок.
Воздухонепроницаемость узла примыкания должна обеспечиваться герметичностью монтажного шва и формально нормируется ГОСТ 30791-2002 «Швы монтажные узлов примыкания оконных блоков к стеновым проемам. ОТУ».
Воздухопроницаемость оконных блоков регламентируется в ГОСТ 23166-99 и в ГОСТ'ах на оконный блоки из соответствующих материалов: ПВХ, алюминия и дерева. Согласно им определяется объемная воздухопроницаемость при перепаде давлений Ар = 100 Па (измеряется в м3/ч • м2). Воздухопроницаемость оконных блоков определяется по ГОСТ 26602.2-99 при температуре в испытательной камере (20±4) °С. Известно, что у наиболее распространенного в настоящее время материала оконных блоков — поливинилхлорида — высокий коэффициент линейного термического расширения, вследствие которого в реальных условиях в зимний период происходит существенное увеличение воздухо-проницания оконного блока из-за деформации притворов. Таким образом, сертификационные величины воздухопроницаемости оконных блоков малоинтересны проектировщику светопрозрачных ограждений из ПВХ и алюминиевых профилей. Оконные конструкции из дерева и стеклопластика практически не испытывают термических деформаций при перепадах температур, поэтому их показатели воздухопроницаемости практически не зависят от величины температуры наружного воздуха.
В СНиП 23-02-2003 (как, впрочем и в СНиП 11-3-79*, да и в СТО как РНТО, так и РОИС) используется единый подход к проблеме сопротивления воздухопроницанию ограждающих конструкций, включая светопрозрачные. Разность давлений воздуха на наружной и внутренней поверхностях ограждения определяется для холодного периода года, а сопротивление воздухопроницанию оценивается при температуре наружного воздуха, равной средней температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92. Очевидно, что для этой температуры в СНиП и даются нормативные величины воздухопроницаемости окон (не оконных блоков), а по ГОСТ 26602.2-99 воздухопроницаемость оконного блока определяется как уже мы отмечали выше, при (20±4) °С, то есть весьма далекой от зимних условий. Поэтому, воздухопроницаемость оконного блока, полученная в ходе сертификационных испытаний, вообще говоря, не дает оснований для выбора его в соответствии с нормами СНиП (или СТО). Более того, испытаниям подвергается оконный блок с различной длиной стыковых соединений притворов, весьма далеких от конкретного оконного блока, предполагаемого в проекте.
строительная теплофизика и энергосбережение
Не менее забавно еще одно обстоятельство. В СНиП 11-3-79* и СНиП 23-02-2003 нормируемая воздухопроницаемость измеряется в кг/(м2 • ч). А ГОСТ 23166-99 измеряет ее в м3/(м2 • ч). Почему? СНиП'ы нормируют воздухопроницаемость окна как ограждающей конструкции, в ГОСТ нормируется воздухопроницаемость оконного блока.
Особо следует остановиться на нормировании воздухопроницаемости окон, предлагаемом в СТО РОИС. В п. 8.6 этого стандарта сказано: «Сопротивление воздухопроницанию заполнений световых проемов (окон, дверей и фонарей с различными уплотняющими прокладками) следует принимать ГОСТ 26602.2». В этой фразе обращает на себя внимание два обстоятельства:
1. С одной стороны говорится о заполнении световых проемов, то есть имеется в виду оконные и дверные балконные блоки; но с другой, называются они окнами и т.д., то есть разработчики документа не различают окно и оконный блок, хотя эта терминология введена еще в 1999 году в ГОСТ 23166-99 «Блоки оконные. Общие технические условия».
2. Упоминаемый ГОСТ 26602.2 называется «Блоки оконные и дверные. Методы определения возду-хо- и водопроницаемости», но он не содержит рекомендаций относительно сопротивления воздухопроницанию, в нем вообще отсутствует этот термин.
Надо сказать, что словосочетание «сопротивление воздухопроницанию» применено еще в п. 5.5* СНиП 11-3-79*, затем перешло в п. 8.4 СНиП 23-022003, и далее в оба СТО. В исходном тексте и во всех последующих используется обозначение Ар0 = 10 Па — разность давлений воздуха на наружной и внутренней поверхностях светопрозрачных ограждающих конструкций, при которой определяется сопротивление воздухопроницанию К.п^е$. Но выше, уже было сказано, что для оконных блоков сопротивление воздухопроницанию не определяется, а при сертификационных испытаниях оценивается объемная воздухопроницаемость в диапазоне Ар от 10 до 600 Па, причем классификация по воздухопроницаемости устанавливается при Ар = 100 Па.
В стандарте РОИС приведена таблица 18 — «Нормативная воздухопроницаемость конструкций». Эта таблица взята из СНиП 11-3-79* и перешла в СНиП 23-02-2003 и в СТО как РНТО, так и РОИС. Однако в таблице СТО РОИС есть примечание 2. «Минимальное значение воздухопроницаемости окон должно приниматься из условия обеспечения в помещениях 0,3-кратного воздухообмена». Как понимать это примечание? В таблице дается только одно значение нормативной
воздухопроницаемости, причем сказано, что «не более».
В новом ГОСТ 31167-2003 «Здания и сооружения. Методы определения воздухопроницаемости ограждающих конструкций в натурных условиях» содержится методика определения воздухопроницаемости окна. Стандарт, как отмечается во введении, позволяет проверить качество примыканий элементов ограждающих конструкций, то есть оценить качество исполнения узлов примыкания оконных блоков, а, следовательно, и воздухопроницаемость швов монтажных.
В ГОСТ 30971-2002 «Швы монтажные узлов примыкания оконных блоков к стеновым проемам. ОТУ» предписывает воздухопроницание шва определять по ГОСТ 26602.2-99 «Блоки оконные дверные. Методы определения воздухо- и водопроницаемости». Но согласно области применения ГОСТ 26602.2 он «не распространяется на узлы применения оконных блоков к стеновым проемам или другим, примыкающим к оконным блокам конструктивным элементам». Что же, если нельзя, но очень хочется, то можно? А почему было трудно применить ГОСТ 25891-83 «Здания и сооружения. Методы определения сопротивления воздухопроницанию ограждающих конструкций», предшественника вышеназванного ГОСТ 31167-2009? ГОСТ 25891 и распространялся на окна (витрины, фонари, двери) и позволял определить их сопротивления воздухопроницанию в лабораторных и натурных условиях.
ГОСТ 30971 и ГОСТ 31767 разрабатывались практически одновременно. Первый введен в действие с 1 марта 2003 года (с установлением 4-х месячного переходного периода до 1 июля 2003 года), второй — с 1 июля 2003 года. Но разработчики, похоже, не знали о работе друг друга; а координаторы, по-видимому, тоже.
В чем еще может проявиться «человеческий фактор». На наш взгляд, прежде всего, в невежестве, некомпетентности, а еще в «агрессивном маркетинге».
Иногда очень трудно установить «невежество» это или некомпетентность, или может, что-то еще? Цитируем по ТР152-05 «Теплотехнические рекомендации по обеспечению качества монтажа оконных и балконных блоков»:
«2.1. Низкое качество изоляции узлов примыкания оконных блоков приводит к появлению трещин и конденсата на внутренней стороне стеклопакета, наружных и внутренних откосах окна, к образованию плесени и грибка в месте примыкания оконного блока к стене, к снижению звукоизоляции и термического сопротивления монтажного шва. Эти дефекты связаны в основном с неправильным уст-
строительная теплофизика и энергосбережение
ройством изоляции монтажных швов узлов примыкания оконных блоков к стеновым проемам.
2.2. Основные причины проявления дефектов в узлах примыкания оконных блоков к стеновым проемам:
— недостаточно отлаженная работа систем воздухообмена и вентиляции помещений, а в ряде случаев ошибки в проектировании». Верна пословица: «В огороде бузина, а в Киеве — дядька»
Примером агрессивного маркетинга, который присущ производителям и поставщикам материалов для монтажа оконных конструкций, можно назвать ГОСТ-ы на швы монтажные. Сейчас в наличии их три. Исходный ГОСТ 30971-2002 «Швы монтажные узлов примыканий оконных блоков к стеновым проемам. Общие технические требования».
Наличие ГОСТ-ов, очень способствует росту объемов продаж монтажных материалов. «Забавная» ситуация: есть ГОСТ-ы на швы монтажные, но нет нормативных документов на материалы, используемые при монтаже. (Впрочем, наконец-то, появился ГОСТ на предварительно сжатую уплотнительную ленту). На монтажную пену, основной материал, используемый в России для заполнения монтажных зазоров, нормативного документа нет, а в Украине уже есть. И снова можно привести примеры некомпетентности.
Если основное назначение пены в монтажном зазоре — теплоизоляция, то исследование эксплуатационной стойкости монтажных пен для узлов примыкания должно быть ориентировано на определение времени сохранения неизменности величины теплопроводности. В работе [1] читаем: «Согласно ГОСТ 30971-2002 «Швы монтажные узлов примыканий оконных блоков к стеновым проемам. Общие технические требования», в принятой трехслойной системе устройства монтажных швов центральный спой является утепляющим слоем, который на протяжении многих лет должен сохранять свои теплотехнические свойства, то есть сохранять механическую прочность и влагостойкость». Каким образом механическая прочность стала теплотехническим свойством? А чуть дальше по тексту, водостойкость подменяется на водопоглощение. Но ведь это же разные показатели.
Аналогичная ситуация с предварительно сжатой уплотнительной лентой (ПСУЛ). Ее назначение — наружный спой монтажного шва, обеспечивающий защиту монтажной пены от ультрафиолета и атмосферной влаги. ПСУЛ должна быть паропроницаемой и водонепроницаемой (до известных пределов давления — 600Па). То есть ПСУЛ в период эксплуатации в составе шва монтажного должна сохранять паропроницаемость и водонепроницаемость. Что же
оценивают при определении срока службы ПСУЛ? И снова цитата [2]: «Испытания на долговечность проводились по методике, разработанной ГУП «НИИ-Мосстрой» и утвержденной Департаментом градостроительной политики, развития и реконструкции города Москва: «Методика определения срока службы паропроницаемых уплотнительных лент (прокладок) типа ПСУЛ строительного назначения». В качестве основных эксплуатационных показателей при определении срока службы уплотняющих лент принимали величину остаточной деформации, усилие при растяжении и относительное удлинение при разрыве, прочность сцепления с основанием (адгезионная прочность), гибкость на брусе, изменение внешнего вида». Является ли внешний вид эксплуатационным показателем в данном случае?
А вот пример, как нам представляется, «невежества», взятый из журнала «Технология строительства» ( см. №3(37), 2006г., с.27): «Размеры молекул воды, намного больше размеров молекул водяного пара...». Этим тезисом в публикации объясняют, почему водяной пар проходит через ПСУЛ, а вода — нет.
Теперь о долговечности окон. Долговечность (по ГОСТ 27.002-89 «Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения») — свойство объекта сохранять работоспособное состояние до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта. Понятие долговечности распространяется на любые технические объекты. Материалы среди объектов не фигурируют, хотя бы потому, что, в общем случае, не обладают ремонтопригодностью и не обслуживаются. Для них — сохраняемость.
Уже упоминавшийся ГОСТ 23166-99 определил долговечность оконного блока (на наш взгляд — ошибочно) как параметр изделия, определяющий его способность сохранять эксплуатационные качества в течение заданного срока, подтвержденную результатами лабораторных испытаний. А затем «долговечность» оконного блока свели к долговечности ПВХ профилей и стеклопакетов. А что такое «долговечность» ПВХ профилей в свете формулировки термина по ГОСТ 27.002-89?
Однако подобные «нюансы» можно найти и в нормативных документах иных, хотя и близких сфер. Например, в СНиП 2.04.05-91* «Отопление, вентиляция и кондиционирование», предшественнике СНиП 41-01-2003 с тем же названием, пункт 4.38 гласит: «Приемные устройства, а также открываемые окна и проемы, используемые для приточной вентиляции с естественным побуждением, следует размещать согласно требованиям п. 2.12». А в п. 2.12 речь идет о том, какую концентрации вредных
строительная теплофизика и энергосбережение
веществ в приточном воздухе из воздухораспределителей и других приточных отверстий следует принимать. Может быть имелись в виду п.п. 10.1 и 10.2 этого СНиП? А что мы найдем в «новом» СНиП 41-01-2003? Теперь уже в п. 7.3.1 воспроизводится п. 4.3.8 старого СНиП: «Приемные устройства, а также открываемые окна и проемы, используемые для приточной вентиляции с естественным побуждением, следует размещать по п. 7.5.8». А в нем говорится, что «Приточный воздух следует подавать на постоянные рабочие места.» Так как же, все-таки, размещать открываемые окна?
Можно приводить еще множество подобных примеров. Но все они подтверждают уже сложившееся в строительной среде мнение [3]: «.появилось недоверие к современным нормативным документам: правильно ли все написано, правомерны ли изложенные нормы, и, как следствие этих сомнений, кто их лоббирует, кому они выгодны».
Литература
1. Серебрянникова Н.Д., Бояринова С.И., Жиг-лова Е.Л. Исследование эксплуатационной стойкости монтажных пен для узлов примыкания оконных блоков к стеновым проемам / / Светопрозрачные конструкции, №5, 2007. С.54-59.
2. Куренкова А.Ю. Как не потерять имидж в погоне за дешевизной / / Светопрозрачные конструкции, №6, 2007. С.56-57.
3. Комаров Ю.Т. Законодательство и проектная деятельность / / Жилищное строительство, №12, 2009. С.21-25.
«Человеческий фактор» и строительная теплотехника окон
Приведены результаты рассмотрения несоответствий, разночтений в толковании требований и формулировок, относящихся к области светопрозрачных конструкций — окон, содержащихся в различных нормативных документах: ГОСТ, СНиП, СТО и др.
«Human factor» and thermal properties of windows
by V. Mikov
The results of consideration of discrepancies, differences in interpretation of requirements and the formulations concerning such building elements as windows, maintened in various guideline documents: GOST, SNiP, STO and etc.
Ключевые слова: окно, оконный блок, приведенное сопротивление теплопередаче, воздухопроницаемость, долговечность.
Key words: window, the window block, reduced heat-transfer resistance, air permeability, durability.
