Энергосберегающие окна и двери из стеклопластика

В современных жилых и общественных зданиях площадь окон соствляет 20—35% от площади стен, в производственных зданиях этот показатель имеет более высокое значение. Конструкции окон и дверей, являясь одними из основных элементов ограждающих конструкций, оказывают непосредственное влияние на создание необходимого микроклимата и обеспечение санитарно — гигиенических условий в помещениях, показатели единовременных затрат и эксплуатационных расходов и формирования архитектурного облика зданий в целом.

Известно, что из всех видов ограждающих конструкций окна и двери имеют наименьшее значение сопротивления теплопередаче и воздухопроницанию и являются главными источниками потери тепла в зданиях. В холодный период года теплопотери через окна могут достигать 40% от общих теплопотерь здания. Поэтому совершенствование конструкций окон и дверей и повышение их теплотехнических качеств имеет важное хозяйственное.

Основная масса зданий, построенных по типовым проектам, оснащена окнами с двухслойным раздельным остеклением в спаренных деревянных преплетах, а в некоторых климатических зонах — с трехслойным остеклением в спаренно — раздельных переплетах. Расчетное значение сопротивления теплопередаче широко применяемых деревянных окон с двухслойным остеклением составляет 0,39 м² С/Вт, а с трехслойным — 0,53 м* С/Вт. Однако действительные теплотехнические качества таких конструкций, из-за дефектов отдельных элементов, значительно ниже рассчетных и поэтому не отвечают требованиям энергосбережения и нормируемым параметрам микроклимата и комфортности в помещениях.

Анализ зарубежных данных, результаты сертификационных испытаний и опыт ряда отечественных производственных предприятий свидетельствуют о реальной возможности значительно сократить потери тепла через светопрозрачные конструкции за счет внедрения новых энергоэффективных окон. Принятые Минстроем России Изменения N3 к СНиП 11-3-79* «Строительная теплотехника» предусматривают значительное поэтапное увеличение соопротивления теплопередаче ограждающих конструкций. Однако, решение этой проблемы с помощью окон с двойным остеклением в деревянных переплетах практически невозможно. Переход на трехслойное остекление окон, как одной из основных мер обеспечения энергосбережения в зданиях, не даст должного экономического эффекта, так как требует значительного увеличения расхода дерева и стекла и, соответственно, стоимости конструкций. Окупаемость таких изделий составит 25—30 лет. Устройство трехслойного остекления, а раздельных деревянных преплетах существенно снизит и световую активность оком (примерно на 20%), что потребует соответствующего увеличения площади световых проемов и создаст дополнительные потери тепла. Повышение теплозащитных качеств окон возможно только путем кардинального изменения их конструктивных решений и использования новых эффективных материалов и изделий, а также совершенствования строительных норм и правил проектирования.

В Западной Европе и США пути снижения потребления энергии при эксплуатации зданий начали активно искать в 70-х годах, а связи с возникновением нефтяного кризиса и резким ростом стоимости энергии. В связи с этим были разработаны и освоены промышленностью новые виды окон с переплетами из полимерных материалов и светопропускающими элементами из стеклопакетов, имеющих высокое значение сопротивления теплопередаче.

Рациональным новым материалом для изготовления переплетов новых видов окон и дверей является стеклопластик на основе полиэфирных смол. Широкому применению стеклопластиков для изготовления переплетов окон и дверей способствует возможность получения из этого материала изделий в виде профилей сложного поперечного сечения высокопроизводительными способами непрерывного формования — пултрузией. Разработанные в последние годы за рубежом новые виды окон и дверей из стеклопластиков применяются, а России. Они имеют существенные преимущества по сравнению с аналогичными конструкциями из дерева и ПВХ, поэтому целесообразность производства и массового их применения при строительстве зданий различного назначения не вызывает сомнений.

Стеклопластик имеет низкое значение коэффициента теплопроводности (к, а 0,3 Вт/м2 *С), благодаря чему переплеты из этого материала отличаются высоким сопротивлением теплопередаче. По показателям прочности стеклопластик близок к алюминию. Высокая прочность профилей из стеклопластика не требует установки в них усиливающих стальных элементов, как это имеет место в профилях из поливинилхлорида. Выполненные НИИСФ испытания переплетов окон различных конструкций из стеклопластиков показали, что они имеют среднее значение сопротивления теплопередаче Rnep .= 0,68 M C/Вт.

Основным элементом энергоэффективных окон, обеспечивающим высокое сопротивление теплопередаче и снижение теплопотерь, являются стеклопакеты. Наибольший эффект даст применение однокамерных стеклопакетов, для изготовления которых используются специальные теплоотражающие стекла с селективным покрытием, а также стеклопакетов с заполнением прослойки между стеклами инертными газами (аргон, ксенон).

Теплоотражающие стекла с селективным покрытием изготавливают мносие зарубежные фирмы, наиболее известными из которых являются «Пилкингтон» и «Сан-Гобен». Применение стекол с селективными покрытиями позволяет решать различные светотехнические и теплотехнические задачи, ограничивая потери тепла или проникновение солнечного излучения в помещение. При этом могут быть учтены особенности функционального назначения здания (жилое, административное), его ориентация относительно сторон света, климатические условия, конструктивное решение и др.

Среди различных видов теплоотражающих стекол характерным представителем может являться стекло, выпускаемое фирмой «Сан-Гобен» под названием «Эко-Плюс», Это бесцветное флоатстекло, подрытое слоем металлического оксида методом пиролиза в ходе флоат-процесса в горячем состоянии. Покрытие устойчиво к абразивному воздействию, коррозии, моющим средствам и не разрушается с течением времени.

Стекло «Эко-Плюс» обладает пониженным эмиссивитетом, который характеризует его способность вторично излучать поглощенное тепло. Чем ниже эмиссивитет, тем меньше теплообмен между стеклом и окружающей средой. Использование стекла с низким эмиссивитетом в двухслойных стеклопакетах дает более высокую степень теплоизоляции за счет снижения пропускания длинноволнового теплового излучения. Низкоэмиссивитетное стекло, установленное в стеклопакете, представляет собой «зеркало», отражающее тепловые лучи и позволяющее сохранить в помещении тепло, вырабатываемое обогревающими устройствами и осветительными приборами. В районах с жарким климатом такое стекло уменьшает передачу тепла снаружи внутрь помещения. Таким образом, оно позволяет экономить на отоплении и кондиционировании воздуха при эксплуатации зданий.

В табл.1 даны сравнительные характеристики обычного и теплоотражающего стекла Эко-Плюс.

Примечание. Сравнительные показатели даны для стекол толщиной 4 мм и однокамерных и двухкамерных стеклопакетов с толщиной воздушных прослоек 12 мм.

Результаты теплотехнических испытаний показывают, что приведенное сопротивление теплопередаче окон и дверей с переплетами из стеклопластиков, а зависимости от конструктивного решения и применяемых в них стеклопакетов, может составлять от 0,38 до 0,60 м' 'С/Вт. Благодаря высокой точности изготовления, сопротивление воздухопроницанию таких конструкций значительно превосходит нормируемые показатели, принятые в действующих СНиП для окон и балконных дверей.

Окна и двери с переплетами из стеклопластиков, остекленные однокамерными стеклопакетами, обеспечивают изоляцию от внешнего городского транспорта до Рд = 32 дб.

Результаты теплотехнических и акустических испытаний опытных образцов окон с распашными и раздвижными створками, полученные НИИСФ, приведены в табл.2.

Выполненные ИЦ «Стройполимертест» сертификационные испытания профилей из стеклопластиков фирмы «Инлайн Файберглас» (Канада), используемых для переплетов окон и дверей, показали, что они соответствуют требованиям, предъявляемым нормативной документацией (ТУ 21-5744710-62-93) к аналогичной продукции и превосходят их по показателям прочности при растяжении и модулю упругости в 8 раз, по ударной вязкости в 20 раз, по изменению линейных размеров в 7 раз. Долговечность окон и дверей с переплетами из стеклопластиков оценивается более чем в 25 лет эксплуатации.

Сравнительные технико-экономические показатели окон с переплетами из дерева, стеклопластика и алюминия приведены в табл.3. 

Таблица 3

Опыт применения в отечественном и Зарубежном строительстве окон и дверей с переплетами из стеклопластиковых профилей показывает, что они соответствуют, а по некоторым показателям превосходят требования действующих ГОСТ и СНиП. Стеклопластиковые профили являются универсальными и благодаря гибкости конструктивной системы позволяют изготавливать высококачественные окна и двери различных архитектурных форм и очертаний согласно ГОСТ или по индивидуальным заказам, в том числе для выполнения работ по реконструкции и реставрации зданий, представляющих историческую или архитектурную ценность. Окна и двери устойчивы к атмосферным воздействиям, имеют идеально гладкие поверхности и не нуждаются в ремонте и окраске в течение всего срока эксплуатации конструкций.

В заключение следует отметить, что применение для устройства естественного освещения помещений зданий новых технически и эстетически более совершенных конструкций окон и дверей из стеклопластика позволит снизить энергопотребление на отопление зданий на 20—25% по сравнению с традиционными конструкциями. При существующей высокой стоимости тепловой энергии, величина которой постоянно растет, возможно за счет её сбережения окупить разницу в относительно более высокой стоимости окон и дверей из стеклопластика по сравнению с аналогичными конструкциями из дерева за 1—2 года.

На конструкции окон и дверей с переплетами из стеклопластиковых профилей Госстрой России выдал Сертификат соответствия.