2008 СТЕКЛОПАКЕТЫ С ДИСТАНЦИННЫМИ РАМКАМИ ИЗ ПВХ

2008
СТЕКЛОПАКЕТЫ С ДИСТАНЦИННЫМИ РАМКАМИ ИЗ ПВХ
ДОСТОИНСТВА МНИМЫЕ И РЕАЛЬНЫЕ
Прежде чем начинать разговор о реальных достоинствах и недостатках стеклопакетов с
дистанционными рамками из ПВХ, надо пояснить, в связи с чем вдруг в последние годы так остро
встал вопрос о поиске альтернативы традиционным дистанционным рамкам из алюминия или его
сплавов. Почему ООО «Окна-Люкс» (г.Екатеринбург) еще два года тому назад начало поиск
изготовителей и поставщиков рамок из ПВХ и уже более года производит такие стеклопакеты?
Для чего ЗАО «БФК» (г. Новосибирск) переоснастило один из своих экструдеров на производство
такой продукции? Зачем вообще ведутся какие-то исследования в этой области?
Одна из причин – участившиеся нарекания потребителей (речь идет о потребителях,
проживающих в Центральной части РФ и Сибири), недовольных появлением в процессе
эксплуатации оконных блоков конденсата на остеклении, пусть и неширокой полосой, стекающего
на подоконник (рис.1).
Другая причина – ужесточение требований нормативных документов. Согласно СНиП 23-02-2003
«Тепловая защита зданий» минимальная температура внутренней поверхности оконного блока не
должна опускаться ниже +3 оС – при расчетной температуре наружного воздуха.
Территориальные строительные нормы (ТСН) по энергосбережению в зданиях, введенные в
действие на территории большинства регионов РФ, также содержат аналогичные, а иногда даже и
более жесткие требования. Это значит, что любой покупатель окна с одинарными переплетами
(неважно из ПВХ или клееной древесины), при появлении изморози или наледи на остеклении и
недовольный своим приобретением, через суд может добиться признания своей покупки не
соответствующей требованиям действующих нормативных документов и потребовать ее замены с
компенсацией понесенных издержек. Конечно же, таких процессов в массовом порядке пока еще
нет, но прецеденты уже есть и тенденция однозначна.
С необходимостью решения этой проблемы в настоящее время столкнулись изготовители окон
самых различных конструкций: из ПВХ, клееной древесины, алюминия. Надо сказать, что
понижение температуры остекления в, так называемых, краевых зонах стеклопакетов, имеет место
практически в любых климатических условиях, однако в районах с низкими температурами
наружного воздуха (к которым можно отнести большую часть территории РФ) оно проявляется
особенно ярко. И если в Западной Европе эта проблема рассматривается в основном с точки
зрения энергосбережения - снижения теплопотерь через стеклопакеты в краевых зонах (что само
по себе не столь уж и существенно в тепловом балансе здания), то в климатических условиях РФ
на первый план выходят санитарно-гигиенические требования. В холодный период года
понижение температуры внутренней поверхности остекления приводит к выпадению конденсата
по периметру окна, увлажнению профилей и подоконников (что особенно болезненно для окон из
древесины), а при низких температурах наружного воздуха – к замерзанию конденсата с
образованием инея и наледей.
Естественно возникает вопрос – как решать эту проблему? Переходить на изготовление оконных
блоков со спаренными или раздельными переплетами (стекло плюс стеклопакет) либо искать пути
улучшения температурного режима краевых зон стеклопакетов в одинарных переплетах?
Специализированные журналы «Светопрозрачные конструкции» (см. №5-6 2002, №4, 2001, №1,
2005), «Окна и двери» (№5, №10, 1999), уже неоднократно обращались к различным аспектам
этой проблемы.
Цель данной статьи – на примерах показать реальные достоинства и недостатки стеклопакетов с
дистанционными рамками из ПВХ, производство которых в настоящее время освоено ЗАО «БФК»
(г. Новосибирск), ООО «Окна-Люкс» (г. Екатеринбург) и рядом других предприятий.
В этой связи, прежде всего, надо оговориться, что полное решение проблемы краевых зон может
быть только лишь комплексным: как за счет применения дистанционных рамок с малыми
коэффициентами теплопроводности, к которым можно отнести ПВХ, так и за счет уменьшения
конвекции в межстекольном пространстве.
В большинстве публикаций по данной теме решение проблемы принято связывать, прежде всего, с
материалом дистанционных рамок. И в этом плане сложились определенные заблуждения,
которые требуют прояснения, поскольку в одних случаях они приводят к завышенным
ожиданиям, в других – к неверию в возможность решения данной проблемы в целом.
Заблуждение 1. Применяемые большинством изготовителей стеклопакетов дистанционные рамки
из алюминия или его сплавов характеризуются достаточно большим коэффициентом
теплопроводности коэффициента теплопроводности почти в 1000 раз, например при замене алюминия на ПВХ,
должно бы дать и соответствующий эффект. И в некоторых статьях эта мысль проводится
(например, в статье «Два или три», «СК», №4, 2001). Однако, к сожалению, далеко не все так
просто и однозначно.
Температурный режим стеклопакетов в краевых зонах зависит от ряда факторов: собственно
теплопроводности самих дистанционных рамок, теплопроводности герметика по периметру
стеклопакета, охлаждения части стеклопакета, размещенного в профиле, уменьшение притока
тепла к стеклу со стороны помещения в зоне штапика. Но самое главное - конвекции воздуха
внутри стеклопакета. Именно движение воздуха внутри воздушных прослоек между стеклами и
приводит к пониженной температуре остекления в нижней зоне (рис.2). И какими бы хорошими
теплоизолирующими качествами не обладала дистанционная рамка, одной лишь рамкой решить
проблему в целом невозможно. Но снять остроту проблемы – можно.
В качестве примера на рис.3, рис.4 приведены результаты сравнительных испытаний
стеклопакетов различного конструктивного решения с дистанционными рамками из алюминия и
ПВХ, установленных в оконных блоках из ПВХ-профилей «VEKA» серии «SOFTLINE 70».
Анализ результатов испытаний показывает, что повышение минимальной температуры
внутренней поверхности остекления при замене рамок из алюминия на ПВХ может составлять от
2,5 до 4,5 оС. Разброс обусловлен тем, что стеклопакеты могут устанавливаться в профиле с
различным заглублением дистанционных рамок (чем меньше заглубление, тем эффект
разительнее) и применении низкоэмиссионного стекла.
При этом необходимо отметить, что в однокамерных стеклопакетах с низкоэмиссионным
покрытием внутреннего стекла, несмотря на применение рамок из ПВХ, обеспечить требуемый
температурный режим (минимальная температура остекления не ниже +3 °С) все же не удается.
Причина – конвективный теплоперенос в межстекольном пространстве.
Аналогичные результаты отмечались и при проведении испытаний стеклопакетов, изготовленных
по технологии «TPS».
Заблуждение 2. Рамки из ПВХ быстро стареют под действием ультрафиолетового облучения
(УФО). Дистанционные рамки из ПВХ производятся из того же исходного сырья, что и ПВХпрофили. Соответственно, вопросы долговечности, старения, изменения цвета и т.п. под
воздействием УФО, повышенных или пониженных температур, совершенно одинаковы как для
основных профилей, так и для дистанционных рамок. Более того, ПВХ-профили, в отличие от
рамок, подвергаются еще и воздействию атмосферных осадков, кислых или щелочных растворов
(например, при периодическом мытье окон). И если уж эти профили соответствуют требованиям
ГОСТ по показателю долговечности, то что говорить о долговечности дистанционных рамок,
эксплуатирующихся в менее жестких условиях.
Результаты испытаний ИЦ СМИК «СИБСТРИНЭКСПЕРТ» НГАСУ, проведенных по заказу ЗАО
«БФК», подтвердили отсутствие изменения цвета и контролируемых показателей рамок из ПВХ
после комплексных циклических воздействий, соответствующих 20 условным годам
эксплуатации.
Заблуждение 3. Стеклопакеты с рамками из ПВХ имеют большой коэффициент линейного
расширения, что приводит к их повышенным деформациям.
Справочные значения коэффициента т
-6 1/оС. Таким образом, при перепаде
температур 80 оС и ширине дистанционной рамки 16 мм, величина возможных температурных
сопоставление полученных цифр показывает, что оснований говорить о больших температурных
деформациях стеклопакетов с дистанционными рамками из ПВХ нет.
Гораздо актуальнее в этом плане деформации, связанные с изменением объема газа (воздуха),
заполняющего межстекольное пространство (рис.5). При понижении температуры наружного
воздуха, объем газа в межстекольном пространстве уменьшается, и внешние стекла в стеклопакете
изгибаются внутрь (кстати, это явление может привести и к разрушению стеклопакетов при
эксплуатации их в экстремальных условиях или транспортировке при низких температурах
наружного воздуха). При повышении температуры, например, летом, объем газа увеличивается, и
стекла изгибаются наружу. И чем больше разница температур зимой и летом (а большая часть
территории РФ как раз характеризуется резко континентальным климатом), тем эти деформации
больше. И соответственно, применяемые герметики должны иметь возможность компенсировать
эти деформации (обладать определенными упругоэластичными свойствами).
Заблуждение 4. Стеклопакеты с рамками из ПВХ не обеспечивают герметичности, вследствие
плохой адгезии полисульфидного герметика. Результаты испытаний адгезии первичного
(бутилкаучукового) и вторичного (полисульфидного) слоев герметизации стеклопакетов к ПВХ и
стеклу показывают, что герметики на основе бутилкаучука имеют достаточно хорошую адгезию
как к стеклу, так и ПВХ (разрыв когезионный – по герметику). Однако у полисульфидных
герметиков адгезия к ПВХ действительно плохая - слой полисульфидного герметика легко
отслаивается от ПВХ.
В этой связи надо отметить несколько моментов. Во-первых: насколько действительно важна
адгезия герметика вторичного слоя к дистанционной рамке? Если говорить о деформациях
стеклопакета (см. рис.5), то с точки зрения сохранения герметичности межстекольного
пространства, прежде всего, важна адгезия герметика к стеклу. И если она хорошая, то на
долговечность стеклопакета наличие или отсутствие адгезии герметика к дистанционной рамке
влиять не должно. В этой связи, слабая адгезия полисульфидных герметиков к ПВХ может влиять
скорее на какие-то прочностные характеристики (хотя и в этом плане влияние адгезии
сомнительно).
Во-вторых: кроме полисульфидных герметиков, для вторичной герметизации могут применяться
герметики на основе полиуретана. У этих герметиков адгезия к ПВХ такая же, как и к стеклу.
Более того, полиуретановые герметики характеризуются еще и меньшей диффузионной
способностью, меньшим водопоглощением, лучшими упругоэластичными свойствами. Переход от
полисульфидных герметиков к полиуретановым, не только снимает все вопросы адгезии к ПВХ,
но и повышает надежность стеклопакета в целом.
В-третьих. На что действительно нужно обратить внимание, так это на герметизацию
соединительных уголков, с помощью которых собираются дистанционные рамки (речь идет о
технологии изготовления стеклопакетов с применением уголковых профилей для сборки
дистанционных рамок). Если при сборке стеклопакета уголки вставляются в полости
дистанционных рамок «насухо», то в местах их расположения первичный слой герметизации
практически не работает, поскольку в уголках образуются «дыры» для утечки газа из
межстекольного пространства или диффузии влаги внутрь стеклопакета. В этом плане надо
тщательно соблюдать требования ГОСТ 24866-99 (п.4.2.2) по заполнению всех стыков между
элементами рамок нетвердеющим герметиком (бутилом). Это замечание следует отнести и к
традиционным типам дистанционных рамок.
Заблуждение 5. Сопротивление теплопередаче стеклопакетов с рамками из ПВХ существенно
возрастает.
К сожалению это не так. Приведенное сопротивление теплопередаче стеклопакетов с рамками из
ПВХ действительно возрастает, но всего лишь на 4-6%. Причина заключается в том, что зона
действия дистанционных рамок относительно невелика по отношению к общей площади
стеклопакета, а кроме того, как уже отмечалось, замена материала рамок не оказывает влияния на
конвективный теплоперенос внутри межстекольного пространства стеклопакета. Результаты
сравнительных испытаний приведенного сопротивления теплопередаче стеклопакетов различного
конструктивного решения, представленные в табл.1, подтверждают этот вывод.
Заключение
Применение дистанционных рамок из твердого ПВХ позволяет существенно улучшить
температурный режим стеклопакетов в краевых зонах и в сочетании с заглублением стеклопакетов
в оконных профилях в состоянии обеспечить выполнение требований СНиП 23-02-2003 по
минимальной температуре внутренней поверхности в климатических районах с расчетной
температурой наружного воздуха до минус 30 оС. Для дальнейшего улучшения температурного
режима в краевых зонах, в том числе расширения области применения однокамерных
стеклопакетов с низкоэмиссионным покрытием стекла, необходимо уменьшения конвективного
теплопереноса в межстекольном пространстве.