Энергоэффективные окна

Окна привносят в здания свет, тепло и красоту и создают ощущение открытости и пространства для жилых помещений. Они также могут быть основными источниками потери тепла зимой и прироста тепла летом. Только в 1990 году энергия, используемая для компенсации нежелательных тепловых потерь и прироста за счет окон в жилых и коммерческих зданиях, обошлась Соединенным Штатам в 20 миллиардов долларов (четверть всей энергии, используемой для отопления и охлаждения помещений). Однако при правильном выборе и установке окна могут помочь минимизировать расходы на отопление, охлаждение и освещение дома. В этой статье описывается один вариант — энергосберегающие окна — для уменьшения потребности дома в отоплении и охлаждении.

Контроль утечек воздуха

Когда воздух протекает вокруг окон, энергия тратится впустую. Энергия также передается через центры, края и рамки окон. Устранение или уменьшение этих путей теплового потока может значительно повысить энергоэффективность окон и, в конечном счете, домов. Есть несколько вариантов, чтобы уменьшить утечки воздуха вокруг окон; наименее дорогие варианты — расчеканка и прокладка, с последующей заменой оконных рам.

Конопатка и погодостойкость

Конопатки — это воздухонепроницаемые соединения (обычно латекс или силикон), которые заполняют трещины и отверстия. Перед нанесением нового герметика старые остатки герметика или краски, оставшиеся вокруг окна, следует удалить с помощью шпателя, жесткой щетки или специального растворителя. После удаления старой замазки новая замазка может быть применена ко всем соединениям в оконной раме и соединению между рамой и стеной. Лучшее время для нанесения герметика — сухая погода, когда температура наружного воздуха выше 45 ° по Фаренгейту (7,2 ° по Цельсию). Низкая влажность важна во время нанесения, чтобы предотвратить набухание трещин от влаги. Также необходимы теплые температуры, поэтому герметик будет правильно закрепляться и прилипать к поверхности.

Погодная стяжка — это узкий кусок металла, винила, резины, войлока или пены, который герметизирует область контакта между неподвижной и подвижной секциями оконного соединения. Он должен наноситься между створкой и рамой, но не должен мешать работе окна. Для получения дополнительной информации о чеканке и погодных условиях обращайтесь в Центр обмена информацией по энергоэффективности и возобновляемым источникам энергии (EREC).

Замена оконных рам

Тип и качество оконной рамы обычно влияют на характеристики проникновения воздуха в воздух и потери тепла. Доступно много оконных рам, все с различной степенью энергоэффективности. Некоторые из наиболее распространенных оконных рам — это фиксированные панели, створки, двойные и одинарные подвески, горизонтальное скольжение, бункер и тент.

При правильной установке окна с фиксированными стеклами являются воздухонепроницаемыми и недорогими и могут быть спроектированы на заказ для широкого спектра применений. Но, поскольку они не могут быть открыты, окна с фиксированными стеклами не подходят в местах, где требуется вентиляция.

Оконные, тентовые и бункерные окна с компрессионными уплотнениями являются умеренно воздухонепроницаемыми и обеспечивают хорошую вентиляцию при открытии. Окна створки открываются сбоку с помощью ручек. Тентовые окна похожи на створчатые, за исключением того, что их петли расположены на верхних частях окон, а не по бокам. Окна бункера представляют собой перевернутые варианты окон навеса с петлями, расположенными внизу. Окна с компрессионными уплотнениями обеспечивают примерно вдвое меньшую утечку воздуха, чем двойные и горизонтальные раздвижные окна со скользящими уплотнениями.

Двойные окна имеют верхнюю и нижнюю створки (раздвижные секции окна) и их можно открыть, потянув за нижнюю створку или потянув за верхнюю створку. Хотя они являются одними из самых популярных типов окон, двойные окна могут быть неэффективными, потому что они часто протекают. Одиночные подвесные окна несколько лучше, потому что движется только одна створка. Горизонтальные раздвижные окна похожи на двойные подвесные окна, за исключением того, что створки расположены на левом и правом краях, а не на верхах и низах. Горизонтальные раздвижные окна открываются сбоку и особенно подходят для помещений, где требуется длинный узкий вид. Эти окна, однако, обычно обеспечивают минимальную вентиляцию и, как окна с двойным подвешиванием, могут быть довольно протекающими.

Уменьшение тепловых потерь и конденсации

Производители обычно представляют энергоэффективность окон в виде их U-значений (теплопроводность) или их R-значений (сопротивление тепловому потоку). Если значение R окна высокое, оно будет терять меньше тепла, чем окно с более низким значением R. И наоборот, если значение U окна низкое, оно будет терять меньше тепла, чем окно с более высоким значением U. Другими словами, U-значения являются обратными значениями R-значений (U-значение = 1 / R-значение). Большинство производителей окон используют R-значения при оценке своих окон.

Обычно значения R окна варьируются от 0,9 до 3,0 (значения U варьируются от 1,1 до 0,3), но также существуют некоторые высокоэнергоэффективные исключения. При сравнении разных окон вы должны убедиться, что все значения U или R, указанные производителями: (1) основаны на действующих стандартах, установленных Американским обществом инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха (ASHRAE), (2) рассчитываются для всего окна, включая раму, а не только для центра стекла, и (3) представляют одинаковый размер и стиль окна.

Следующие пять факторов влияют на R-значение окна.

Тип остекления материала (например, стекло, пластик, обработанное стекло) Количество слоев стекла Размер воздушного пространства между слоями стекла Тепловое сопротивление или проводимость материалов каркаса и распорки «Герметичность» установки (т. Е. Утечки воздуха — см. Предыдущее обсуждение).

Типы остекления

Традиционно, прозрачное стекло было основным материалом, доступным для оконных стекол в домах. Однако в последние годы рынок остекления — или резки и установки оконных стекол в рамы — значительно изменился. В настоящее время доступно несколько типов специальных остеклений, которые могут помочь контролировать потери тепла и конденсацию.

Стекло с низким коэффициентом излучения (low-e) — имеет специальное поверхностное покрытие для уменьшения теплоотдачи через окно. Эти покрытия отражают от 40 до 70 процентов тепла, которое обычно передается через прозрачное стекло, в то же время позволяя проходить всему количеству света.

Теплопоглощающее стекло — содержит специальные оттенки, которые позволяют ему поглощать до 45 процентов поступающей солнечной энергии, уменьшая прирост тепла. Однако часть поглощенного тепла проходит через окно за счет проводимости и переизлучения.

Отражающее стекло — было покрыто отражающей пленкой и полезно для контроля солнечного тепла летом. Это также уменьшает прохождение света в течение всего года, и, как и поглощающее тепло стекло, уменьшает пропускание солнечного света.

Пластиковые материалы для остекления — Лакрил, поликарбонат, полиэстер, поливинилфторид и полиэтилен также широко доступны. Пластмасса может быть прочнее, легче, дешевле и легче режется, чем стекло. Некоторые пластмассы также имеют более высокий коэффициент пропускания солнечного света, чем стекло. Тем не менее, пластмассы, как правило, менее долговечны и более подвержены влиянию погоды, чем стекло.

Штормовые окна

Может увеличить эффективность окон с одним стеклом, наименее энергоэффективный тип остекления. Простейшим типом штормового окна является пластиковая пленка, приклеенная к внутренней части оконной рамы.  Хотя пластиковые пленки легко устанавливаются и снимаются, они легко повреждаются и могут ухудшить видимость. Жесткие или полужесткие пластиковые листы, такие как плексиглас, акрил, поликарбонат или армированный волокнами полиэстер, могут быть прикреплены непосредственно к оконной раме или установлены в каналах вокруг рамы, как правило, снаружи здания. Эти более прочные материалы также доступны в наборах.

Слои стекла и воздушного пространства

Стандартное стекло с одним стеклом имеет  небольшую изоляционную ценность (приблизительно R-1). Он обеспечивает только тонкий барьер снаружи и может объяснить значительную потерю тепла и усиление. Традиционно, подход к повышению энергоэффективности окна состоял в том, чтобы увеличить количество стеклянных панелей в устройстве, потому что несколько слоев стекла увеличивают способность окна противостоять тепловому потоку.

Окна с двойным или тройным стеклом имеют изолирующее пространство, заполненное воздухом или газом, между каждым стеклом. Каждый слой стекла и воздушные пространства противостоят тепловому потоку. Ширина воздушных пространств между стеклами важна, поскольку слишком широкие (более 5/8 дюйма или 1,6 сантиметра) или слишком узкие (менее 1/2 дюйма или 1,3 сантиметра) воздушные пространства имеют более низкие значения R ( т. е. они допускают слишком большую теплопередачу). Современные многосекционные окна теперь производятся с использованием инертных газов (аргон или криптон) в пространствах между стеклами, потому что эти газы передают меньше тепла, чем воздух.

Многопанельные окна значительно дороже, чем однопанельные, и ограничивают возможности обрамления из-за их увеличенного веса.

Материалы рамы и распорки

Оконные рамы доступны из различных материалов, включая алюминий, дерево, винил и стекловолокно. Рамы могут быть в основном состоят из одного материала или они могут представлять собой комбинацию различных материалов, таких как дерево, облицованное винилом или дерево с алюминиевой обкладкой. Каждый материал рамы имеет свои преимущества и недостатки.

Алюминиевые рамы — проводят тепло и поэтому быстрее теряют тепло и склонны к конденсации. Благодаря анодированию или покрытию можно избежать коррозии и электрогальванического разрушения алюминиевых рам. Кроме того, термическое сопротивление алюминиевых рам может быть значительно улучшено путем размещения непрерывных изолирующих пластиковых полос между внутренней и внешней частью рамы.

Деревянные каркасы — имеют более высокие значения R, не подвержены воздействию экстремальных температур и, как правило, не способствуют конденсации. Деревянные рамы требуют значительного ухода в виде периодической покраски или окрашивания. Если они не защищены должным образом, деревянные рамы могут вздуться, что приведет к гниению, деформации и залипанию.

Виниловые оконные рамы — которые сделаны в основном из поливинилхлорида (ПВХ), предлагают много преимуществ. Доступные в широком ассортименте стилей и форм, виниловые рамы имеют средние и высокие значения R, легко настраиваются, имеют конкурентоспособные цены и требуют очень низких эксплуатационных расходов. В то время как виниловые рамы не обладают внутренней прочностью металла или дерева, окна большего размера часто укрепляются с помощью алюминиевых или стальных арматурных стержней.

Рамы из стекловолокна — Рамы из стекловолокна относительно новы и еще не широко доступны. С некоторыми из самых высоких значений R стекловолоконные рамы отлично подходят для изоляции и не деформируются, не сжимаются, не набухают, не гниют и не подвергаются коррозии. Незащищенное стекловолокно не выдерживает погодных условий и поэтому всегда окрашивается. Некоторые стеклопластиковые рамы полые; в то время как другие заполнены изоляцией из стекловолокна.

Распорки

Распорки используются для разделения нескольких оконных стекол. Хотя металлические (обычно алюминиевые) проставки обычно устанавливаются для разделения стекла в многосекционных окнах, они проводят тепло. В холодную погоду тепловое сопротивление по краю окна ниже, чем в центре; таким образом, тепло может выходить, и по краям может образовываться конденсат. Чтобы решить эти проблемы, один производитель разработал многостеклянное окно с использованием сепаратора пены ПВХ шириной 1/8 дюйма (0,32 сантиметра), размещенного по краям рамы. Как и в других окнах с несколькими стеклами, в них используются металлические распорки для поддержки, но поскольку пенопластовый сепаратор закреплен сверху распорки между стеклами, потери тепла и конденсация снижаются. Несколько производителей окон теперь используют сэндвич-пенные сепараторы, нейлоновые прокладки и изоляционные материалы, такие как полистирол и минеральная вата, между стеклами внутри окон.

Дополнительные параметры для уменьшения потерь тепла и усиления через Windows

Подвижная изоляция, такая как изолирующие шторы, жалюзи и шторы, может быть применена на внутренней части окон, чтобы уменьшить потери тепла зимой и прирост тепла летом. Затеняющие устройства, такие как навесы, наружные жалюзи или экраны, могут использоваться для уменьшения нежелательного тепловыделения летом.

В большинстве случаев такая обработка окон является более рентабельной, чем замена окон с низким энергопотреблением, и ее следует рассмотреть в первую очередь. Дополнительную информацию об обработке окон можно получить в EREC.

Заключение

Снижение потерь тепла или прироста в домах часто включает либо улучшение существующих окон, либо их замену. Недорогие варианты, доступные для улучшения, — это чеканка, защита от атмосферных воздействий, модификация оконных пленок и обработка окон. Замена окон повлечет за собой покупку новых материалов, которые должны соответствовать определенным стандартам энергоэффективности.

Различные комбинации стиля рамы, материала рамы и остекления могут дать очень разные результаты при взвешивании энергоэффективности и стоимости. Например, окно с неподвижным стеклом является наиболее герметичным и наименее дорогим; окно с деревянной рамой, вероятно, будет иметь меньшую теплопроводность, чем окно с алюминиевой рамой; оконные блоки с двойным остеклением и низким стеклом столь же эффективны, как необработанные окна с тремя стеклами, но стоят и весят меньше.

Ни одно окно не подходит для каждого приложения. Доступно много типов окон и оконных пленок, которые служат различным целям. Кроме того, вы можете обнаружить, что вам нужны два типа окон для вашего дома из-за направлений, с которыми сталкиваются ваши окна, и вашего местного климата. Чтобы сделать разумные покупки, сначала изучите ваши потребности в отоплении и охлаждении и определите приоритеты желаемых функций, таких как дневное освещение, солнечное отопление, затенение, вентиляция и эстетическая ценность.

 

Оставьте комментарий