Энергоэффективные окна для частного дома

Энергоэффективные окна для частного дома
Чистота, которая, как известно, является залогом здоровья, выражается в мытье окон. Защита
от жары, чрезмерного перегрева, ультрафиолетового излучения вынуждает обращаться к
солнцезащитным стеклопакетам, плёнкам, жалюзи, словом, солнцезащитному окну. Защита
же от холода приводит в нашу жизнь теплосберегающие стеклопакеты и профили ПВХ,
системы утепления окон, иными словами, теплосберегающее пластиковое окно.
И, естественно пришло время задуматься об изобретении универсальной конструкции,
адаптированной к летнему зною и к зимней стуже одновременно, и такой продукт появился
на нашем рынке - энергоэффективное пластиковое окно. Последнее понятие всё чаще
внедряется в нашу жизнь, ориентированную на рациональное использование ресурсов - и
своих «кровных», и матушки-земли.
Энергоэффективное окно состоит из 1- или 2-камерных стеклопакетов, заполненных низкотеплопроводным аргоном или криптоном c использованием в качестве покрытия диоксидных
солнцеотражающих и энергосберегающих плёнок. Дополнительная теплоизоляция
достигается путём установки на окнах ставен, жалюзи, шторок.
Также рекомендуется при строительстве новых домов самые большие окна направлять на юг
(в северном полушарии). Такая ориентация повышает энергоэффективность окон и приносит
больше тепла в среднем, чем его потерь.
Энергоэффективность как неотъемлемая черта современного окна
Пластиковые окна являются одним из основных способов циркуляции энергии, которая
входит и выходит из нашего дома. В зимние месяцы нагретый воздух уходит через окна,
однако за счёт холодной конвекции создаются два воздушных потока, которые одновременно
охлаждают интерьер и нагревают воздух на улице, при этом теплопотери могут достигать
40%. В летние месяцы, тепло поступает через окна за счет конвекции, солнечной радиации и
проникновения воздуха. Нежелательный солнечный свет не только делает микроклимат дома
некомфортным, но может вызвать выцветание и повреждение мебели и полов.
При этом приходится платить дополнительные деньги и за обогрев, и за охлаждение дома.
Замена обычных стеклопакетов на энергосберегающие поможет значительно уменьшить
расходы на электроэнергию и отопление.
Теплосберегающие свойства окон во многом зависят от типа и качества профиля, но
он занимает лишь небольшую долю площади оконного проема. Все остальное
пространство составляет стеклопакет, и именно его характеристики определяют,
насколько комфортно будет в доме зимой.
Существует несколько путей потери тепла и способов их снижения:
 Теплопроводность самого стекла.
Снизить потери в этом случае можно увеличением количества стекол в оконной
системе.
Потери тепла, обусловленные конвекцией воздуха.
Эта проблема была решена в результате создания герметичного стеклопакета.
 Инфракрасное излучение.
На его долю приходится до 70% потерь тепла. В данном случае единственный способ
снижения потерь — это использование низкоэмиссионного (Low-E) стекла, на одну из
поверхностей которого нанесено специальное покрытие. Такое покрытие
беспрепятственно пропускает в помещение коротковолновое солнечное излучение,
которое нагревает мебель и другие предметы, но отражает внутрь здания
длинноволновое (инфракрасное) излучение, исходящее от нагретых предметов и
нагревательных приборов, исключая тем самым лучевые потери тепла через
прозрачные ограждающие конструкции.
Некоторые рекомендации:
 Специалисты рекомендуют устанавливать окна из профиля с большим
количеством камер, например, из пятикамерного профиля шириной не менее 70
мм. Сопротивление теплопередаче такой системы составляет:
 0,78 м2*0С/Вт (с усилительным вкладышем);
 0,82 м2*0С/Вт (без усилительного вкладыша);
 расчетное приведенное сопротивление теплопередаче окон по
сравнению с окнами из трехкамерных профилей шириной 60 мм
возрастает на 0,03 м2*0С/Вт (при соотношении площади остекления к
площади окна 0,7). Первые сертификационные испытания показали, что
на самом деле это значение намного выше.
 В теплых окнах должен быть установлен энергосберегающий стеклопакет с
низкоэмиссионным покрытием. Также можно поставить двухкамерный
стеклопакет (с тремя стеклами) шириной от 36 мм, а лучше - 40 мм.
 Монтаж окон надо выполнить в соответствии с нормативными требованиями.
Чем шире шов примыкания окна к стене, тем он теплее. Поэтому ширина
современных профилей должна быть не меньше 70 мм.
Энергосберегающие стекла
Энергосберегающее стекло – это стекло с тонким, практически незаметным
покрытием, обладающее свойствами пропускать видимый свет и солнечное тепловое
излучение – инфракрасное коротковолновое. А инфракрасное коротковолновое
излучение, источником которого являются предметы, нагретые до комнатной
температуры, отражает обратно – в помещение.
Поскольку потери тепла во многом происходят именно через окна, производители
разработали специальные покрытия для стекла, пропускающие видимый спектр света,
но удерживающие тепловое излучение. Эти покрытия наносятся непосредственно при
изготовлении стекла, либо после изготовления. В зависимости от способа нанесения
покрытия могут быть:
 твердые (нанесенные при изготовлении стекла): они намного устойчивее к
внешним факторам, но хуже отражают инфракрасные тепловые лучи;
 мягкие (наносятся на уже готовое стекло): они лучше отражают инфракрасные
тепловые лучи, потому что имеют больший коэффициент отражения). Однако
мягкое покрытие плохо переносит воздействие влаги, поэтому стекло с ним
нужно сразу устанавливать в стеклопакет, напылением внутрь.
Излучательная способность стекла обозначается буквой Е. Для сравнения, у обычного
стекла Е=0,83, а у стекла с низкоэмиссионным оптическим покрытием Е=0,2 или даже
Е=0,004. В последнем случае стекло отражает в помещение до 90% тепловой энергии,
что позволяет существенно сократить расходы на отопление жилья.
Таким образом, чтобы решить проблему потери тепла через окна, необходимо
установить
стеклопакеты с
энергосберегающим стеклом, которое
препятствует выходу тепла на улицу,
переизлучая (то есть, отражая) его
обратно в комнату. Это происходит
благодаря тому, что поверхность такого
стекла покрыта тончайшим слоем
окислов
металлов
(k-стекло)
или
чередующимися слоями серебра и
диэлектриков (i-стекло).
Низкоэмиссионные стекла
Придание энергосберегающих свойств
стеклу связано с нанесением на его
поверхность
низкоэмиссионных
оптических покрытий, а само стекло с
таким покрытием получило название низкоэмиссионного. Эти покрытия обеспечивают
прохождение в помещение коротковолнового солнечного излучения, но препятствуют
выходу из помещения длинноволнового теплового излучения, например, от
отопительного прибора. Такая избирательность получила название эмиссионная
способность (стекла с такими покрытиями еще называют «селективными стеклами»).
Чем ниже эмиссионная способность стекла, тем выше его энергосберегающие
свойства.
Селективные и неселективные покрытия стекол
Солнцеотражающие покрытия делятся на две основные категории - неселективные
(отражают солнечную радиацию во всем спектре солнечного излучения) и
селективные (пропускают видимый свет и отражают инфракрасное излучение с
длиной волны около 0,78 мкм, куда относится и тепловое излучение). Все селективные
покрытия относятся к категории «мягких покрытий».
Энергосберегающие стеклопакеты обладают рядом неоспоримых преимуществ:
 Улучшенная теплоизоляция однокамерного стеклопакета с энергосберегающим
стеклом по сравнению с двухкамерным стеклопакетом с обычным стеклом.
 Экономия средств. Энергосберегающие однокамерные стеклопакеты
значительно дешевле двухкамерных и экономят сбережения на дополнительный
обогрев помещения.
 Благодаря небольшому весу по сравнению с двухкамерными стеклопакетами,
энергосберегающие однокамерные стеклопакеты создают меньшую нагрузку на
фурнитуру створки, продлевая тем самым срок использования пластикового
окна.
 Предохраняют от выцветания обои, картины, ковры.
 Комфортный микроклимат в зоне окна. Поскольку поверхность стеклопакета
теплая, зона окна наилучшим образом подходит для создания рабочего места
или разведения цветов (при температуре на улице -26 0С, в помещении
температура составляет +20 0С; температура на поверхности стекла - у
обычного стеклопакета +4,7 0С, у энергосберегающего стеклопакета +14 0С).
Подробнее о твердом и мягком покрытии
к-стекло (стекло с твердым покрытием)
Одной из разновидностей энергосберегающих стекол является к-стекло (стекло с
жестким покрытием, называемое также стеклом с «твердым покрытием» или стеклом
Hard Coating). Такое стекло имеет покрытие на основе оксида олова
(полупроводниковое покрытие), которое наносится непосредственно на одной из
стадий производства флоат-стекла по технологии on-line («на линии», англ.)
К-стекло значительно уменьшает теплопроводность окна. Стеклопакет из двух слоев
такого стекла, заполненный внутри инертным газом, защитит от холода так же, как
кирпичная стена толщиной в 68 см.
К-стекло наиболее распространено благодаря простоте изготовления, высокой
теплоизоляции и нейтральному цвету. Его обычно устанавливают внутри
стеклопакета, потому что, отражая тепловую энергию, оно нагревает воздух в камерах
и препятствует появлению конденсата. При этом способность стекла пропускать свет
практически не изменяется, а потери тепла уменьшаются почти в три раза.
К-стекло может совмещать в себе разные
солнцезащитным, ударопрочным и безопасным.
функции,
его
можно
сделать
Достоинства к-стекла:







хорошие теплоизоляционные свойства (Ro = 0,58 м2К/Вт);
уменьшение теплопотерь зимой;
уменьшение внутренней конденсации;
высокое светопропускание;
нейтральная окраска в проходящем и отраженном свете;
твердое и долговечное пиролитическое покрытие;
может подвергаться следующей обработке: моллирование, ламинирование и
закаливание.
Преимущества стеклопакетов с энергосберегающим к-стеклом:
 При сборке стеклопакетов с твердым покрытием отсутствует ряд
технологических операций, например, снятие покрытия с кромки стекла на
ширину около 10 мм по всему периметру листа стекла, обеспечивающее
необходимый уровень адгезии герметика к стеклу в зоне примыкания к
дистанционной рамке.
 Стекло с твердым покрытием может эксплуатироваться в оконных системах с
одинарным остеклением, а стекла с мягким покрытием — только в составе
стеклопакета.
I-стекло – стекло с мягким покрытием
Следующим шагом в технологических разработках стало i-стекло (стекло с мягким
покрытием, называемое также стеклом Soft coating). Такое стекло имеет покрытие на
основе серебра, которое наносится на уже готовое флоат-стекло по технологии off-line
(«вне линии», англ.) и удерживается на стекле силами молекулярного взаимодействия.
Это делается с помощью сложного и дорогостоящего оборудования в вакуумной среде.
Толщина покрытия составляет несколько сотых миллиметра, и оно практически не
заметно для человеческого глаза. I-стекло отлично пропускает солнечный свет, не
снижая освещенности помещения, и отражает тепловые волны. Для сохранения
покрытия и свойств стекла его устанавливают внутри стеклопакета, где оно защищено
от влаги и действия абразивных частиц пыли, летающих в воздухе.
I-стекло,
по
сравнению
с
к-стеклом,
обладает
улучшенными
показателями
теплозащиты. Например, при наружной температуре -26 градусов и температуре в
помещении +20 градусов температура на поверхности стекла внутри помещения будет
у обычного стеклопакета +5 градусов, у стеклопакета с к-стеклом +11 градусов, а у
стеклопакета с i-стеклом +14 градусов.
При установке в раму однокамерного стеклопакета с обычным стеклом зимой в
нижней части окна будет появляться влага, а окно будет запотевать тем больше, чем
больше влажность в помещении, где оно установлено.
Достоинства i-стекла:




максимальные энергосберегающие характеристики;
обладает высокой светопроницаемостью;
обладает низкой светоотражающей способностью;
уменьшение внутренней конденсации.
Преимущества стеклопакетов с энергосберегающим i-стеклом:
 I-стекло отражает длинноволновые тепловые лучи в сторону их излучателя (то
есть зимой в сторону квартиры, где работают отопительные приборы, а летом в
сторону улицы, где находятся нагретые солнцем камни, асфальт и т.д.), что
значительно снижает расходы на отопление зимой и на кондиционирование
летом. То есть покрытие оставляет тепло там, где его больше.
Теплоизолирующая способность стеклопакета с і-стеклом значительно выше по
сравнению с двухкамерным стеклопакетом.
 Вес такого стеклопакета на 10 кг на 1 м2 стеклопакета ниже по сравнению с
двухкамерным, что значительно снижает нагрузку на фурнитуру створки окна и
увеличивает срок ее эксплуатации.
 Поскольку температура на поверхности стеклопакета с i-стеклом выше, чем на
поверхности обычного стекла, это уменьшает вероятность выпадения
конденсата на стекле. Также і-стекло препятствует выгоранию обивки и
предметов интерьера. При этом его прозрачность сравнима с прозрачностью
обычного стекла.
Что дает установка окон с энергосберегающим стеклопакетом с i-стеклом?
 + 25% тепла - коэффициент сопротивления теплопередаче однокамерного
стеклопакета с i-стеклом составляет 0,59, в то время как двухкамерного
стеклопакета с обычным стеклом – 0,47.
 - 30% веса - стеклопакет с i-стеклом (2 стекла) на 30% легче двухкамерного (3
стекла), за счет чего увеличивается срок эксплуатации оконной фурнитуры.
 + 3% света - по сравнению с двухкамерным стеклопакетом.
 Легкость в обслуживании - i-стекло не требует дополнительного ухода.
 Защита от солнца - защита интерьера от негативного воздействия солнца.
Характеристики теплопроводности некоторых стеклопакетов
Формула стеклопакета
Коэффициент сопротивления теплопередаче
окна, R (м2 °С/Вт)
0,35-0,4
0,54-0,56
0,65-0,67
4-16-4
4-10-4-10-4
4i-16-4
Необходимая нормативная
0,5
величина, не менее
Величина R =0,5 (м2 °С/Вт) означает, что при разнице температур с двух сторон
стеклопакета, равной 1°С, через 1 м2 уходит 2 Вт тепла. Если разница температур
достигает 10°С, то через 1 м2 уходит 20 Вт тепла.
Толщина стекол, устанавливаемых в стеклопакет, не оказывает никакого влияния на
его теплоизоляционные свойства, а наружное остекление в одно стекло может быть
применено исключительно для неотапливаемых помещений - холодных балконов,
витрин и т.д.
До 1994 г. стеновые ограждающие конструкции возводились из кирпичной кладки
толщиной 510 мм или из керамзитных панелей плотностью 1200 кгм2 и толщиной 320
мм или из бетонных трехслойных панелей общей толщиной 200-250 мм с утеплителем
толщиной 50-100 мм. Нормы 1994 г. потребовали коренного изменения в конструкции
окон. Сопротивление теплопередаче со значения 0,3-0,36 (м2кВт) нормативно было
повышено до 0,45-0,5 (м2кВт), что обеспечивается при применении однокамерных
стеклопакетов с энергосберегающим стеклом или двухкамерных стеклопакетов в
обрамлении теплых профилей.
Заполнение камеры стеклопакета инертными газами
Очень часто вместе с применением низкоэмиссионного стекла для улучшения
теплозащиты камеры стеклопакета заполняются инертными газами: аргоном или
криптоном. Эти газы являются еще лучшими теплоизоляторами, чем воздух, и
позволяют без увеличения количества стекол добиваться прекрасных результатов.
Разумеется, для сохранения свойств стеклопакета его камеры должны быть абсолютно
герметичными и не допускать утечки газов.
Подводим итоги
Металлопластиковое окно, изготовленное с использованием обычного двухкамерного
стеклопакета, уступает по теплосбережению окну, изготовленному с использованием
однокамерного стеклопакета, в котором установлено одно низкоэмиссионное
(энергосберегающее) стекло.
Покрытие свободно пропускает солнечную коротковолновую энергию в помещение, в
то же время отражает длинноволновое тепловое излучение, например, от
нагревательных приборов, внутрь помещения, не давая ему уйти наружу.
Таким образом, применение низкоэмиссионного стекла заметно сокращает
теплопотери, позволяя экономить на обогреве помещений. В частности,
теплосберегающие стекла позволяют сократить потери энергии более чем на 70%.
Окна могут либо получать, либо терять энергию одним из трех способов. Во-первых,
проводимость в ту или другую сторону может быть обеспечена через стекло, остекление или
оконные рамы. Во-вторых, солнечное излучение, поступающее через окно, является
источником нежелательной тепловой энергии. При комнатной температуре предметы или
живые существа (люди или животные) также являются источником поступления тепла в
доме. В-третьих, утечка воздуха через окна может происходить путём циркуляции энергии в
дом и из дома.
Параметры энергоэффективного окна
Определившись с необходимостью установки энергоэффективных окон, покупатель
естественно начинает сравнивать варианты и сталкивается со специфической шкалой
рейтинга энергоэффективных окон. Чтобы определить лучший вариант замены окон, нужно
разобраться с этими терминами.
- U-фактор обозначает скорость, с которой энергоэффективные окна будут проводить
солнечное тепло. Чем ниже U-фактор, тем лучше качество стеклопакета.
- Солнцезащита (g-value) обозначает, сколько солнечного тепла позволят пропустить окна
внутрь дома. Чем ниже этот коэффициент, тем больше будет блокироваться окном солнечной
тепловой энергии, а также создаваться затенение дома. Хорошо это или плохо, зависит от
размещения окна и климатической зоны. Чем выше данный показатель, тем быстрее солнце
будет нагревать помещение сквозь оконное стекло. Солнечный фактор у стандартных
стеклопакетов достигает 79%, у энергосберегающих стеклопакетов – 66%, у
мультифункциональных – 42%.
- Коэффициент сопротивления теплопередаче окна показывает количество тепла,
проходящего через светопрозрачную конструкцию за единицу времени. Чем выше значение
R, тем меньше будут теплопотери Вашего окна, и тем больше тепла будет сохраняться внутри
сооружения.
- Коэффициент светопропускания определяет количество видимого света от падающего
солнечного излучения, пропускаемого оконным стеклопакетом. Чем выше значение данного
показателя, тем более эффективно может использоваться естественное освещение
помещений.
- Рейтинг утечки воздуха отражает уровень утечки воздуха через окна. Более герметичные
окна естественно, будут более энергоэффективными.
Проявляя заботу о сохранении тепла в доме, следует помнить о воздухообмене. Не секрет, что
важное с одной стороны свойство современных окон - герметичность, с другой стороны
перетекает в недостаток – они не пропускают воздух, что приводит к духоте в помещениях.
Когда мы открываем окно для проветривания, то не только очищаем воздух, но и выпускаем
тепло. Приточные клапаны являются решением этой проблемы, обеспечивая помещения
свежим воздухом, сохраняя при этом температуру воздуха практически неизменной.
Данные рейтинговые исследования необходимо проводить тщательно, поскольку они должны
помочь Вам определиться с типом окон и спецификой оконных компаний, чтобы вы нашли
наилучший вариант энергоэффективных окон для Вашего дома.