Теплоизоляция окна, сопротивление теплопередаче стеклопакетов

Главная \ Полезное \ Причина образования конденсата \ Теплоизоляция окна, сопротивление теплопередаче стеклопакетов

Теплоизоляция окон, а говоря правильнее, сопротивление теплопередаче окон ПВХ, в первую очередь, зависит от характеристик стеклопакета. Чем большей теплоизоляцией обладает стеклопакет, тем большей теплоизоляцией будет обладать оконный или дверной блок. 

В государственных стандартах, все оценки теплоизолирующих свойств окон определялись величинной сопротивления стеклопакета теплопередаче — приведенное сопротивление теплопередаче стеклопакета. Ниже приведена выдержка из ГОСТ 30674-99 «БЛОКИ ОКОННЫЕ ИЗ ПОЛИВИНИЛХЛОРИДНЫХ ПРОФИЛЕЙ. ТЕХНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ», которая позволяет сделать вывод о различиях в сопротивляемости окон холоду при различных стеклопакетах. Измерения по теплоизоляции проводились для оконных блоков с отношением площади остекления к площади изделия, равным 0,7, и средней толщиной комбинации профилей 58-62 мм.  

Ro (м2 °C/Вт) — сопротивление теплопередаче — величина, принятая в России для оценки теплозащитных характеристик материалов или конструкций

Стеклопакет
Значение показателя, 
Ro (м2 °C/Вт)

4M1 -16-4M1                                           0,35
                     
4M1 -16Ar-4M1                                       0,37

4M1 -8-4M1 -8-4M1                               0,49

4M1 -10-4M1 -10-4M1                           0,51

4M1 -12-4M1 -12-4M1                           0,53

4M1 -10Ar-4M1 -10Ar-4M1                   0,54

4M1 -16-К4                                             0,54

4M1 -12Ar-4M1 -12Ar-4M1                   0,56

4M1 -8-4M1 -8-К4                                  0,57

4M1 -16-И4                                              0,58

4M1 -16Ar-К4                                          0,59

4M1 -12-4M1 -12-К4                               0,61

4M1 -8-4M1 -8-И4                                   0,61

4M1 -16Ar-И4                                          0,63

4M1 -8Ar-4M1 -8Ar-К4                           0,63

4M1 -8Ar-4M1 -8Ar-И4                           0,65

4M1 -12-4M1 -12-И4                               0,66

4M1 -12Ar-4M1 -12Ar-К4                       0,67

4M1 -12Ar-4M1 -12Ar-И4                       0,72

Особые обозначения в таблице:
М1 — листовое стекло марки М1
4М1 — листовое стекло марки М1 толщиной 4 мм
К4 — листовое стекло 4 мм с энергосберегающим К-покрытием (устар. )
И4 — листовое стекло 4 мм с энергосберегающим И-покрытием
-10- — толщина воздушной камеры в мм, заполнена воздухом
-10Ar- — толщина воздушной камеры 10мм, заполнена аргоном

Приведенное сопротивление теплопередаче — Roпр (м2 °C/Вт) используется для общей оценки всей светопрозрачной конструкции (окна) . Чем больше этот показатель, тем меньше теплопередача через конструкцию. Roтр — требуемые значения коэффициента сопротивления теплопередаче для каждого региона нашей страны определяется в соответствии с продолжительностью отопительного периода. Для жилых зданий в гг. Калининград, С-Петербург, Москва, Иркутск эта величина составляет соответственно 0,40; 0,48; 0,55; 0,65 

Сопротивление теплопередаче – важная характеристика окна

Epsilon

15.11.21

Высокая теплопроводность окон – основная причина ощутимого увеличения расходов на обогрев помещений и возникновения проблем с поддержанием комфортной температуры в сильные морозы. На показатели энергоэффективности установленного металлопластикового окна влияют такие составляющие как: ПВХ-профиль, стеклопакет и монтаж с соблюдением всех технических условий согласно ДСТУ.

Главный документ в Украине, регламентирующий требования к энергоэффективности окон, это ДБН В.2.6 — 31:2016 «Тепловая изоляция зданий», последнее обновление которого вступило в действие в 2017 году.

Основная цель этого документа – простимулировать строителей и население активнее внедрять энергоэффективные технологии. В свою очередь это приводит к увеличению материальных затрат на покупку энергоэффективных конструкций, однако в дальнейшем владельцы квартир или домов получат возможность сэкономить на коммунальных платежах и быстро вернуть потраченные средства. Чтобы покупка оказалась максимально выгодной, необходимо еще на этапе заказа правильно рассчитать коэффициент сопротивления теплопередаче окон.

От чего зависят тепловые потери в доме.

Снижение температуры в помещениях провоцируют разные причины. Утечки тепла в большей или меньшей степени происходят через стены, потолок, вентиляцию, пол. Это непрерывный и неизбежный физический процесс теплообмена. Однако от 10 до 20% теплопотерь происходит через оконные проемы. Если в холодный день приложить руку к однокамерному стеклопакету с обычным стеклом, можно почувствовать холод, так как чем ниже температура поверхности стекла, тем выше теплопроводность металлопластиковых окон и более интенсивный процесс энергообмена между улицей и помещениями.

Стеклопакет – основа энергосбережения металлопластиковой конструкции, ведь он занимает 80-90% площади окна, а значит именно от качеств зависит технические характеристики всего окна и количество потерянного тепла из помещения.

Исходя из этого, перед заказом металлопластиковых окон стоит задуматься о повышении энергосберегающих свойств стеклопакета. Это можно сделать за счет использования современных решений конструкции стеклопакета:

⦁ Одно из первых решений – увеличение толщины стеклопакетов за счет количества камер. Двухкамерные стеклопакеты более энергоэффективны за счет формирования двух независимых теплоизоляционных слоев (камер) а также толщины воздушной прослойки.⦁ Снижение теплопроводности стеклопакета можно добиться при использовании энергосберегающего и мультифункционального стекла. Оно имеет двойной эффект: зимой не пропускает тепло наружу, а летом защищает комнату от нагрева воздуха. Таким образом, экономия присутствует круглогодично.
⦁ Также следует рассмотреть варианты заполнения камер стеклопакета: воздух или аргон. При заполнении камер аргоном эффективность энергосбережения растет.
⦁ Еще одним из элементов стеклопакета, влияющего на его теплоизолирующие свойства, является дистанционная рамка (алюминиевая или «теплая»), которую легко увидеть в любом пластиковом окне по контуру стеклопакета.

Показатель коэффициента сопротивления теплопередаче окна из профильной  системы Epsilon Optima с разными типами стеклопакетов:

Преимущества стеклопакета с аргоном от ТМ EPSILON:

·         благодаря аргону сохраняется дополнительно к 10-12% тепловой энергий по сравнению со стеклопакетом без аргона, снижаются затраты на отопление помещений

·         повышается температура в приоконной зоне и уменьшается возможность образования конденсата на стекле

·         абсолютно безопасен

·         МАКСИМАЛЬНАЯ теплоизоляция

·         меньше приходится пользоваться кондиционером, уменьшаются затраты на электричество

·         производство стеклопакетов и заполнение аргоном происходит на современной автоматизированной линии Lisec (Австрия)

TM EPSILON  РЕКОМЕНДУЕТ ОКОННЫЕ КОНСТРУКЦИИ ИЗ ШЕСТИКАМЕРНОЙ ПРОФИЛЬНОЙ СИСТЕМЫ EPSILON OPTIMA С ДВУХКАМЕРНЫМ СТЕКЛОПАКЕТОМ ТОЛЩИНОМ 44 ММ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕГО ИЛИ МУЛЬТИФУНКЦИОНАЛЬНОГО СТЕКЛА, ТЕПЛОЙ ДИСТАНЦИОННОЙ РАМКОЙ CHROMATECH ULTRA И КАМЕРАМИ ЗАПОЛНЕНЫМИ АРГОНОМ.

Калькулятор коэффициента теплопередачи

Этот калькулятор коэффициента теплопередачи поможет вам определить общий коэффициент теплопередачи или коэффициент пленки . Этот параметр жизненно важен для большинства расчетов теплопередачи и изоляции , особенно для стен зданий. Например, если проектировщик хочет уменьшить теплопередачу через стену здания или теплообменник, он добавляет несколько слоев изоляции .

Этот инструмент использует уравнение коэффициента теплопередачи, предоставляя вам возможность добавить до 10 слоев к вашей стене и возвращая тепловое сопротивление и общий коэффициент теплопередачи для многослойной конструкции.

Теплопередача путем теплопроводности и конвекции в стене.

Коэффициент теплопередачи зависит от толщины стенки, теплопроводности и площади контакта стенки . Инструмент учитывает свободную конвекцию по обеим сторонам стены при выполнении расчетов. Различные типы конвекции и геометрии потока также существуют с использованием числа Нуссельта. Читайте дальше, чтобы понять, что такое коэффициент теплопередачи и как использовать формулу коэффициента теплопередачи.

🙋 Если вы не уверены в , что такое теплопроводность или как ее рассчитать, вы можете посмотреть калькулятор теплопроводности Omni, чтобы узнать больше по этой теме!

Общий коэффициент теплопередачи — понятие термического сопротивления

Что такое коэффициент теплопередачи? — Это показатель того, насколько хорошо стена или конструкция проводит тепло . Другими словами, отношение теплопередачи через единицу площади к перепаду температур 9\text{th}n-й слой; и

Знаете ли вы?
ниже значение коэффициента теплопередачи, лучше изоляция , обеспечиваемая конструкцией, и наоборот.

Понятие теплового сопротивления — Это сопротивление материала тепловому потоку или проводимости . Другими словами, термическое сопротивление – это отношение разницы температур и количества тепла, проходящего через среду. Он аналогичен закону Ома:

I=V1−V2Re\quad I = \frac{V_1 — V_2}{R_e}I=Re​V1​−V2​​

где:

• III – Текущий ;
• V1-V2V_1 — V_2V1​-V2​ – Разность напряжений ; и
• ReR_eRe​ – Сопротивление .

Здесь ток – это скорость теплопередачи, QQQ, разность напряжений – это разность температур, T1−T2T_1 – T_2T1−T2​ . Электрическое сопротивление соответствует тепловому сопротивлению RtR_tRt​ (проверьте калькулятор закона Ома). Таким образом, уравнение теплового сопротивления принимает вид или °C/Вт . Вы также можете связать тепловое сопротивление с общим коэффициентом теплопередачи следующим образом:

Rt=1Ut=Lk\quad R_t = \frac{1}{U_t} = \frac{L}{k}Rt​=Ut​1​= kL​

Для нескольких слоев, уложенных один за другим, уравнение термического сопротивления: 9{n} \frac{L_i}{k_i}Rt​=A1​i=1∑n​ki​Li​​

Понятие термического сопротивления при передаче тепла через стены.

Вышеприведенный случай относится только к -проводимости -только. Однако когда внутренние и внешние поверхности стен подвергаются воздействию воздуха или любых других жидкостей, необходимо учитывать еще один фактор. В этом случае коэффициент конвективной теплопередачи hhh используется для определения конвективного сопротивления среды. Так что:

Rconv=1hA\quad R_\text{conv} = \frac{1}{hA}Rconv​=hA1​ 92) БТЕ/(ч⋅∘F⋅фут2).

💡 Если вы хотите узнать больше о расчетах теплопередачи, применяемых к теплообменникам, посетите калькулятор LMTD или калькулятор эффективности NTU.

Как рассчитать коэффициент теплопередачи или коэффициент пленки

Калькулятор имеет два режима :

1. Только теплопроводность; и
2. Проводка с конвекцией с обеих сторон.

В дополнение к этому, он начинается с одного слоя материала, на который можно накладывать или удалять слои с помощью добавить или удалить кнопку.

Чтобы найти общий коэффициент теплопередачи и термическое сопротивление:

1. Выберите режим теплопередачи , скажем, только теплопроводность .
2. Введите область контакта, AAA.
3. Вставьте начальную толщину стены, L0L_0L0​.
4. Введите теплопроводность материала стены, k0k_0k0​.
5. Добавьте больше слоев, используя Добавьте кнопку , когда вам удобно.
6. Повторите шаги 3 и 4 для всех слоев.
7. Калькулятор дает тепловое сопротивление и общий коэффициент теплопередачи согласно конфигурации.

Составные стены
Этот инструмент можно использовать для определения коэффициента теплопередачи и термического сопротивления конструкции путем укладки до 11 слоев.

Пример: Использование калькулятора коэффициента теплопередачи 92\cdot\text{K}ho​=40 Вт/м2⋅K;

Теплопроводность стекла, kglass=0,78 Вт/м⋅Kk_{стекло} = 0,78 \text{ Вт/м}\cdot\text{K}kglass​=0,78 Вт/м⋅K.

Чтобы найти термическое сопротивление и общий коэффициент теплопередачи:

1. Выберите режим теплопередачи , проводимость и конвекцию (в обе стороны) .
2. Введите 92\cdot\text{K}hi​=10 Вт/м2⋅K.
3. Заполните детали начального слоя как L0=2 ммL_0 = 2 \text{ мм}L0​=2 мм и k0=0,78 Вт/м⋅Kk_0 = 0,78\text{ Вт/м}\cdot\text{K} k0=0,78 Вт/м⋅К.
4. Используйте кнопку Добавить , чтобы вставить 2-й слой.
5. Вставьте свойства 2-го слоя как L1=5 ммL_1 = 5 \text{ мм}L1​=5 мм и k1=0,026 Вт/м⋅Kk_1 = 0,026\text{ Вт/м}\cdot\text{K} k1​=0,026 Вт/м⋅К.
6. Используйте кнопку Добавить , чтобы вставить 3-й слой.
7. Введите свойства 3-го слоя как L2=2 ммL_2 = 2 \text{ мм}L2​=2 мм и k2=0,78 Вт/м⋅Kk_2 = 0,78\text{ Вт/м}\cdot\text{K} k2​=0,78 Вт/м⋅К. 92\cdot\text{K}ho​=40 Вт/м2⋅K.
8. Использование калькулятора теплового сопротивления:

R=1A[1hi+L0k0+L1k1+L2k2+1ho]R=11,2[110+0,0020,78+0,0050,026+0,0020,78+140]R=0,2687 °C/Вт\quad
\скриптсайз
\начать{выравнивать*}
R &= \frac{1}{A} \left [ \frac{1}{h_i} + \frac{L_0}{k_0} + \frac{L_1}{k_1}+ \frac{L_2}{k_2} + \frac{1}{h_o}\right ] \\\\
R &= \frac{1}{1,2} \Big [ \frac{1}{10} + \frac{0,002}{0,78} + \frac{0,005}{0,026}+ \frac{0,002}{0,78} \ \ &\qquad \quad+ \frac{1}{40}\Big ] \\\\
R &= 0,2687 \ \text{°C/Вт}
\end{align*}RRR​=A1​[hi​1​+k0​L0​​+k1​L1​​+k2​L2​​+ho​1​]=1. 21​[101​+0.780.002 ​+0,0260,005​+0,780,002​+401​]=0,2687 °C/Вт​ 92\кдот\текст{К}
U=R1​=0,26871​=3,722 Вт/м2⋅K

Часто задаваемые вопросы

Что такое коэффициент теплопередачи?

Это отношение теплового потока через единицу площади к разности температур . Коэффициент теплопередачи показывает, насколько хорошо конструкция проводит тепло. Если значение этой константы пропорциональности низкое, это означает, что материал является лучшим изолятором.

Как рассчитать коэффициент теплопередачи?

Для расчета коэффициента теплопередачи:

1. Разделите толщину первого слоя на теплопроводность среды.
2. Повторите предыдущий шаг для всех слоев и добавьте их вместе.
3. Найдите обратную величину конвективного теплообмена для внутренней поверхности и , прибавьте к сумме .
4. Найдите обратную величину конвективного теплообмена для внешней поверхности и , прибавьте к сумме .
5. Найдите обратную величину равнодействующей , чтобы получить коэффициент теплопередачи.

Что такое термическое сопротивление?

Это сопротивление среды потоку тепла через нее . Тепловое сопротивление также является обратной величиной общего коэффициента теплопередачи. Это желательно для материалов изоляционного типа, таких как хлопок и шерсть, но нежелательно для проводников.

Как рассчитать тепловое сопротивление?

Для расчета теплового сопротивления:

1. Разделить толщину первого слоя на теплопроводность среды.
2. Повторите предыдущий шаг для всех слоев и добавьте их вместе.
3. Найдите обратную величину конвективного теплообмена для внутренней поверхности и , прибавьте к сумме .
4. Найдите обратную величину конвективной теплопередачи для внешней поверхности и добавляют к сумме , чтобы получить тепловое сопротивление.

В качестве альтернативы можно найти обратную величину общего коэффициента теплопередачи , чтобы найти тепловое сопротивление.

Инертные газы и теплоизоляция в окнах

Современные окна должны обладать отличными эксплуатационными свойствами, особенно высокой теплоизоляцией. И инвесторы, и производители ищут решения, которые позволят добиться наилучших параметров и создать функциональную защиту от ненужных теплопотерь.

Стеклопакет (IGU) состоит из двух или более стекол, соединенных между собой проставкой и герметиком. Пространство между стеклами заполнено инертным газом — обычно аргоном или криптоном. Эти газы плотнее воздуха и уменьшают теплопередачу через стеклопакет.

Чтобы понять, как работает благородный газ, сначала нам нужно понять, как тепло проходит через окна. Различают три вида теплообмена: тепловое излучение, теплопроводность и теплоконвекция (рис. 1). В окнах с двойным остеклением, изготовленных из прозрачного стекла без покрытия, на излучение приходится около 50% теплопередачи, а на теплопроводность и конвекцию приходится около 25%. Когда на стекло наносится покрытие с низким коэффициентом теплового излучения (low-e), потери тепла за счет излучения значительно снижаются (до 98%). В результате теплопроводность и тепловая конвекция становятся гораздо более значительными. Здесь на помощь приходит благородный газ с низкой проводимостью, поскольку он улучшает изоляционные свойства.

Воздух имеет теплопроводность 0,026 Вт/(мК). Если мы заменим этот воздух газом с более низкой теплопроводностью, мы сможем замедлить потерю тепла через окна. Аргон имеет проводимость 0,018 Вт/(мК) – на 33% ниже, чем у воздуха. Более экзотический криптон имеет проводимость 0,009 Вт/(мК), что на 64% ниже, чем у воздуха. Добавление аргона в стеклопакет (без низкоэмиссионного покрытия) снижает U-фактор (скорость теплопотерь) на 10%. При использовании стекла с низкоэмиссионным покрытием аргон снижает U-фактор на 17%. Использование криптона снижает U-фактор на 25%.

Однако наилучшие результаты достигаются при сочетании преимуществ инертных газов с современными низкоэмиссионными стеклами. В этом случае теплопотери могут быть снижены на впечатляющие 70% по сравнению с традиционными решениями – значительное улучшение производительности. Помимо изоляционных свойств, инертные газы имеют и другие преимущества, например, улучшают звукоизоляционные характеристики и снижают возможность образования внутренней конденсации.

Тем не менее, для правильной работы инертных газов в окнах их концентрация должна быть не менее 85%; однако современные производственные линии обеспечивают более высокую концентрацию газа благодаря очень эффективному автоматизированному процессу заполнения газом. Важно знать, что даже идеально построенные стеклопакеты могут терять около 1% своего газа в год. Следовательно, только самые современные машины и хорошо контролируемый производственный процесс могут обеспечить высокое качество стеклопакетов, которое имеет решающее значение для наилучшей и долговечной работы окон.

При покупке окон потенциальный покупатель не может объективно оценить характеристики конечного продукта и комплектующих, используемых при его производстве.