Опір теплопередачі склопакета вікон: від чого залежить і як впливає на теплопровідність
Енергозберігаючі властивості віконних систем залишаються вкрай важливими характеристиками для більшості російських регіонів. Вікна, що мають потрібні якості, допомагають своїм господарям економити кошти, а опір теплопередачі склопакетів вікон - параметр, за яким можна судити про здатність конструкції зберігати комфортний мікроклімат у будинку. Розбираємось, як підібрати склопакет за коефіцієнтом опору теплопередачі та що впливає на цю величину.
Що дає пильний погляд через тепловізор
Погляд через тепловізор (він прилад нічного бачення) на будь-яку нерухомість відкриває цікаву картину в інфрачервоному діапазоні. Зображення на екрані демонструє теплопровідні властивості конструкцій будинку. Чим вони вищі, тим яскравіше виглядає той чи інший елемент.
Найхолодніші долі пофарбовані в синій колір, гарячі світяться жовто-жовтогарячим. У відсотковому співвідношенні провідні властивості мають такий вигляд:
- Через стінки розсіюється 30% теплової енергії.
- Через стелю та покрівлю втрачається менше: 14%.
- Найменша частина, 12%, припадає на підлогу (фундамент). Тепловізор цього не показує; це результат розрахунків.
- Найвищу теплопровідність мають віконні системи: 44 %.
Інженери проаналізували провідні властивості вікон та з'ясували, що вони складаються з трьох складових:
- 30% - сума двох процесів. По-перше, це конвенція, результат руху потоків повітря усередині скляного блоку. По-друге, це теплопередача (перенесення тепла) по пластику рами.
- 70% - теплове випромінювання в інфрачервоному діапазоні через скло.
Теплопровідність – фізична властивість матеріалів; скасувати закони фізики неможливо, але її рівень можна звести до мінімуму. При погляді на ці цифри стає зрозуміло, що склопакет зробить максимальний внесок у підтримку комфортної температури взимку. Поліпшений тепловий опір склопакета особливо важливий для житла з індивідуальним опаленням; воно дозволяє помітно заощаджувати, хоча при покупці вимагає більшого вкладення.
Як пов'язана теплопровідність та тепловий опір
Теплопровідність (а через неї та теплові втрати) визначається двома факторами; вона залежить:
- Від різниці температур у приміщенні та за вікном. Чим більша різниця, тим інтенсивніше проводиться тепло.
- Від теплозахисних характеристик елементів конструкції. Чим вищий теплозахист, тим гірше проводиться теплова енергія.
Іншими словами, стіна або вікно здатне чинити опір передачі тепла. Тож у Росії з оцінки теплозахисних властивостей використовується характеристика, звана коефіцієнтом опору теплопередачі (КСТ). Виходить, що чим більший опір теплопередачі, тим теплішим буде вікно. Цікаво, що у Європі для оцінки «теплоти» віконного блоку використовують зворотну (протилежно спрямовану) величину – коефіцієнт теплопередачі.
Щоб вибрати максимально «тепле» вікно, треба розуміти, що визначається ця величина. Опір теплопередачі описується співвідношенням:
R = ΔT / q , де
- R – це КСТ; з співвідношення має розмірність (м²×°C)/Вт.
- ΔT – різниця температур за вікном та у приміщенні, °C.
- q – кількість тепла, що проходить через квадратний метр огороджувальної поверхні, Вт/м².
Формула показує, скільки тепла (вимірюється у ватах) проходить через одиницю площі при заданої різниці температур. Співвідношення можна інтерпретувати інакше: який температурний перепад виникає при проходженні через квадратний метр цієї кількості тепла.
Формула дозволяє дізнатися, яку суму обійдеться тепло, що проходить в морозний період (тільки через скло, без урахування стін та інших поверхонь). Найкращий опір теплопередачі скління становить R=0,8. На ідеально утепленій лоджії зі склінням площею 10 квадратів і при різниці температур —20/+20°C через скло йтиме близько 0,5 кВт/год. У розпал зими за місяць вийде 360 квт.
Про що повідомляє та від чого залежить КСТ
Таким чином, КСТ будь-якого матеріалу – це контрольна характеристика з ясним фізичним змістом. Він показує, скільки тепла проходить через квадратний метр поверхні при різниці температур в один градус (по різні боки конструкції). КСТ логічно пов'язані з поняттям тепловтрати склопакетів; таблиця з цими показниками може застосовуватися в оцінці вікон.
На практиці за коефіцієнтом зручно судити про здатність чинити опір передачі тепла і, отже, економити енергію. З формули випливає, що чим більший коефіцієнт, тим краще, тим вищою буде економія на опаленні в холодну пору і на кондиціонуванні в спеку.
Продуманий господар, вибираючи ПВХ-вироби, обов'язково зацікавиться, від чого залежить такий важливий параметр, як опір теплопередачі склопакета та пластикового вікна. КСТ залежить від наступних факторів:
- Значною мірою від складності профільної системи. Товщина профілів має певні значення (в межах від 58 до 90 мм). Залежність прямо пропорційна: чим товстіший профіль, тим тепліше вікно.
- Велике значення має влаштування склопакета. Різницю між одно- та двокамерним склопакетом найпростіше побачити на стендовій моделі вікна в розрізі.
У будь-якому склопакеті є два або три стекла, скріплених дистанційними, пластиковими або алюмінієвими рамками; блок скла герметизується по контуру.
Два скла утворюють одну камеру (в однокамерному склопакеті), із трьох скло складається двокамерна модель.
Додаткові шляхи збільшення КСТ
Пристрій склоблоків виглядає простим, але він значно впливає на здатність віконної системи чинити опір теплопередачі. Віконний блок створюється герметичним, але всередині залишається зовсім вакуум. Варіантів заповнення два: повітря із мінімальною вологістю або інертний газ (аргон, ксенон, криптон).
Закачування в камеру інертних газів краще в силу їхньої меншої теплопровідності. Якщо теплопровідність повітря становить 0,022 Вт/(м·К), то в аргону, за подібних умов – 0,0164 Вт/(м·К). Тобто, аргон проводить тепло гірше за повітря внаслідок нижчої конвекції, а, отже, і тепло утримує краще.
Теплопровідність віконного блоку, наповненого інертним газом, знижується на 15-20%, якщо порівнювати з повітряним наповненням. Інтуїтивно зрозуміло, що теплопровідність двокамерного склопакета буде знижена порівняно з однокамерним аналогом.
Існує ще один спосіб покращити КСТ – використання енергоефективного (магнетронного) скла зі спеціальним покриттям. На скло вакуумним способом наноситься один або кілька шарів оксидів металів. Магнетронне напилення дуже тонке, не перевищує кількох мікронів.
Як напилення використовується, наприклад, оксид срібла або титану. Плівка не видно неозброєним оком, але вона покращує теплотехнічні характеристики вікна ПВХ тим, що екранує частину інфрачервоного випромінювання, затримуючи його всередині.
Зв'язок КСТ та конструктивних особливостей ПВХ-вікон
Коефіцієнт опору теплопередачі залежить від усіх матеріалів, у тому числі виготовлено вікно. Основні елементи - склопакет і палітурка (рама). Так як на скління припадає 70-80% площі ПВХ-конструкції, зусилля компаній-виробників зосереджені в основному на поліпшенні характеристик склопакета. Але певні розробки стосуються і профілів
У розрахунках враховують і матеріал, з якого виготовлена обкладинка. Зрозуміло, що вплив рами на теплотехнічні характеристики суттєво менший. Якщо порахувати сумарну площу рами, імпоста та стулок, вона не перевищує 20-30 %.
Деякі конструктивні зміни здатні помітно покращити вікна ПВХ та опір теплопередачі. Серед додаткових заходів, що допомагають зробити вікно теплішим, виділяється використання спеціальної дистанційної рамки (її ще називають «теплий край»).
Дистанційна (розпірна) рамка потрібна для відокремлення скла у склопакеті один від одного. Вона задає певну відстань та визначає товщину теплоізолюючого повітряного (або газового) шару. У розпірної рамки є обмеження оптимальної товщини. Наприклад, в однокамерному склопакеті це 16 мм; якщо товщину збільшити, збільшуються конвекційні втрати.
Стандартні дистанційні рамки виготовляються із алюмінію та його сплавів. Якщо замінити алюмінієву рамку на композитну, можна підвищити коефіцієнт і зробити склопакет теплішим. Якщо ви бажаєте додатково утеплити конструкцію за допомогою композитної рамки, цю опцію потрібно обумовити під час замовлення вікон ПВХ. Якщо вікна готові, замінити рамку не вдасться.
Наступний приклад допоможе зрозуміти, як покращення характеристик вікна може підвищити КСТ:
- Для порівняння: розрахунковий коефіцієнт двокамерного склопакета складає 0,44; біля вікна з дерев'яною рамою він сягає 0,7.
- Якщо для покращення теплотехнічних параметрів вибрано енергозберігаючу конструкцію, то коефіцієнт збільшується. У однокамерного склопакета він зростає до 0,58, у двокамерного аналога - до 0,72, тобто перевершує дерев'яну конструкцію.
- Основні характеристики ПВХ-вікон фіксуються у документах ГОСТ. Виробники віконних конструкцій можуть їх збільшувати або занижувати на власний розсуд. При замовленні вікон слід порівнювати показники склоблоків за таблицею теплопровідності склопакетів; порівняльна таблиця КСТ допоможе зорієнтуватися та вибрати відповідний результат.
Розрахунок класу опору теплопередачі
Клас опору теплопередачі (СТ) розраховується виходячи з класифікації віконних конструкцій за цією ознакою. Існує 8 класів світлопрозорих конструкцій за СТ, перерахованих у ГОСТ 23166 (редакція 1999).
Класифікація використовується для вибору віконних конструкцій для різних кліматичних умов, а також типів споруд. Необхідний клас СТ розраховують за формулою, в якій враховують таку величину, як норма по градусо-добам опалювального періоду (ГСОП).
- Знаходять різницю температури повітря у приміщенні та середньої температури вуличного повітря (за опалювальний період). В облік входить температура найхолоднішої п'ятиденки.
- Помножують отриману різницю на тривалість опалювального періоду.
Тривалістю опалювального сезону значно відрізняється у різних регіонах Росії, значення ГСОП також розподіляється у широкому діапазоні. У південних регіонах ДСОП вбирається у 3 тис. ДСОП, у Москві ДСОП становить приблизно 5,5 тис. ДСОП, північ від – 8 тис. ГСОП. Поняттям ДСОП користуються у багатьох країнах.
Корисне відео
Про вимоги будівельних норм
Існує нормування за типами будівель; воно регламентується стандартом СП 50.13330.2012. Стандарт враховує опір теплопередачі з огляду на призначення приміщення. Проте нормативи дедалі частіше стають об'єктом дискусії.
Справа в тому, що ці норми вступають у конфлікт із новою редакцією федеральних стандартів СП 131.13330.2012 («Будівельна кліматологія»). Федеральні норми змінилися після того, як вченими було зафіксовано потепління клімату у багатьох російських регіонах.
Тому склалася ситуація, коли, наприклад, у Москві діють три види опору теплопередачі для віконних конструкцій у житлових будинках:
- Нормативний коефіцієнт: 0,49 м ² ° С / Вт.
- Федеральні норми до зміни: 0,52 м ² ° С/Вт.
- Територіальні норми (МГСН): 0,54 м ² ° С / Вт.
Іноді при проектуванні чи енергомодернізації будинку виробники рекомендують використовувати завищені показники КСТ, мотивуючи це необхідністю покращення теплозахисних властивостей житла. Так, у Московському регіоні можуть запропонувати вікна з показником 0,75, а для досягнення оптимального результату – 0,85-0,9, що призводить до подорожчання віконних блоків. При цьому ефект буде відчутним лише тоді, коли споруда вже утеплена належним чином.
Таблиця: наочно про конструкцію вікон
КСТ – зручний показник порівняння характеристик склопакетів. Для наочності параметри різних моделей віконних систем об'єднуються в таблицю, де основним критерієм є опір теплопередачі склопакетів ПВХ вікон: таблиця дозволяє порівняти ефективність склопакетів за різними ознаками.
Виробники складають такі таблиці для своєї продукції. Орієнтуватися за такою таблицею просто: що ближче коефіцієнт до одиниці, то краще склопакет «тримає» тепло. Найбільш затребувані типи склопакетів виділяються кольором, а таблиці, крім КСТ, прописується формула склопакета (короткий запис характеристик моделі).
Існують таблиці з більш докладним описом, що включають, наприклад, такі дані:
- Матеріал палітурки вікна. Алюміній, дерево або ПВХ. У двох останніх КСТ нерідко збігається.
- Заповнення світлового отвору. Розписуються дані для одно- та двокамерних склопакетів у різному складанні.
Іноді становлять таблиці залежності КСТ від відстані між склом. Вони особливо наочні для однокамерних склопакетів із повітряним заповненням. По таблиці видно, що недоцільно збільшувати відстань між склом понад 16 мм, оскільки коефіцієнт залишається на значенні 0,36.
Буває, що від вікна тягне холодом, хоч вікно не винне, а справа в холодному склопакеті. Вирішення проблеми криється в заміні простого склопакета на енергозберігаючий. Коефіцієнт теплопровідності склопакетів та вікон ПВХ у таблиці покаже, що найкращим рішенням стане варіант з І-склом. Низькоемісійне скло (І-скло) доповнюється багатошаровим напиленим покриттям (зокрема і сріблом).
Напилення нанесено так, щоб відбивати теплове випромінювання всередину приміщення в опалювальний період, тому в кімнаті стає тепліше. Влітку таке вікно затримує сонячне проміння, зберігаючи прохолоду в будинку. Якщо заглянути в таблицю, то можна побачити, що у склопакеті з формулою 4-6-І4 коефіцієнт зростає майже на третину порівняно зі стандартним варіантом 4-6-4.
Для профільних систем КСТ також є табличною величиною. Коефіцієнт опору теплопередачі зв'язується з такими параметрами профілю, як монтажна ширина та кількість повітряних камер; іноді із товщиною стінок.
Корисне відео
Як вибирають вироби: міфи про КСТ
Пластикові вікна різноманітні за своїми характеристиками, і пересічному замовнику складно розібратися в технічній термінології. На допомогу мала прийти система поділу вікон на десять класів: від А1 і А2 до Д1 і Д2 (останній – найкращий).
Але навіть така система мало інформативна для пересічного замовника. Нею не так просто розібратися, який клас вікон впишеться в певні експлуатаційні та кліматичні умови.
Тому найчастіше покупцям пропонують альтернативний шлях: використання наочних таблиць теплопровідності склопакетів пластикових вікон; таблиці пов'язують коефіцієнт опору теплопередачі з характеристиками склопакета та профілю. Також можна вибирати віконну систему, керуючись різницею температур та тривалістю опалювального сезону.
Самостійно врахувати всі технічні параметри скління та профільної системи складно. За підрахунками, чи підходить вам вікно КСТ, можна щось упустити. Наприклад, часто забувають про можливе перегрівання приміщення в спеку, і економія в холодну пору року «з'їдається» влітку кондиціюванням.
Набагато продуктивніше звернутися до кваліфікованого проектувальника. Він підбере виріб з оптимальними параметрами, і не транслюватиме такі помилки:
- Міф 1. Необхідно вибирати вікна з максимальним КСТ. Це не так. Енергоефективність віконної системи оцінюють комплексно, щоб не завдати шкоди освітленості приміщення. Збільшення коефіцієнта досягається в основному за рахунок низькоемісійного напилення, а воно знижує рівень освітленості. Щоб його зберегти, норми наказують збільшити площу скління, що призведе до підвищення теплопередачі.
- Міф 2. У старих будинках необхідно використовувати вікна з КСТ не нижче заданих нормативно. Така прив'язка правомірна у нових будинках та у житловому фонді, зведеному після 2000 року. Якщо опалення у старому будинку проектне, можна поставити вікна, аналогічні старим за КСТ. Якщо ж опалення «не тягне», потрібні тепліші конструкції.
Корисне відео
Висновок
Коефіцієнт опору теплопередачі – величина, що характеризує віконні системи. Він дозволяє споживачеві орієнтуватися у різноманітності пропозицій та наочно (у вигляді таблиці) показує різницю між різними видами склопакетів та профілів.
Кожному господареві хочеться, щоб його будинок був енергоефективним. Щоб досягти цього, потрібно замовити проект світлопрозорих конструкцій з урахуванням особливостей конкретного об'єкта та вимог щодо інсоляції та природного освітлення.
Збільшення КСТ зменшує плату за опалення. Для цього камери між склом заповнюють інертним газом, використовують енергозберігаючі покриття та пластикові рамки.
