8522
РУБРИКАТОР
Конструкции
Времяистекло
Кирилл Печерский 19 октября 2018

Энергосберегающие окна: что делает их «теплыми» и как они помогают экономить на отоплении?

©архитектор Heinz Julen

Энергосберегающие стекла с низкоэмиссионным покрытием, способным значительно сократить утечки тепла через остекление, начали опробовать в строительной отрасли еще в 60-х гг. прошлого века. Однако в ту пору проблема энергоэффективности жилища хоть уже и стояла, но не была столь критически острой, как сейчас. Сегодня же приходится констатировать, что время на раздумья, стоит ли использовать в доме «теплое» стекло, — истекло

Как стекло становится энергосберегающим?

Энергопотери через основные элементы конструкции коттеджа

Как известно, из совокупных теплопотерь в здании на долю окон приходится порядка 35% (притом свыше ⅔ тепла утекает через стекло, а остальное через другие элементы конструкции), на втором месте стены (≈ 20%), далее идут кровля (≈ 15%), пол и фундамент (≈ 15%) и, наконец, дымовая труба (те же 15%). Таким образом, очевидно, что применение энергосберегающих окон более чем оправданно.

Существует три вида теплообмена — за счет конвекции воздуха, теплопроводности материала и излучения. Соответственно, уменьшить потери тепла через окно можно, также действуя в трех направлениях: 1) использовать вместо обычной рамы с двумя стеклами герметичный стеклопакет, 2) увеличить толщину и количество стекол с заполнением камер осушенным воздухом или инертным газом; 3) повысить способность стекла отражать длинноволновое инфракрасное излучение.

Показателем энергосбережения стекла является излучательная способность его поверхности, обозначаемая коэффициентом эмиссии e (эмисситентом). Чем большую мощность излучения отражает стекло, то есть чем ниже значение коэффициента, тем эффективнее «работает» стеклопакет. (У обычного стекла е равно примерно 0,84, это означает, что оно пропускает около 84% тепловой энергии. Правда, сегодня уже выпускают листовые стекла с эмисситентом 0,06, «пропускная способность» которых заметно снижена.)

Увеличить сопротивление теплопередаче и уменьшить теплопроводность стекла позволяет нанесение на него низкоэмиссионного, или селективного, оптического покрытия, которое свободно пропускает в дом коротковолновое излучение (солнечный свет), но не дает выходить наружу длинноволновому тепловому излучению (с длиной волны 5,6–50 мкм), — иными словами, удерживает тепло от отопительных устройств внутри помещения.

Бытовые нагреватели длинноволнового ИК-диапазона

Согласно СНиП 41-01-2003 температура поверхности высокотемпературных приборов лучистого обогрева не должна превышать 250°С. Это ограничение связано с тем, что длительное нахождение вблизи устройства, разогретого до 300°С и более, может нанести вред здоровью человека, поскольку тепловые лучи проникают на достаточную глубину от поверхности кожи. Именно поэтому в быту предпочтительны такие источники тепла, как теплые полы (до 27°С), теплые стены (40°С), пленочные ИК-обогреватели (45°С), ИК-нагреватели с карбоновыми панелями (до 75°С), батареи центрального отопления (до 90°С), масляные радиаторы (до 150°С), кирпичная печь (до 100°С), металлическая печь (до 150°С), ИК-обогреватели с алюминиевыми пластинами (250°С).

Длина волны ИК-излучения от перечисленных приборов находится в диапазоне 8–80 мкм и не попадает даже в зону средневолнового диапазона с длиной волны менее 5,6 мкм и температурой выше 300°С.

Отражение теплового излучения поверхностью стеклопакета

Для придания стеклу селективных свойств применяют два типа покрытий — твердое (k) из тонкослойной окиси металлов и мягкое (i) из оксидов металлов.

К-покрытие наносят методом пиролиза на горячую поверхность в процессе производства стекла и затем отжигают. Его достоинством является более высокая твердость, чем у самого стекла. В роли светового фильтра в данном случае выступает слой окислов цветных металлов — индия или олова. Коэффициент эмиссии e у k-стекол составляет не более 0,2. В стеклопакете их ставят так, чтобы той стороной, на которую нанесено покрытие, они смотрели внутрь помещения: отражающий слой достаточно прочный, так что можно не бояться нечаянно его повредить.

Селективные стекла отличаются по составу отражающего слоя, способу его нанесения, а также по своим энергосберегающим характеристикам. При этом современные изделия с любым типом оптического покрытия абсолютно прозрачны и выглядят как обычные стекла

I-покрытие наносят методом вакуумного напыления на уже изготовленное стекло. В его составе — два или более слоев оксида титана, разделенных тонкой пленкой из серебра. Покрытие мягкое и нестойко к царапинам, поэтому i-стекло должно быть обращено отражающей поверхностью внутрь стеклопакета. По энергосбережению такие стекла вне конкуренции: теплопотери через оконную конструкцию сокращаются на 90%.

Стеклопакеты однокамерные (СПО) и двухкамерные (СПД)

Схема двухкамерного стеклопакета с низкоэмиссионным покрытием

Что лучше выбрать? На сегодняшний день большинство владельцев домов в среднерусском регионе предпочитают устанавливать СПД 4М1-10-4М1-10-4М1, что означает стеклопакет с тремя простыми стеклами толщиной 4 мм, разделенными 10-миллиметровыми дистанционными рамками. При условии грамотно рассчитанной, надежной системы отопления этого достаточно для того, чтобы не испытывать дискомфорта от естественных утечек тепла через окна. Если же стоит задача повысить уровень энергоэффективности жилища, чтобы максимально снизить затраты на его обогрев, то справиться с ней без окон с селективными стеклами практически невозможно.

Одним из решений будет использование, например, СПО 4М1-16Ar-И4 со следующей структурой: наружное стекло толщиной 4 мм, далее — 16-миллиметровая полость, куда закачан аргон, и внутреннее стекло с i-покрытием, обращенное отражающей поверхностью к улице.

Прежде всего, в этом случае существенно улучшатся энергосберегающие свойства оконной конструкции. Зимой она будет эффективно отражать тепло от отопительных устройств обратно в помещение, а летом — препятствовать проникновению туда того же длинноволнового излучения от разогретых на солнце предметов и поверхностей (камней, дорожного покрытия и т. п.), снижая тем самым затраты на нагрев и охлаждение воздуха в доме в зависимости от сезонных потребностей.

Интенсивность ультрафиолетового излучения, проходящего сквозь окна с i-стеклом, снижается по сравнению с обычным остеклением на 15–17%, а значит, обивочная ткань, бумажные и красочные покрытия и прочие элементы интерьера защищаются от преждевременного выцветания

Температура поверхности однокамерного стеклопакета (со стороны помещения)

За счет того, что поверхность стекла с i-покрытием более теплая, чем у обычного стекла, вероятность образования на нем конденсата гораздо меньше. Немаловажно и то, что однокамерный стеклопакет выйдет однозначно дешевле, чем двухкамерный, к тому же он и в полтора раза легче. Одним словом, преимущества налицо. К сведению: то же количество тепла, которое сохраняет один СПО типовых размеров с i-стеклом за отопительный сезон, выделяется при сгорании около 150 л солярки. Что в масштабе двухэтажного дома площадью 300–350 м² оборачивается экономией более чем тонны топлива.

Повысить энергоэффективность здания поможет и применение двухкамерных стеклопакетов, в составе которых будет хотя бы одно стекло с i-покрытием. Желательно, чтобы толщина пакета была не менее 36 мм. Ширина дистанционной рамки влияет на теплоизоляционные свойства конструкции не слишком ощутимо, но если она будет составлять 12 мм и более, заметно лучше станет звукоизоляция.

Рамы стоит предпочесть деревянные. Коэффициент температурного расширения у ПВХ в несколько раз выше, чем у дерева, поэтому ПВХ-профили подвержены более серьезным деформациям при перепадах температур, особенно в случае крупноформатных окон. Изменения размеров в первую очередь сказываются на контурах уплотнения оконных рам, что вызывает необходимость более частой их регулировки.

Подписывайтесь на наш канал в Яндекс Дзен, чтобы ничего не пропустить!

Подпишитесь и узнавайте о самых интересных материалах на ZAGGO.RU
Нажимая кнопку подписаться, Вы даете согласие на обработку персональных данных