Металлопластиковые окна и экономия тепла - lovial.narod.ru (ref 21.04.2015)
Ремонт бытовой техники Киев Телефон (099) 406-27-87 Алексей Квалифицированный мастер окажет услуги по установке, подключению и ремонту бытовой техники: стиральных, посудомоечных и сушильных машин, газовых и электрических плит, проточных и емкостных водонагревателей, электрических и газовых духовых шкафов и многого другого в городе Киев и близлежащих районах. Телефон (099) 406-27-87 Алексей  

         Данная статья была написана много лет назад. Ситуация с окнами за это время практически не изменилась, а вот ссылки за это время, к сожалению, "умерли". Со временем статья будет переработана и дополнена.

МЕТАЛЛОПЛАСТИКОВЫЕ ОКНА
И ЭКОНОМИЯ ТЕПЛА

       Металлопластиковые окна в настоящее время приобрели значительную популярность, и на то есть причины: долговечность, высокая герметичность, отсутствие необходимости в покраске и многое другое. И наряду с вышеуказанными преимуществами многие фирмы-производители говорят о значительном энергосбережении при установке металлопластиковых окон. Посмотрим, так ли это.
       Оценить теплопотери через один квадратный метр окна можно по следующей формуле:
tвн - tнар
q = ——————, Вт
R
       где: tвн - температура воздуха в помещении (по санитарным нормам - не ниже +18 градусов, в угловых комнатах - не ниже +20 градусов, оптимальная с точки зрения теплового комфорта - около +23);
       tнар - температура воздуха на улице;
       R - приведенное сопротивление теплопередаче (в данной статье будем называть его просто термическим сопротивлением).
       Как видим из формулы, при прочих равных условиях теплопотери зависят от величины термического сопротивления окна, т.е. чем оно больше, тем теплопотери меньше. Попытаемся оценить термическое сопротивление металлопластиковых окон и сравнить его с аналогичными параметрами деревянных.
       Представленные ниже таблицы взяты с этой странички, и, на мой взгляд, достаточно информативны и обзорны.

Таблица 6.
Экспериментальные значения сопротивления теплопередаче окон ПВХ с однокамерными стеклопакетами, Rо, (м² • ºС)/Вт

№ Профиль, страна-производитель профиля, изготовитель окон Профиль Стеклопакет Окно
Rо Расстояние между стеклами d, мм, Rо Площадь остекления Fост, % Rо
1. "КВЕ", Германия; "Консоль", Симферополь 0,65 12 0,33 70 0,39
2. "КВЕ", Германия; "Викнопласт", Киев 0,65 12 0,34 60 0,42
3. "КВЕ", Германия; "Конар", Киев 0,64 16 0,35 67 0,42
4. "КВЕ", Германия; "Фенстерпласт", Донецк 0,59 16 0,35 62 0,42
5. "КВЕ", Германия; "Херсонкабельторг", Херсон 0,56 16 0,36 600,42
6. "Gealan", Германия; "Кленовый лист", Кременчуг 0,66 16 0,3559 0,44
7. "Gealan", Германия; "Весна", Белая Церковь 0,6716 0,34 590,43
8. "Rehau", Германия; "Инновтех", Днепропетровск 0,58 16 0,33 65 0,39
9. "Rehau", Германия; "Making Eguipment Company", Молдова 0,57 16 0,34 560,42
10. "Rehau", Германия; "Раксетта - Молдова" 0,61 16 0,37 61 0,44
11. "Rehau", Германия; "SBC Design", Молдова 0,62 14 0,35 61 0,43
12. "Schuco", Австрия; "Серго", Киев 0,59 16 0,37 54 0,42
13. "Schuco", Австрия; "Инкомпарк", Кировоград 0,59 16 0,36 53 0,44
14. "Schuco", Австрия; "Нагель - Фенстер", Киев 0,64 16 0,35 56 0,44
15. "VEKA", Германия; ГУМО Львовской ж/д, Львов 0,59 16 0,34 73 0,39
16. "VEKA", Германия; "Декор Плюс", Киев 0,58 15 0,37 60 0,43
17. "Aluplast", Германия; "Фенстер", Киев 0,65 16 0,35 60 0,47
18. "Intertec - S", Словакия; "ВКФ Европрофиль", Луганск 0,59 12 0,34 58 0,42
19. "Brugman", Германия; "Адвист - Пласт", Хмельницкий 0,54 16 0,34 67 0,4
20. "Profile - 22", Англия; "УПО", Киев 0,69 14 0,36 68 0,42
21. "Brugman", Германия; "Оствинд", Днепропетровск 0,52 16 0,35 53 0,42
22. "Pimapen", Турция; Киев 0,7 16 0,36 66 0,46
23. "POPLASTO" - "Укрпластэпос", Киев 0,6 14 0,35 60 0,45
24. "Пластик", Украина; Ровно 0,61 16 0,3663 0,43
25. "Chelsea Build Products", США, без мет. усилителя; "Новолакс", Винница 0,77
0,77
0,74
0,86		 15
15
15
15		 0,36
0,37
0,37
0,37		 72
65
72
82		 0,42
0,46
0,43
0,42

Таблица 7.
Экспериментальные значения сопротивления теплопередаче окон ПВХ с однокамерными стеклопакетами и теплоотражающими покрытиями на стеклах, Rо, (м² • ºС)/Вт

№ Профиль, страна-производитель профиля, изготовитель окон Профиль Остекление Окно
Rо Расстояние между стеклами, d, мм Rо Площадь остекления Fост, % Rо
1. "VEKA", Германия; "P.P.H. Jezerski", Польша 0,63 16 0,47 65 0,51
2. "VEKA", Германия; "Світанок", Львов 0,61 18 0,48 56 0,53
3. "Panorama", Венгрия; "Петросоль", Киев 0,63 16 0,47 61 0,51
4. "Intertec - S", Словакия; "Реемстма - Київ тютюнова фабрика" 0,64 16 0,53> 54 0,57
5. "КВЕ", Германия; "Стройкомплект", Киев 0,59 16 0,51 55 0,55
6. "Marstore - MTI", Англия; "Агропромкомплекс", Киев 0,63 16 0,56 54 0,59
7. "Schuco", Австрия; "Серго", Киев 0,57 16+аргон 0,63 55 0,6
8. "Profile - 22", Англия; "УПО", Киев 0,69 16 0,46 75 0,5
9. "Aluplast", Германия; "Фенстер", Киев 0,64 16 0,45 47 0,54
10. "Brugman", Германия; "Адвист - Пласт", Хмельницкий 0,53 16 0,5 57 0,51
11. "Termoplast", Польша 0,58 18 0,5 64 0,52
12. "Intertec - S", Словакия; "Plunoinfra", Тренчин 0,63 16 0,43 70 0,48
13. "Chelsea Build Products", США, без мет. усилителя; "Укр Вест Виндоу", Смела 0,78
0,78
0,78
0,65		 16
16
16
14,5		 0,42
0,53
0,54
0,45		 66
66
65
66		 0,5
0,58
0,61
0,51
14. "Chelsea Buikting Products", США, без мет. усилителя; "Новолакс", Винница 0,78
0,86		 15
15		 0,48
0,48		 72
82		 0,54
0,52

Таблица 8.
Экспериментальные значения сопротивления теплопередаче окон ПВХ с двухкамерными стеклопакетами и теплоотражающими покрытиями на стеклах, Rо, (м² • ºС)/Вт

№ Профиль, страна-производитель профиля, изготовитель окон Профиль Двухкамерный стеклопакет Окно
R Расстояние между стеклами, d, мм R Площадь остекления Fост, % R
1. "КВЕ", Германия; "Викнопласт", Киев 0,59 8+8 0,46 60 0,50
2. "КВЕ", Германия; "Спутник", "Барс", Киев 0,56 10+10 0,5 61 0,53
3. "КВЕ", Германия; "Херсонкабельторг", Херсон 0,65 6+6 0,39 60 0,46
4. "КВЕ", Германия; "Стройкомплект", Киев 0,59 10+10 0,51 55 0,55
5. "Rehau", Германия; "Энран", Киев 0,56 12+6 0,47 62 0,5
6. "Rehau", Германия; "Пласт - Ролло", Киев 0,56 6+6 0,4 67 0,44
7. "Knipping", Германия; "Квин - Свинг", Киев 0,64 10+10 0,48 57 0,54
8. "Intertec - S", Словакия; "Юроп - Лайд" 0,64 10+10 0,47 67 0,52
9. "Intertec - S", Словакия; "Европрофиль", Луганск 0,64 10+10 0,47 58 0,53
10. "Gealan", Германия; "Паол", Киев 0,66 14+14 0,51 69 0,55
11. "Panorama", Австрия; "Пластик", Ровно 0,62 16+6 0,47 63 0,52
12. "Schuco", Австрия; "Нагель - Фенстер", Борисполь 0,64 6+6 0,44 56 0,51
13. "Profile - 22", Англия; "УПО", Киев 0,7 6+8 0,51 66 0,55
14. "Pakpen", Турция; "Паритет", Одесса 0,5 12+12 0,62 59 0,56

       Желающие уточнить данные могут позвонить в любую местную фирму, занимающуюся продажей металлопластиковых окон (телефонов таких фирм полным-полно в любой рекламной газете) и уточнить величину термического сопротивления конкретных окон. Но при этом необходимо учитывать, что многие фирмы оперируют западным параметром - коэффициентом теплопередачи K, который является обратной величиной от термического сопротивления R (К = 1 / R). Поэтому если Вам назвали цифру больше 1, уточните, какой именно параметр имеется в виду.
       В вышеприведенных таблицах на данном этапе нас интересует крайняя правая колонка, в которой указано термическое сопротивление окна в сборе. Большое ли оно и насколько больше по сравнению с деревянным окном?
       Тот же источник дает такую табличку:
Таблица 2.
Экспериментальные значения сопротивления теплопередаче деревянного профиля и окон с двойным остеклением, Rо, (м² • ºС)/Вт

№ Изготовитель Профиль Остекление Окно
Rо Вид Rо Площадь Fост, % Rо
1. “Ковинотехника”, Словакия 0,76 однокамерный стеклопакет 4-16-4 0,36 60 0,45
2. “Стройкомплект”, г. Чернигов 0,74 спаренное, покрытие золь-гель технология 0,37 86 0,43
3. “СталюГаминей”, Литва 0,83 стеклопакет 4-16-4, LOW-E покрытие 0,51 62 0,6
4. “Киевсистемконтракт”, г. Киев 0,78 однокамерный стеклопакет 4-16-4, LOW-E покрытие 0,60 61 0,66

       В данной таблице представлена информация о высококачественных деревянных окнах со стеклопакетами. А какова же величина термического сопротивления обыкновенных деревянных окон?
   Эти данные можно найти в Строительных Нормах и Правилах (СНиП) II-3-79 "Строительная теплотехника". В целях экономии места отдельно таблицу СНиП приводить не будем, а поместим все имеющиеся данные в сводную таблицу:

Окно R
Металлопластиковое окно с однокамерным стеклопакетом 0,39 – 0,47
Металлопластиковое окно с двухкамерным стеклопакетом 0,44 – 0,56
Металлопластиковое окно с однокамерным стеклопакетом и теплоотражающим покрытием стекла 0,48 – 0,61
Высококачественное деревянное окно с однокамерным стеклопакетом 4-16-4 0,45
Высококачественное деревянное окно со спаренными стеклами, покрытие золь-гель технология 0,43
Высококачественное деревянное окно со стеклопакетом 4-16-4, LOW-E покрытие 0,6
Деревянные окна (из СНиП)
Двойное остекление в деревянном спаренном переплете 0,4
То же в раздельном переплете 0,44
Тройное остекление в деревянном переплете 0,55
Двухкамерный стеклопакет в деревянном переплете 0,51
Однокамерный стеклопакет 24 мм (4-16-4i) с i-стеклом 0,71

       Как видим, существенных преимуществ по термическому сопротивлению обычные металлопластиковые окна практически не имеют, в частности, окна с обыкновенным однокамерным стеклопакетом примерно эквивалентны деревянным с раздельным переплетом. Некоторое преимущество имеют только двухкамерные стеклопакеты со специальным теплоотражающим покрытием стекол (i - стекло и k - стекло). И даже заполнение стеклопакетов газами не очень рационально, т.к. газ со временем уходит, а добавка термического сопротивления в 10 % не так уж и существенна, т.к. ее хватит всего на пару лет.
       Итак, вывод напрашивается следующий: более-менее значительного сокращения теплопотерь можно добиться только применением металлопластиковых окон со специальными энергосберегающими стеклопакетами. Того же эффекта можно добиться и утеплением существующих деревянных окон (очень неплохая статья о теории и практических способах утепления деревянных окон здесь ).
       Однако интересующийся читатель может задать вопрос: "Как же так? У меня есть множество знакомых, установивших металлопластиковые окна, у которых стало значительно теплее в квартирах!". И будет прав. Так как кроме теплопотерь теплопередачей через само окно существуют также потери тепла на вентиляцию.
       Через вентиляционные каналы в кухнях, ванных и санузлах из помещения выводится теплый воздух, а на его место через щели и неплотности в окнах и балконных дверях поступает холодный воздух с улицы. И количество тепла, которое покидает помещение, весьма значительно (примерный расчет приведен в авторской статье тут, на теорию таких расчетов можно взглянуть вот здесь (см. Приложение 10). В то же время уплотнительные элементы, которые должны быть в квартирных деревянных окнах, чаще всего отсутствуют, поэтому установка металлопластикового окна значительно снижает потери тепла на вентиляцию.
       Однако, заделывая щели в деревянных окнах либо устанавливая металлопластиковые окна, не следует забывать о том, что, уменьшая количество воздуха на вентиляцию, мы тем самым увеличиваем содержание в нем различных вредных веществ, образующихся в процессе жизнедеятельности человека. Кроме того, холодный воздух с улицы, проходя через щели в окнах, снижает влажность воздуха в помещении, и особенно в области окон, что уменьшает вероятность конденсации водяного пара на внутренней поверхности окна. Кстати, последнее подтверждают и сами производители: одного моего знакомого, заказавшего металлопластиковые окна, сразу предупредили, что на кухне однокамерного стеклопакета будет недостаточно, т.к. будет образовывться конденсат. Поэтому для людей, которые не в состоянии оплатить окна со специальными вентиляционными клапанами, появляется необходимость регулярного проветривания помещения, причем гораздо более частого, чем при деревянных окнах (такое указание содержится, например, вот на этой странице).
       Подведем итоги. Металлопластиковые окна обладают значительными преимуществами по сравнению с деревянными, но по теплосбережению в сравнении с хорошо уплотненным деревянным окном особых преимуществ не имеют.
Сечение металлопластикового профиля
       А хотелось бы. Термическое сопротивление стены толщиной в два кирпича (510 мм) составляет 0,8 - 0,9. Термическое сопротивление окна с двухкамерным стеклопакетом - в среднем 0,5. Разница весьма существенная, и хотелось бы ее уменьшить.
       Небольшой анализ сводной таблицы показывает, что термическое сопротивление окна зависит в первую очередь от вида остекления (однокамерный или двухкамерный стеклопакет, наличие или отсутствие энергосберегающих покрытий) и почти не зависит от материала рамы (термическое сопротивление окон с однокамерными стеклопакетами для деревянных и металлопластиковых окон почти не отличается). Таким образом, основной путь утепления окна - модернизация именно остекления.
       Что можно сделать со стеклопакетами?
       В общем виде стеклопакет состоит из 2-х или 3-х стекол, разделенных воздушным промежутком (см. рисунок). Теплопотери идут как теплопередачей (через стекла), так и конвекцией (между стеклами), а также излучением сквозь стекла.
       Рассмотрим стекло. Коэффициент теплопроводности (обычно обозначается буквой λ и измеряется в Вт/(м • ºС)) для стекла достаточно высокий (0,76), поэтому увеличение толщины стекла мало что даст в плане сокращения теплопотерь, но значительно утяжелит окно. Светопрозрачные материалы с высоким термическим сопротивлением существуют, но сравнения в цене со стеклом не выдерживают. Кроме того, многие светопрозрачные материалы с высоким термическим сопротивлением получают вспениванием стекла (пеностекло, газостекло, λ около 0,1), в результате значительно снижается светопропускание, да и рассмотреть через такое стекло что-либо проблематично.
       Рассмотрим термическое сопротивление воздушного промежутка. Для этого воспроизведем одну из таблиц упомянутых выше СНиП:

Толщина промежутка, м Вертикальный промежуток и горизонтальный при тепловом потоке снизу вверх Горизонтальный промежуток при тепловом потоке сверху вниз
Температура воздуха в промежутке
> 0 < 0 > 0 < 0
0,01 0,129 0,146 0,1375 0,155
0,02 0,1375 0,155 0,155 0,189
0,03 0,1375 0,163 0,163 0,206
0,05 0,1375 0,172 0,172 0,224
0,1 0,146 0,181 0,181 0,232
0,15 0,155 0,181 0,189 0,241
0,2 – 0,3 0,155 0,189 0,189 0,241
Примечание. При оклейке одной или обеих поверхностей воздушной прослойки алюминиевой фольгой термическое сопротивление следует увеличивать в 2 раза.

Распределение температур по сечению профиля
       Как видно из таблицы, увеличение толщины воздушного промежутка малоэффективно. Самый простой путь - увеличение количества стекол в стеклопакете, и, как следствие, увеличение количества воздушных промежутков. Однако это приводит к значительному увеличению веса окна, и, как следствие, к необходимости более мощной фурнитуры и более прочного закрепления окна в проеме. Цена, естественно, растет тоже. Некоторое снижение затрат можно было бы обеспечить установкой внутренних стекол из более тонкого стекла - 2 мм и менее.
       Второй путь - установка вакуумных стеклопакетов. Как утверждают авторы статей, термическое сопротивление таких окон приближается к 1,5, а теоретически может доходить до 2. К сожалению, массовое производство таких стеклопакетов пока не освоено. Кроме того, возникает проблема длительного сохранения вакуума, т.к. добиться абсолютной герметичности практически невозможно, а менять стеклопакеты через каждые 3 - 4 года либо откачивать из них воздух, учитывая, что заявляемый фирмами-производителями срок службы самого окна более 50 лет, нецелесообразно.
       Что можно сделать с профилем?
       Профиль, как правило, имеет многокамерную структуру (см. рисунок), т.е. тепло на пути от помещения на улицу проходит оследовательно от двух до пяти замкнутых объемов с воздухом. На рисунке приведено распределение температур по сечению профиля металлопластикового окна. Для оценки теплопроводности отдельных участков сечения будем иметь в виду, что теплопроводность тем ниже, чем меньше расстояние между линиями температур. Из рисунка видно, что больше всего тепла уходит через стекло, а также через относительно тонкие воздушные промежутки в наружной и внутренней части профиля окна. Попробуем оценить их термическое сопротивление. Для этого нам необходимо знать толщину промежутков, для чего используем следующий рисунок:
Геометрические размеры профиля
       В соответсвии с масштабом рисунка для трех последовательно расположенных полостей в направлении от наружной стороны профиля к внутренней толщина составит 3, 6 и 8.7 мм соответственно. Для определения их термического сопротивления воспользуемся приведенной выше таблицей и получим значение термического сопротивления примерно 0,146 (т.к. толщина всех промежутков меньше 10 мм и все они находятся в зоне отрицательных температур).
       Давайте посмотрим, что произойдет, если внутренность камеры заполнить пенопластом или другим теплосберегающим материалом. Термическое сопротивление слоя утеплителя определяется путем деления его толщины в метрах на его коэффициент теплопроводности (более подробно о процессах теплопроводности можно прочитать в авторской статье вот здесь). Итого для пенопласта толщиной 3 (6, 8.7) мм и теплопроводностью λ = 0,035 получаем R = 0.003 / 0.035 = 0.085 (0.171, 0.248 соответственно). Таким образом, промежутки толщиной от 5 мм и более рационально заполнять утепляющим материалом. Причем указанные промежутки можно заполнять и на стадии производства профиля, а промежутки, в которые при изготовлении окна устанавливается металлический профиль - при изготовлении окна (например, заполняя полости монтажной пеной).
       Если учесть примечание к таблице, то можно в два раза увеличить термическое сопротивление камеры, покрыв ее изнутри алюминиевой фольгой или нанеся на внутренние стенки камер отражающее покрытие, хотя это и увеличит стоимость самого профиля и окна в целом.
       Как видим, проблема сохранения тепла, уходящего через окна, еще очень далека от решения...
       Вот, собственно, пока и все. Вопросы, замечания и предложения можно оставить в виде комментария.



Постоянный адрес страницы
http://lovial.narod.ru/statyi/teplo/metallop.html