В чем измеряется теплоизоляция окна

Насколько эффективно окна будут выполнять теплозащитную функцию, профессионалы устанавливают при помощи специальных расчетов. Качество теплоизолирующих свойств стеклопакета, в соответствии с ГОСТ 26602.1-99, 24866-99 определяет такой показатель, как сопротивление теплопередаче [R0].

Как проводится измерение показателя (сопротивления теплопередаче коэффициента R0)

Потери тепла иногда количественно определяются с точки зрения теплосопротивления стеклопакета или коэффициента сопротивления теплопередаче R0. Это значение, обратное коэффициенту теплопередачи U. R = 1/U (при переводе Европейских коэффициентов U в Российские R0 не следует забывать, что наружные температуры, используемые для расчетов, сильно отличаются).

В свою очередь, коэффициент теплопередачи U, характеризует способность конструкции передавать тепло. Физический смысл ясен из его размерности. U = 1 Вт/м2С – поток тепла в 1 Ватт, проходящий через кв. метр остекление при разнице температуры (снаружи и внутри) в 1 градус по Цельсию (В Европейских странах коэффициент теплопроводности остекления рассчитывается согласно EN 673). Чем меньше получаемое в результате число, тем лучше теплоизоляционная функция светопрозрачной конструкции.

В результате этот показатель характеризует не только конкретную функцию теплозащиты, но и качество всего производственного процесса, и качество готового продукта. Эту величину рекомендуется держать под контролем и измерять регулярно – и на различных этапах изготовления, и, с особой тщательностью, на готовых образцах продукции.

Как показатель влияет на выбор стеклопакета?

В каждом регионе, а также в крупных городах нашей страны действуют определенные строительные нормы, в которых указаны требуемые показатели R0тр для стеклопакета строительного назначения. В первую очередь, на них должны ориентироваться застройщики. Но практика показывает, что эти правила соблюдаются далеко не всегда. Поэтому для удобства выбора оконных конструкций STiS мы подготовили специальную таблицу с указанием сопротивления стеклопакетов теплопередаче. Ознакомившись с ней, вы можете убедиться, насколько высоко качество нашей продукции по этому показателю, а также определиться с подходящей конструкцией для остекления своего помещения.

Приведенное сопротивление теплопередаче для стеклопакетов указано с учетом всех технологических и производственных особенностей наших продуктов – использования мультифункциональных и низкоэмиссионных стекол, заполнения междустекольного пространства аргоном – газом с низкой теплопроводностью, применения в конструкциях фирменной теплой дистанционной рамки, специальных герметизирующих материалов, солнцезащитного, энергосберегающего покрытий и иных прогрессивных элементов и комплектующих.

Расшифровку обозначений формул стеклопакета можно посмотреть здесь.

Какие факторы влияют на теплоизоляционные свойства окон?

Теплоизоляция зависит от особенностей конструкции и материала оконного профиля, количества камер в стеклопакете, заполняющего камеры газа, использования термосберегающих стекол, качество сборки и монтажа, обеспечивающего герметичность стыков, качества уплотнителя.

Окно с остеклением стеклом, а не стеклопакетом будет обладать меньшими теплозащитными свойствами. Толщина стекол, устанавливаемых в стеклопакет, не оказывает практически никакого влияния на его теплозащитные свойства.

Влияние конструкции и материала оконного профиля на теплоизоляцию окна

По теплоизоляции лучшим материалом оконного профиля является дерево .

Алюминиевые профили в силу своей высокой теплопроводности обладают низкими теплоизоляционными свойствами, однако в последнее время в алюминиевый профиль вставляют особый наполнитель – теплоизолирующий полиамидный термомост , армированный стекловолокном толщиной не менее 18 мм. После появления таких термомостов окна из алюминия приблизились к окнам из дерева.

Теплоизоляционные свойства пластиковых и стеклопластиковых (стеклокомпозитных) профилей тем выше, чем больше ширина профиля и количество воздушных камер в нем.

Влияние выбора стекла или стеклопакета на теплоизоляцию окна

Стекло обладает меньшими теплоизоляционными свойствами по сравнению со степлопакетом (конструкцией из двух стекол с камерой между ними).

Теплоизоляционные свойства стеклопакета зависят от количества камер в стеклопакете, толщины камер, заполнения камер тем или иным газом и использования теплосберегающих покрытий для стекол.

Повысить теплоизоляционные свойства можно также с помощью дополнительной рамы . Образовавшаяся между существующим и вставленным остеклением воздушная прослойка позволяет значительно повысить сопротивление теплопередаче окна и снизить теплопотери.

Если теплоизоляция играет для вас первостепенную роль, то лучше использовать деревянные окна и тройное остекление либо конструкцию «стекло + стеклопакет». Для регионов с суровым климатом обычно используют конструкцию «стеклопакет + стеклопакет». Однако полезно учитывать, что в зоне Москвы или Санкт-Петербурга действительно морозных дней, когда столбик термометра опускается ниже 25-30 градусов, не так много, и в такие периоды может помочь дополнительный обогрев дома.

Увеличивает ли газ, закачиваемый в камеры стеклопакета, теплоизоляцию окна

Камеры стеклопакета заполняют сухим воздухом или инертным (благородным) газом. Инертные газы обладают большей вязкостью, плотностью и меньшей теплопроводностью, чем воздух. При заполнении стеклопакетов такими газами уменьшаются конвекционные токи внутри стеклопакета, что приводит к снижению потерь тепла.

Наиболее часто для заполнения межстекольного пространства приненяют аргон или криптон, а также их смеси. Криптон более дорогой, по сравнению с аргоном, но он в большей степени, чем аргон повышает тепло- и звукоизолирующую способность стеклопакета. Однако через некоторое время газ улетучивается, и стеклопакет теряет свои свойства без дополнительного закачивания газа.

Значение уплотнителя в теплоизоляции окна

Уплотнитель представляет собой прокладку из полимерных материалов, которая прдотвращает потери тепла. Уплотнитель устанавливается в местах примыкания оконных створок к оконной коробке. Но срок службы уплотнителя меньше, чем срок службы окна – от 4 до 10 лет (в зависимости от среднегодовой температуры, ее перепадов и других факторов, а также качества материала). Поэтому уплотнители требуют регулярного ухода. Не реже одного раза в два года его следует очищать от загрязнений. Если уплотнители потеряли эластичность, их следует заменить.

Влияние качества сборки и монтажа на теплоизоляцию окна

На теплоизоляционные свойства окна будут сильно влиять щели, которые могут появиться при некачественном монтаже. Тогда ваш дом от холода и сквозняков не спасут гникакие стеклопакеты. Качество сборки предполагает идеальное прилегание профиля к стеклу или стеклопакету, а также качественная заделка щелей между оконным блоком и оконным проемом. Т.е. для обеспечения теплоизоляционных свойств необходимо соблюдение технологических условий на всех этапах производства и сборки окна, а также установки его в оконный проем. Наиболее отвественной операцией, обеспечивающей теплоизоляцию, является заполнение шва монтажной пеной.

В зимний период при установке окон пользуются специальными герметиками,способными расширяться при низкой температуре. Однако монтировать окна при окружающей температуре ниже 15° не рекомендуется.

Монтаж окна должен соответствовать ГОСТу 30971-2002 Швы монтажные узлов примыканий оконных блоков к стеновым проемам.

Коэффициент теплопередачи для оценки теплозащитных свойств окна

Для оценки теплозащитных свойств в России используют коэффициент сопротивления теплопередаче (Ro), значения которого различаются для разных климатических зон и определяются продолжительностью отопительного периода. Для жилых зданий в гг. Калининград, С-Петербург, Москва, Иркутск требуемые значения этого коэффициента составляют соответственно 0,40; 0,48; 0,55; 0,65 м 2 °C/Вт.

Коэффициент теплопередачи U для окон

Рынок окон очень богат. В зависимости от наших ожиданий, требований и финансовых возможностей, мы можем свободно рыться в предложениях производителей

Есть много факторов, характеризующих отдельные окна, а теплоизоляция – это главная особенность, которая существенно повышает качество продукта. Окна представляют собой самое слабое с точки зрения применения пространства в наружной конструкции здания. На них приходится до 41% потерь тепла, которые происходят в результате движения воздуха через существующие щели, так называемые “мостики холода” и проникновение тепла через конструкцию окна. Холодный воздух снаружи проникает внутрь дома, а теплый воздух из помещения уходит наружу.

Коэффициент теплопередачи

Коэффициентом теплопередачи U называется размер, определяющий количество тепла, которое выходит из дома через окно. Чем значение U меньше, тем лучше. Решив купить окна, именно коэффициент теплопередачи U должен быть одним из самых важных параметров, который мы должны рассмотреть. Коэффициент У в настоящее время производимых, стандартных окон ПВХ составляет в среднем 1,1-1,5 вт/(м2·K). Если мы строим дом энергоэффективный, стоит инвестировать в энергосберегающие окна стоимостью не более 1,0 вт/(м2*K). Окна в пассивных зданиях должны иметь общий коэффициент теплопередачи не выше 0,8 вт/(м2*K) и проницаемость солнечной энергии через окна выше 50%.

Значения коэффициента теплопередачи У окон применяются стекла, рам и всего окна. Коэффициент Ug касается теплопередачи через стекло ( Ug = от слова glass – стекло), коэффициент Uf касается проникновения тепла через рамы ( Uf = от слова frame – рамка), в свою очередь, коэффициент Uw определяет проникновение тепла через все окно ( Uw = window – окно)

На рынке окон предлагается широкий выбор типов окон. Окна ПВХ характеризуются строительством элементов, т. е. в поперечном сечении имеют несколько перегородок, которые делят его на камеры. Чем больше камер имеет оконный профиль, тем жестче окно, а, следовательно, меньше коэффициент теплопередачи U. Окна с малым коэффициентом теплопередачи дороже от других видов окон. Окна звуконепроницаемые имеют коэффициент U, который колеблется в пределах 1,5 – 2,0 вт/(м2*K), в окнах четырех – и пятикратные коэффициент колеблется от 1,2 до 1,5 вт/(м2*K), в свою очередь, в случае окон с большим количеством камер, используемых в строительстве энергосберегающих и пассивных – коэффициент теплопередачи U составляет всего 0,6 – 0,9 Вт/(м2*K).

В настоящее время, для традиционных домов, стандартных, наиболее часто приобретаются окна четырех – и пяти каменные, которые характеризуются хорошими показателями и доступными ценами. Окна в зданиях пассивных уже требуют приобретения окон очень высокого качества шести камеры очень часто заполнены дополнительным изоляционным материалом (например, окна из профилей REHAU Clima-Design).

От типа стекла, используемого для производства окон (так называемый пакет шахтной печи) зависит коэффициент теплопередачи U для всего окна.

Традиционные, производимые когда-то окна имели очень низкое тепловое сопротивление, потому что для их производства использовались одинарные стекла толщиной от 3 до 5 миллиметров. В настоящее время применяется стеклопакет, с заполнением пространства между стеклами воздухом или специальными газами, такими как: аргоном, ксеноном.

В производстве окон применяются наиболее часто флоат-стекло. На рынке имеются также окна со стеклом powleczonym покрытиями. Коэффициент теплопередачи в такого рода окнах меньше коэффициента стекол примерно на 30%, так что потери тепла значительно снижаются.

Для одного стекла 4 мм, коэффициент теплопередачи составляет 5,0 Вт/(м2*K). Для стеклопакета из стекла float, 4/12/4, коэффициент имеет значение 3,0 вт/(м2*K). В случае стеклопакета 4/15/4 с покрытием низкоуглеродистой и заполненной специальным газом, коэффициент теплопередачи составляет только 1,1 вт/(м2*K).

Если речь идет об оконные профили, в настоящее время изготавливаются из дерева, пластика (ПВХ), алюминия или из стекловолокна. Все их виды, близкие с точки зрения долговечности и качества. Коэффициент теплопередачи рам деревянных и из ПВХ составляет обычно около 2,0 вт/(м2*K). Улучшены технологически рамы окон из ПВХ с пупырышками воздушными, заполненных пенопластом характеризуются коэффициентом теплопередачи даже примерно 0,7 Вт/(м2*K).

Проницаемость тепла, отвечает, в первую очередь, на вопрос, в какой степени окно, предохраняет от потери энергии, необходимой для обогрева помещений. Чем ниже коэффициент теплопередачи Uw, выраженный в Вт/(м2*K), тем окно лучше защищает от нежелательных потерь тепла.

Как оценивать энергоэффективные окна

Р. Абдурафиков, Финский центр технических исследований (VTT Finland)

А. В. Спиридонов, заведующий лабораторией «Энергосберегающие технологии в строительстве» НИИ строительной физики РААСН, президент ассоциации АПРОК, лауреат Премии Правительства РФ в области науки и техники

Оценив 1 окупаемость энергоэффективных окон по сравнению с обычными и рассчитав для выбранных регионов реальную экономию от использования энергоэффективных окон за срок их службы по методике определения чистого дисконтированного дохода (ЧДД), попытаемся предложить обоснованные требования по величине рекомендуемого приведенного сопротивления теплопередаче светопрозрачных конструкций для различных климатических регионов РФ.

Основная функция окна – обеспечить естественное освещение помещений и способствовать обеспечению комфортных условий в помещениях. Решающую роль в выборе энергетических характеристик окна играют климатические условия.

В холодных регионах важно обеспечить хорошую теплоизоляцию, а окна должны пропускать солнечную энергию, чтобы снизить теплопотребление здания. В теплых же регионах теплоизоляционные свойства могут быть несколько ниже, а остекление окон должно обладать солнцезащитными свойствами, что позволит снизить затраты на охлаждение зданий летом.

Хотя в России и существуют минимальные обязательные требования к теплозащитным характеристикам окон 2 , учитывающие климатические условия, эти требования установлены на довольно низком уровне, особенно для южных и центральных регионов.

Повышенные требования к светопрозрачным конструкциям

Выше приведенные расчеты 3 показывают, что дополнительные вложения в светопрозрачные конструкции с повышенными теплотехническими характеристиками окупаются в достаточно обозримые сроки, а оценка чистого дисконтированного дохода за срок службы окон доказывает выгодность применения энергоэффективных окон. Это дает нам право рекомендовать потребителям использовать окна с более высокими теплотехническими характеристиками, чем это предлагается действующими нормативными документами. На основе нашего опыта и проведенных расчетов мы рекомендуем использовать окна с более высоким сопротивлением теплопередаче (табл. 3).

Таблица 3
Обязательные и рекомендуемые значения приведенного сопротивления теплопередаче R в зависимости от климатического региона места строительства

* Согласно СП 50.13330.2012 Свод правил «Тепловая защита зданий».

В последние годы российский рынок окон развивался довольно успешно 4 , серьезные компании готовы производить светопрозрачные конструкции практически любой сложности. На сегодняшний день даже средняя фирма может выпускать и энергосберегающие конструкции при небольшом увеличении стоимости. Незначительный объем производства энергоэффективных светопрозрачных конструкций объясняется недостаточным спросом потребителей, что вызвано в том числе и заблуждением заказчиков о невозможности окупить дополнительные затраты. Необходимостью опровергнуть подобные мифы и вызвано, в частности, написание этой статьи.

Примеры решений

В табл. 4 приведены примеры возможных решений светопрозрачных конструкций, обеспечивающих выполнение рекомендуемых повышенных требований к теплозащитным характеристикам окон (табл. 3). Указанные величины приведенного сопротивления теплопередаче предлагаемых окон (табл. 4) являются ориентировочными. Для получения точных значений необходимо провести соответствующие испытания в установленном порядке.

Таблица 4
Примеры решений светопрозрачных конструкций для выполнения рекомендуемых повышенных требований по сопротивлению теплопередаче (см. табл. 3)

* Согласно СП 50.13330.2012 Свод правил «Тепловая защита зданий».

Так, например, для Москвы (ГСОП = 4 600) рекомендуемое значение приведенного сопротивления теплопередаче составляет R = 0,75 м 2 •°С/Вт (табл. 4). Это может быть достигнуто при помощи двухкамерного стеклопакета (3 листа стекла), в котором одно из стекол обладает низким коэффициентом эмиссии, а газом заполнения стеклопакета является аргон.

Такой же результат может быть достигнут при помощи раздельного окна, имеющего в совокупности три листа стекла, из которых один в наружной створке, а два в однокамерном стеклопакете внутренней створки. Стеклопакет внутренней створки должен иметь одно низкоэмиссионное стекло и заполнение межстекольного пространства аргоном.

В любом случае необходимо подтвердить технические характеристики, влияющие на энергоэффективность окон, при помощи испытаний и сертификатов соответствия, выданных надежными лабораториями, в которых должен быть обязательно указан стандарт, в соответствии с которым испытания проводились.

Оценка экономии энергии

Быструю оценку величины экономии энергии при использовании различных светопрозрачных конструкций можно произвести с помощью табл. 5, составленной на основании вышеизложенных материалов. В таблице указаны рекомендуемые в зависимости от ГСОП характеристики светопрозрачных конструкций в различных регионах, а также показана область значений, запрещенных действующим СНиП «Тепловая защита зданий».

Так, если вместо наиболее распространенного окна с приведенным сопротивлением теплопередаче R = 0,55 м 2 •°С/Вт применяется энергоэффективное с характеристикой R = 0,95 м 2 •°С/Вт, ежегодная экономия энергии в киловатт-часах для здания, расположенного в различных регионах, составит:

– для региона с ГСОП = 4 000 / (175 – 101) = 74 кВт•ч/м 2 в год;

– для региона с ГСОП = 5 000 / (218 – 126) = 92 кВт•ч/м 2 в год;

– для Москвы с ГСОП = 4 600 экономия составит не менее 83 кВт•ч/м 2 в год 5 .

Более точное значение годовой экономии энергии можно рассчитать так:

QОП = (4600 • 0,024) / 0,55 – (4600 • 0,024) / 0,95 х 201 – 116 = 85 кВт•ч/м 2 .

Эту величину можно перевести в Гкал, разделив на 1 163, получим около 0,073 Гкал/м 2 .

При тарифе на тепловую энергию в Москве, составляющем во второй половине 2013 года 1 558 руб./Гкал без НДС, можно заключить, что 1 м 2 энергоэффективных окон будет экономить до 114 руб. за отопительный сезон.

Если вы желаете оценить абсолютную величину экономии, а площадь остекления здания неизвестна, ее можно принять ориентировочно как 15 % общей площади помещений.

Условные климатические зоны

На карте 6 (рис. 1) установлены условные климатические зоны территории РФ по рекомендуемым значениям используемых в том или ином регионе светопрозрачных конструкций.

Регион

Условная климатическая

зона (рис.1)

Теплопроводность и коэффициент теплопроводности. Что это такое.

Теплопроводность.

Так что же такое теплопроводность? С точки зрения физики теплопроводность – это молекулярный перенос теплоты между непосредственно соприкасающимися телами или частицами одного тела с различной температурой, при котором происходит обмен энергией движения структурных частиц (молекул, атомов, свободных электронов).

Можно сказать проще, теплопроводность – это способность материала проводить тепло. Если внутри тела имеется разность температур, то тепловая энергия переходит от более горячей его части к более холодной. Передача тепла происходит за счет передачи энергии при столкновении молекул вещества. Происходит это до тех пор, пока температура внутри тела не станет одинаковой. Такой процесс может происходить в твердых, жидких и газообразных веществах.

На практике, например в строительстве при теплоизоляции зданий, рассматривается другой аспект теплопроводности, связанный с передачей тепловой энергии. В качестве примера возьмем “абстрактный дом”. В “абстрактном доме” стоит нагреватель, который поддерживает внутри дома постоянную температуру, скажем, 25 °С. На улице температура тоже постоянная, например, 0 °С. Вполне понятно, что если выключить обогреватель, то через некоторое время в доме тоже будет 0 °С. Все тепло (тепловая энергия) через стены уйдет на улицу.

Чтобы поддерживать температуру в доме 25 °С, нагреватель должен постоянно работать. Нагреватель постоянно создает тепло, которое постоянно уходит через стены на улицу.

Коэффициент теплопроводности.

Количество тепла, которое проходит через стены (а по научному – интенсивность теплопередачи за счет теплопроводности) зависит от разности температур (в доме и на улице), от площади стен и теплопроводности материала, из которого сделаны эти стены.

Для количественной оценки теплопроводности существует коэффициент теплопроводности материалов. Этот коэффициент отражает свойство вещества проводить тепловую энергию. Чем больше значение коэффициента теплопроводности материала, тем лучше он проводит тепло. Если мы собираемся утеплять дом, то надо выбирать материалы с небольшим значением этого коэффициента. Чем он меньше, тем лучше. Сейчас в качестве материалов для утепления зданий наибольшее распространение получили утеплители из минеральной ваты, и различных пенопластов. Набирает популярность новый материал с улучшенными теплоизоляционными качествами – Неопор.

Коэффициент теплопроводности материалов обозначается буквой ? (греческая строчная буква лямбда) и выражается в Вт/(м2*К). Это означает, что если взять стену из кирпича, с коэффициентом теплопроводности 0,67 Вт/(м2*К), толщиной 1 метр и площадью 1 м2., то при разнице температур в 1 градус, через стену будет проходить 0,67 ватта тепловой энергии. Если разница температур будет 10 градусов, то будет проходить уже 6,7 ватта. А если при такой разнице температур стену сделать 10 см, то потери тепла будут уже 67 ватт. Подробней о методике расчета теплопотерь зданий можно посмотреть здесь.

Следует отметить, что значения коэффициента теплопроводности материалов указываются для толщины материала в 1 метр. Чтобы определить теплопроводность материала для любой другой толщины, надо коэффициент теплопроводности разделить на нужную толщину, выраженную в метрах.

В строительных нормах и расчетах часто используется понятие “тепловое сопротивление материала”. Это величина обратная теплопроводности. Если, на пример, теплопроводность пенопласта толщиной 10 см – 0,37 Вт/(м2*К), то его тепловое сопротивление будет равно 1 / 0,37 Вт/(м2*К) = 2,7 (м2*К)/Вт.

Коэффициент теплопроводности материалов.

Ниже в таблице приведены значения коэффициента теплопроводности для некоторых материалов применяемых в строительстве.