CC BY
98
7/)П11 ВЕСТНИК
J/20!j_мгсу
сравнительный анализ путей развития
энергоэффективного остекления
THE COMPARATIVE ANALYSIS OF WAYS OF ENERGY SAVING GLASSING DEVELOPMENT
а.Ю. Куренкова, a.h. Кононова A. Kurenkova, a. Kononova
НИУПЦ «МИО»
Данная статья посвящена анализу современных светопрозрачных конструкций и оптимизации способов установки оконных блоков для минимизации теплопотеръ жилых и общественных зданий.
This article is dedicated to analysis of the modern glassing constructions and optimization of window blocks mounting methods for the living and public buildings heat loss minimization.
Введение новых требований к сопротивлению теплопередаче оконных блоков в Российской Федерации на 1-ом этапе 0,8 м2-°С/Вт, на 2-ом этапе 1,0-1,5 м2-°С/Вт потребует от проектировщиков - выбора новых конструктивных решений, от оконных компаний пересмотра подхода к изготовлению конструкций и комплектующих, от потребителей - новых затрат.
Анализ статей в журнале «Светопрозрачные конструкции» [1, 7, 8] показывает, что на данный момент существуют два основных направления развития светопрозрачных конструкций. Назовем их «европейский» и «скандинавский».
«Европейский» путь
Основными характеристиками данного 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 от коробки шириной 58-62 к 68-76 мм в стандартном варианте и более 88 мм в последних разработках. Улучшение теплотехнических характеристик профиля достигается сегодня увеличением количества камер с применением усилительных вкладышей из алюминия вместо стали с принципиально другим расположением (рис. 1).
В последнее время в качестве усилительного вкладыша используется стеклопластик вместо стали (рис. 2, 3).
ВЕСТ мгс*. 7/2011
Рис. 1. Применение в ПВХ-профилях вместо стальных усилителей - алюминия
(8сИисо)
Рис. 2. Применение в ПВХ-профилях вместо стальных усилителей стеклопластикового армирования (Армовин) в коробке ПВХ-профиля (Veka)
Рис. 3. Применение в ПВХ-профилях вместо стальных усилителей, в коробке
и створке (Deceuninck)
7/2011
ВЕСТНИК 1ГСУ
Отечественные разработки - два вида усилителя. На рис. 2 применяется только в коробке, на рис. 3 - в коробке и створке). Австрийская компания Gaulhofer решает вопрос повышения энергоэффективности профиля заполнением усилителя - вспененным ПВХ для снижения лучистой составляющей теплопотерь (рис. 4).
Рис. 4. Применение в ПВХ-профилях вместо стальных усилителей, усилителя с заполнением вспененным ПВХ (Gaulhofer)
Турецкая компания Wintech предложила использовать в качестве материала усилительного профиля композитный армирующий профиль (рис. 5).
Рис. 5. Применение в ПВХ-профилях вместо стальных усилителей композитного армирующего профиля ^^еЛ)
Кроме этого, наметилась тенденция использования в наружных камерах ПВХ-профиля вспененного ПВХ (рис. 6).
Рис. 6. Применение в наружных камерах ПВХ-профиля, вспененного ПВХ (Veka)
В конструкциях оконных блоков из древесины также начали использовать вспененный ПВХ, но внутри деревянного профиля (рис. 7).
Рис. 7. Применение вспененного ПВХ в конструкциях оконных блоков из древесины
Последней разработкой является пропил бруска с созданием дополнительных воздушных камер (рис. 8).
Рис. 8. Пропил деревянного бруса в коробке и створке с созданием дополнительных
воздушных камер
7/2011
ВЕСТНИК
МГСУ
С точки зрения прозрачной части конструкции оконных блоков все больше используется двухкамерных стеклопакетов с установкой 1-2 стекол с низкоэмиссионным покрытием, приблизившись к минимальным значениям коэффициента эмиссии, и, практически исчерпав возможности стёкол с покрытием. Материалы рамки стеклопа-кета стали также весьма разнообразны, но ввиду малого влияния на теплотехнику све-топрозрачных 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 определённой степени это направление увеличения сопротивления теплопередаче окна.
Применение европейского пути для российского строительства и реконструкции может иметь определенные негативные моменты, связанные с тем, что теплая конструкция устанавливается в зону отрицательных температур, так как климатические условия эксплуатации в России отличаются от европейских, где даже при «очень холодной» зиме оконный блок всегда будет стоять в теплой зоне. К тому же, утепление конструкций не гарантирует возможности потерь тепла через оконные откосы.
Под «скандинавскими» конструкциями в нашей стране понимают конструкции, имеющие коробку из дерева, деревянную внутреннюю створку со стеклопакетом, а наружная створка со стеклом может быть изготовлена как из дерева, так и из алюминия [3, 4] (рис. 9-10).
Такие конструкции являются преобладающими 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.
«Скандинавский» путь
Рис. 9. Деревянные оконные блоки с наружной створкой из дерева
Рис. 10. Деревянные оконные блоки с наружной створкой из алюминия
Для увеличения значений сопротивления теплопередаче стеклопакет на внутренней створке моет быть однокамерным с применением стекло с низкоэмисионным покрытием и рамками с меньшей теплопроводностью чем у алюминия, т.е. тенденция та же, что и в европейском пути развития и основывается на тех же технологиях с той только разницей, что за счет применения наружной створки со стеклом, теплотехнические параметры такого оконного блока намного лучше «европейского», кроме того смещение створки со стеклопакетом при установке стеновой проем в зону «теплой» температуры значительно повышает эффективность такого оконного блока и исключает вероятность появления конденсата на внутреннем стекле конструкции оконного блока.
Так же 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.
С точки зрения цены, скандинавские окна значительно дороже окон из ПВХ-профиля, но ненамного превышают изготовление деревянных окон со стеклопакетами.
Скандинавское окно также требует всех работ по демонтажу и монтажу, что весьма дорого в старом фонде. Оно имеет проблемы с выпадением конденсата во внутреннем пространстве. Основное неудобство в эксплуатации - единственный режим эксплуатации - распашной.
Учитывая специфику российского строительства и климатические условия эксплуатации, возникает идея скомпилировать оба направления и предложить, взяв за идею скандинавский способ, установить две нитки остекления европейского типа.
Предлагаемые для использования варианты представляют собой сочетание «европейской» и «скандинавской» конструкций. Данная идея целесообразная для реконструкции «старого фонда», где демонтаж деревянной рамы может привести к значительным разрушением стен. При замене окон в «старом фонде» львиная доля затрат приходится на демонтаж конструкций, подготовку проемов, восстановление наружных откосов и установку внутренних откосов, подоконников, отливов. Вариант 1 (рис. 11) - кирпичная стена с двумя четвертями, двумя нитками остекления с разными деревянными коробками. Вариант 2 (рис. 12) - кирпичная стена со стандартной четвертью и двумя нитками остекления в одной коробке.
7/2011
ВЕСТНИК _МГСУ
СГШЗ Iя кипит
Рис. 11. Кирпичная стена с двумя четвертями, двумя нитками остекления с разными
деревянными коробками
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, 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 нащельни-ками или штукатурным раствором. Со стороны помещения сохраняется отделка откоса штукатурным раствором, подоконники и отливы сохраняются. Наружный откос не разрушается.
Вариант 2 практически повторяет вариант 1 за исключением того, что крепление внутренней нитки остекления производится к конструкции стены и может произойти ее частичное разрушение.
Предложенная идея имеет ряд преимуществ и недостатков. С одной стороны, при такой установке конструкций можно достичь высоких показателей по сопротивлению теплопередаче, снижению шума, к тому же в таком случае не возникает проблем, связанных с восстановлением разрушенных проемов, что существенно уменьшает стоимость демонтажа и монтажа и позволяет установить более дорогую (фактически две), но более энергоэффективную конструкцию. 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. Мы всегда имеем теплый откос и гарантированное выполнение требований п. 5. 10 [10].
Рис. 12. Кирпичная стена со стандартной четвертью и двумя нитками остекления в
одной коробке
Имеет место снижение потерь тепла не только через оконный блок, но и через оконные откосы. Но есть и существенный недостаток: уменьшение площади светопро-зрачного заполнения, что снижает коэффициент естественного освещения, но вопрос решаем. Если КЕО по расчету оказывается меньше требуемого, непрозрачная часть наружной нитки остекления может быть выполнена из алюминия с меньшей шириной коробки и створки. Для повышения КЕО в старом фонде можно также рекомендовать двухстворчатые оконные блоки небольших размеров выполнять одностворчатыми, при этом обеспечивая архитектурные требования приклеиванием фальшнакладки вместо импоста. Второй недостаток - возможность образования конденсата в межство-рочном пространстве, но проблема может быть решена путем установки одного контура уплотнения с разрывами снизу и сверху, чтобы обеспечить проветривание меж-створочного пространства.
Предлагаемая конструкция имеет коэффициент теплопередачи более 1,0 м2-°С/Вт, что значительно перекрывает московскую норму 0,8 м2-°С/Вт.
Литература
1. Асеев A.B., Дмитриев М.С., Миков В.Л. Повышение теплотехнических характеристик ПВХ-оконных блоков при применении стеклопластикового армирования // Светопрозрачные конструкции. 2010. №5-6. - с. 28-30
2. ГОСТ 23166-99 «Блоки оконные. Общие технические условия». М.: ГУП ЦПП, 2000
7/)П11 ВЕСТНИК _^/2OTT_МГСУ
3. ГОСТ 25097-2002 «Блоки оконные деревоалюминиевые. Технические условия». М.: ГУП ЦПП, 2003.
4. ГОСТ 24699-2002 «Блоки оконные деревянные со стеклами и стеклопакетами. Технические условия». М.: ГУП ЦПП, 2003.
5. ГОСТ 30674-99 «Блоки оконные из поливинилхлоридных профилей. Технические условия». М.: ГУП ЦПП, 2000.
6. Закон РФ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» № 261-ФЗ от 23 ноября 2009 г.
7. Куренкова А.Ю., Никитин А.К., Шовковый А.И. Проектирование и конструирование окон. Мысли вслух по результатам поездки в Финляндию // Светопрозрачные конструкции. 2007. №2. - с. 24-28.
8. Куренкова А.Ю. Уроки 2010 года, или особенности изготовления оконных блоков из ПВХ-профилей шириной более 68 мм // Светопрозрачные конструкции. 2011. № 1-2. - с. 10-12.
9. СНиП 23-01-99* «Строительная климатология». М: ГУП ЦПП, 2004.
10. СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий». М.: ГУП ЦПП, 2003.
Literature
1. Aseev A.V., Dmitriev M.S., Mikov V.L., Increasing thermal characteristics of PVC-windows blocks at application of fiberglass reinforcing // Translucent constructions. - 2010. -№5-6. - p. 28-30.
2. Russian state standard specification 23166-99 « General specifications». - M.: GUP CPP,
2000.
3. Russian state standard specification 25097-2002 «Windows from wood and aluminium. Specifications». - M.: GUP CPP, 2000.
4. Russian state standard specification 24699-2002 «Windows of wood with glass and glassing units. Specifications» ». - M.: GUP CPP, 2003.
5. Russian state standard specification 30674-99 «Windows of polyvinylchloride profiles. Specifications». - M.: GUP CPP, 2000.
6. Federal Law «On energy saving and improvement of energy efficiency and on Amendments to Certain Legislative Acts of Russian Federation» Federal law № 261 FZ of November 23, 2009.
7. Kurenkova A.Y., Nikitin A.K., Shovkovy A.I. Design and construction of windows. Thoughts aloud on the results of the trip to Finland // Translucent constructions. - 2007. - №2. - p. 24-28.
8. Kurenkova A.Y., Lessons 2010, or features of manufacture of window blocks of PVC profiles of a width of more than 68 mm // Translucent constructions. - 2011. -№1-2. - p. 10-12.
9. Construction norms and regulations - SNiP 23-01-99* «Building Climatology». - M.: GUP CPP, 2004.
10. Construction norms and regulations - SNiP 23-02-2003 «Thermal Protection of the Buildings». - M.: GUP CPP, 2003.
Ключевые слова: оконный блок, коробка, створка, стекло, стеклопакет, энергоэффектив-ностъ, коэффициент сопротивления теплопередаче, теплопотери, коэффициент эмиссии, коэффициент естественного освещения
Key words: window block, window frame, window flap, glass, glass pack, energy efficiency, coefficient of heat transfer resistance, heat losses, emission coefficient, natural illumination factor
e-mail:
Куренкова Александра Юрьевна [email protected] Кононова Анна Николаевна [email protected]
