Наибольшие потери тепла в доме происходят через окна (до 40% от общего количества потерь). Основная утечка тепловой энергии происходит через стеклопакет — основной элемент конструктива окна. Сопротивление теплопередаче стеклопакетов — это количественный параметр, по которому можно проводить сравнение теплоизоляционных возможностей стеклопакетов.
Общее определение термина
Понятие сопротивления теплопередаче (СТП) сформулировано в ГОСТ Р 54851-2011. Окна, наряду со стенами, дверьми, кровлей и т.д., являются элементами конструкции, ограждающей внутреннее пространство для создания комфортной среды обитания человека. СТП ограждения — это коэффициент R, значение которого демонстрирует теплоизоляционные свойства конструкции. Чем больше абсолютная величина R, тем меньше будет потерь тепла из помещения.
Единица измерения R в системе СИ — [м2 * 0С/Вт]. Значение R равно разнице температур на наружной ( Тн ),и внутренней ( Твн ) поверхностях ограждения для потока тепла Q мощностью 1 Вт, проходящего через 1 м2 тепловой защиты.
Формула для расчета R выглядит следующим образом:
R = ( Твн — Тн ) / Q
Чем больше значение R, тем меньше будут теплопотери. Эта формула напоминает выражение для закона Ома, поэтому R иногда, по аналогии с электрическим термином, называют теплосопротивлением.
Сопротивление теплопередаче окон
Современное окно (на базе пластикового, алюминиевого и даже деревянного профиля) представляет собой высокотехнологичный конструктор, состоящий из элементов с различными тепловыми свойствами.
Полное сопротивление оконного блока получается суммированием термических сопротивлений его однородных компонент:
- светопрозрачного заполнения (силикатного, витражного, акрилового стекол, светопропускающих пленок и т.п.);
- обрамляющих элементов — профилей из различных материалов (дерева, алюминия, стали, пластика ПВХ);
- металлических и пластмассовых элементов крепежа.
Основные виды стеклопакетов
Стеклопакет (СП), являясь основной частью окна, конструктивно состоит из нескольких стекол, соединенных металлическими (промежуточными) рамками. Промежуток между стеклами называется камерой.
Чаще всего используются три основных вида стекольных пакетов:
- однокамерные — два стекла (внутреннее и наружное);
- двухкамерные — три стекла (внутреннее, наружное и промежуточное);
- трехкамерные — четыре стекла (внутреннее, наружное и 2 промежуточных).
Толщина используемых стекол варьируется от 4 до 6 мм. Для остекления объектов с повышенными требованиями к прочности (большие ветровые нагрузки) могут применяться стекла толщиной 8-10 мм. Промежуток между стеклами может варьироваться — от 8 до 36 мм. Диапазон толщин стеклопакетов составляет от 14 до 60 мм.
СТП самого стекла сравнительно мало ввиду его большой теплопроводности. Для уменьшения теплопотерь межстекольное пространство, заполняется воздухом или инертным газом (аргоном Ar, криптоном Kr, азотом N2). Газонаполненные камеры дают основной вклад в повышение СТП стеклопакета Rсп. Существенно повысить значение Rсп удается также с помощью создания вакуума в камере, но это приводит к резкому удорожанию конечного изделия.
Приведенное сопротивление теплопередаче окон
Для расчетов характеристик проектируемых и строящихся объектов используется величина, названная приведенным сопротивлением теплопередаче оконных блоков Rпр. Это усредненная величина, в которой учтены СТП пакета стекол, оконного профиля и крепежных элементов. Чем больше Rпр, тем меньше через окно утекает тепла «на сторону».
Производители, предлагающие свою продукцию для работ по остеклению, обязаны обеспечивать теплоизоляционные параметры в соответствии с ГОСТ 30674-99, действие которого распространяется на оконные блоки из ПВХ профилей. Этот документ задает требуемые уровни Rпр для различных конструкций стеклопакетов на базе трехкамерных профилей.
Типовые значения Rпр представлены в следующей таблице:
| СТЕКЛОПАКЕТЫ | Диапазон Rпр |
| Для 1-камерных | 0,35 — 0,63 |
| Для 2-х камерных | 0,49 — 0,56 |
| Для 2-х камерных с отражающим покрытием | 0,57 — 0,72 |
Значения Rпр регламентированы для оконных проемов, у которых светопропрозрачная часть составляет 70% от общей площади. В случаях использования профилей другой конструкции (например, иное количество камер) Rпр определяется экспериментально на специальном оборудовании.
Коэффициент сопротивления теплопередаче стеклопакетов
В сопроводительной документации на готовое изделие Rcп часто называют коэффициентом сопротивления теплопередаче (КСТП), который равен количеству тепла, проходящему через один квадратный метр площади стеклопакета при разнице температур в один градус (Цельсия или Кельвина) Физический смысл и размерность этих величин (СТП и КСТП) абсолютно идентичны. ГОСТ 24866-99, который имеет статус межгосударственного стандарта, для этого параметра не использует слово «коэффициент».
В Таблице 4 этого документа представлены основные требования к Rcп:
| Стеклопакет | Число камер | Rcп, не менее, м2* 0С/Вт |
| Общестроительного назначения | 1-камерный 2-х камерный | 0,32 0,44 |
| Ударостойкий | 1-камерный 2-х камерный | 0,32 0,44 |
| Солнцезащитный | 1-камерный 2-х камерный | 0,32 0,44 |
| Энергосберегающий | 1-камерный 2-х камерный | 0,58 0,72 |
| Морозостойкий | 1-камерный 2-х камерный | 0,58 0,72 |
| Шумозащитный | 1-камерный 2-х камерный | 0,32 0,44 |
Дополнительные способы уменьшения теплопотерь
Внушительного снижения теплопотерь удается достичь с помощью специальных покрытий. Сверхтонкий слой окислов металла наносится на внутреннюю поверхность стекла, что гарантирует его сохранность в процессе эксплуатации. Эта дополнительная пленка полностью пропускает видимый свет, но при этом выступает своеобразным «зеркалом», отражающим электромагнитное излучение инфракрасного (ИК) диапазона.
Как известно из физики, нагретые тела значительную часть своей внутренней энергию излучают в этой области спектра.
Различают два вида стекол с дополнительным напылением:
- k-стекла — получают нанесением оксидов металлов. Покрытие толщиной 0,4-0,5 мкм практически не влияет на светопропускание окна;
- i-стекла — это технология сложнее, а значит стекла получаются дороже. Пленка получается двойным напылением в вакууме нескольких чередующихся слоев: между оксидных слоев наносятся слои чистого металла (обычно используется серебро толщиной 10-15 нанометров).
Применение таких покрытий позволяет снизить расходы на отопление на 15-20%.
Как рассчитать теплопроводность стеклопакета
Теплопроводность — это физическая величина, характеризующая способность вещества или тела проводить тепло. Чем ее значение больше, тем быстрее происходит передача тепла от тела с большей температурой к меньшей. То есть коэффициент теплопроводности K является обратной величиной к R0 — СТП, принятому к применению в России.
Чем меньше K, тем лучше теплоизоляционные свойства конструкции. Коэффициент K применяется в стандартах и нормах, разработанных DIN (Институт ФРГ по стандартизации), имеющего статус ведущего органа по стандартизации в Европе.
Для примерных расчетов можно использовать формулу:
K = 1 / R0
Размерность K в системе СИ — [Вт/м2*/ 0С]. Некоторые производители представляют на своих сайтах онлайн-калькулятор, с помощью которого потенциальный покупатель может рассчитать характеристики будущего оконного проема с индивидуальными («под себя») параметрами.
Приборы для непосредственного измерения характеристик СП
Проведение расчетов, требует основательных знаний в области теплотехники. Но можно воспользоваться специальными электронными приборами. Для прямых измерения параметров ограждений разработчики предлагают прибор — теплограф.
С его помощью можно измерять:
- температуры поверхностей снаружи и внутри зданий;
- плотность теплового потока;
- СТП и термосопротивление;
- теплопроводность диапазоне 0,002-2,0 Вт/м*К.
