Потери тепла через окна — разбираемся в теме

Желание сохранить тепло и уют в доме вполне естественно, но увы, любой владелец коттеджа сталкивается с тем, что холод стремится проникнуть в дом любыми способами и часто одерживает победу над изоляцией. Как показывает практика и наблюдения, основная часть теплопотерь – до 40% от всего из объема приходится на окна. Попытаться справиться с ними и минимизировать — вопрос чести для любого строителя. К счастью, сегодня из обихода ушли деревянные рамы, несовершенные, неудобные и пропускающие тепло везде, где это только возможно, но и пластиковые стеклопакеты неидеальны, потери через них, хоть и не в том объеме, но происходят.

Потери тепла через окна можно подразделить на два вида – первый, это естественные потери, в основном, за счет теплового излучения и других физических процессов, и второй, являющийся результатом нарушения технологии или отсутствия должного обслуживания и ухода. Справедливости ради стоит заметить, что минимизировать можно и те, и те потери, надо лишь обнаружить их и проанализировать.

Потери тепла естественные

Стекло, как и любой другой материал, обладает определенной теплопроводностью, и при разнице температур снаружи и в помещении это свойство проявляет себя в полной мере. Можно идеально изолировать стыки, постоянно менять уплотнители и регулировать фурнитуру, но от потерь тепла через стекло не уйти. Даже заполнение пространства между стекол инертным газом спасает положение лишь частично – через несколько лет эксплуатации он через микротрещины улетучивается в атмосферу и на смену ему приходит обычный воздух. Стекло нагревается и отдает свое тепло туда, где температура ниже – этот закон физики отменить невозможно.

 Однако, и здесь есть выход если не исключить теплообмен, то хотя бы сделать его менее интенсивным. Современные технологии, которые сегодня использует строительство домов из дерева, предусматривают использование энергоэффективных стеклопакетов, поверхность стекла в них обработана специальным покрытием — слоем низкоэмиссионного напыления. Прозрачность и эстетичность окна сохраняют, а вот тепло уходит на 50% менее интенсивно. Подобным образом ведет себя такое стекло и в жаркую погоду, с его помощью дом не перегревается под воздействием солнечных лучей что также является большим плюсом.

Еще один путь потери тепла даже при качественно выполненном монтаже – так называемые мостики холода. Они находятся в металлических частых конструкции там, где она имеет выход на обе стороны окна. Сегодня этот недостаток научились нейтрализовать – в арсенале строителей появились стеклопакеты с тепловым разрывом, или специальными полимерными вставками, исключающим утечку тепла таким путем.

Потери тепла при дефектах конструкции

Сюда относятся, в первую очередь, утечки теплого воздуха через разрушенные от времени или по причине внешних воздействий уплотнители. К сожалению, многие забывают. Что через определенное время их нужно полностью заменять, упускают этот момент, а впоследствии сталкиваются со сквозняками и холодом от рам. Устранить проблему элементарно, нужно просто вызвать мастера, но лучше буде, если производить данные работы в профилактическом порядке.

Еще один неестественный путь утечки тепла – через плохо заделанные зазоры по периметру. УК сожалению, обнаружить их летом редко удается, а вот зимой они дают о себе знать мощными потоками холодного воздуха. По налету инея снаружи их и можно выявить, и утеплить хотя бы временно, отложив до весны проведение капитальных работ.

Потери тепла через окна не могут быть полностью устранены, но сократить их можно и нужно, тем более, что это не требует титанических усилий и огромных затрат, а результат проявляется не только в комфортном микроклимате дома, но и в сокращении счетов на обогрев дома.

Как уменьшить теплопотери через окна?

Основная утечка теплого воздуха из дома происходит сквозь ограждающие конструкции. Именно сквозь эти элементы здание теряет до 40% тепла. Поэтому при планировании мероприятий по повышению энергоэффективности любого строения большое внимание уделяется оконным конструкциям. В этой статье мы рассмотрим, как снизить теплопотери через окна в квартире доступным способом.

Реализация такого плана, улучшение качества оконных конструкций повышает эффективность обогрева помещения, снижает потребление энергоресурсов и затраты на их оплату.

Как показывает практика, сквозь окна может уходить до 10% тепла. Утечка тепла из помещения посредством оконных конструкций происходит по нескольким направлениям:

• сквозь блок и элементы переплета;
• за счет теплопроводности воздушных масс и конвекции между стеклами;
• вследствие теплового излучения.

Величина тепловых потерь непосредственно зависит от типа и особенностей конструкции окна, качества ПВХ, других используемых материалов, фурнитуры, правильности монтажа. Поэтому бороться с таким явлением следует с учетом основных каналов утечки тепловых потоков.

Как уменьшить теплопотери окна?

В энергетическом балансе любого здания светопрозрачные элементы играют далеко не последнюю роль. Поэтому повышение их энергоэффективности является частью комплекса мероприятий по энергосбережению.

Чем больше площадь проема, тем больше тепла может уйти сквозь него. Это следует помнить при выборе размера металлопластиковой конструкции. Чтобы обеспечить оптимальный режим естественного освещения, площадь остекленных поверхностей должна составлять примерно 10% от площади комнаты. При этом оптимальная ширина окна равняется 55% от ширины помещения.

Если же в доме предусмотрено панорамное остекление, то поверхность стекла можно покрыть специальным составом, который пропускает солнечный свет и препятствует утечке тепловой энергии.

Как показала практика, увеличение воздушного слоя между стеклами не приносит желаемого результата. Намного эффективней с задачей теплосбережения справляется многослойный стеклопакет. При этом вполне достаточно расстояния между стеклами в 1,6 см. Для улучшения теплосберегающих характеристик из пространства между стеклами откачивают воздух и закачивают в камеры аргон, ксенон или газовую смесь.

Если постройка дома только планируется, то в проекте необходимо продумать расположение окон. Это связано с тем, что стекло обладает односторонней проводимостью, т.е. снаружи поступает больше тепла, чем может выйти изнутри. Поэтому в некоторых комнатах зимой может быть тепло и без активного обогрева, а летом – в них будет слишком жарко. И в таком случае останется только использовать специальные защитные пленки или жалюзи.

Также большое значение имеет и качество уплотнителей, исправность фурнитуры. При выявлении неплотного прилегания или в случае поломки подъемных механизмов, петель, фиксаторов, их необходимо заменить на новые комплектующие.

Предотвращение потерь энергии в окнах | MIT News

В стремлении сделать здания более энергоэффективными окна представляют особенно сложную проблему. По данным Министерства энергетики США, тепло, которое либо уходит, либо попадает в окна, составляет примерно 30 процентов энергии, используемой для обогрева и охлаждения зданий. Исследователи разрабатывают различные оконные технологии, которые могли бы предотвратить эту огромную потерю энергии.

«Выбор окон в здании напрямую влияет на потребление энергии», — говорит Николас Фанг, профессор машиностроения. «Нам нужен эффективный способ блокировки солнечного излучения».

Fang является частью большого сотрудничества, которое работает вместе над разработкой интеллектуальных адаптивных систем управления и мониторинга для зданий. Исследовательской группе, в которую входят исследователи из Гонконгского университета науки и технологий и Леона Гликсмана, профессора строительных технологий и машиностроения в Массачусетском технологическом институте, была поставлена ​​задача помочь Гонконгу в достижении его амбициозной цели по сокращению выбросов углерода на 40 процентов к 2025 году.

«Наша идея состоит в том, чтобы адаптировать новые датчики и умные окна, чтобы помочь достичь энергоэффективности и улучшить температурный комфорт для людей внутри зданий», — объясняет Фанг.

Его вклад — разработка «умного» материала, который можно поместить на окно в виде пленки, препятствующей проникновению тепла. Пленка остается прозрачной, когда температура поверхности ниже 32 градусов Цельсия, но становится молочной, когда она превышает 32 градуса Цельсия. Это изменение внешнего вида связано с термохромными микрочастицами, которые меняют фазы в ответ на нагревание. Молочный вид умного окна может блокировать до 70 процентов солнечного излучения, проходящего через окно, что приводит к снижению охлаждающей нагрузки на 30 процентов.

В дополнение к этому термохромному материалу команда Фанга надеется встроить в окна датчики, которые отслеживают солнечный свет, яркость и температуру. «В целом нам нужно комплексное решение для снижения нагрузки на системы отопления, вентиляции и кондиционирования», — объясняет он.

Как и Фэнг, аспирантка Элиз Стробах работает над материалом, который мог бы значительно уменьшить количество тепла, которое либо уходит, либо проникает через окна. Она разработала высокопрозрачный аэрогель из диоксида кремния, который при размещении между двумя стеклами обеспечивает на 50% более высокую теплоизоляцию, чем традиционные окна, и служит на десять лет дольше.

«За последние два года мы разработали материал, который продемонстрировал эффективность и является достаточно многообещающим, чтобы начать его коммерциализацию», — говорит Стробах, кандидат наук в Лаборатории исследования устройств Массачусетского технологического института. Чтобы помочь в этой коммерциализации, Стробах стал соучредителем стартапа AeroShield Materials.

Легче зефира, материал AeroShield на 95% состоит из воздуха. Остальной материал состоит из наночастиц кремнезема размером всего 1-2 нанометра. Эта структура блокирует все три способа потери тепла: теплопроводность, конвекцию и излучение. Когда газ оказывается в ловушке внутри небольших пустот материала, он больше не может сталкиваться и передавать энергию посредством конвекции. Тем временем наночастицы кремнезема поглощают излучение и переизлучают его обратно в том же направлении, откуда оно пришло.

«Состав материала обеспечивает действительно интенсивный температурный градиент, который удерживает тепло там, где вам нужно, независимо от того, жарко или холодно на улице», — объясняет Стробах, который вместе с соучредителем AeroShield Кайлом Уилке был назван одним из Forbes. 30 до 30 лет в энергетике. Коммерциализация этого исследования поддерживается Центром технологических инноваций Массачусетского технологического института Дешпанде.

Стробач также видит возможности для объединения технологий AeroShield с другими оконными решениями, разрабатываемыми в Массачусетском технологическом институте, включая работу Фана и исследования, проводимые Ган Ченом, профессором энергетики Карла Ричарда Содерберга, и научным сотрудником Светланой Борискиной.

«На здания приходится треть энергопотребления в США, поэтому во многих отношениях окна — это легкодоступный фрукт», — объясняет Чен.

Чен и Борискина ранее работали со Стробахом над первой итерацией материала AeroShield для их проекта разработки солнечного теплового приемника аэрогеля. Совсем недавно они разработали полимеры, которые можно использовать в окнах или фасадах зданий для улавливания или отражения тепла, независимо от цвета.

Эти полимеры частично вдохновлены витражами. «У меня оптическое образование, поэтому меня всегда привлекают визуальные аспекты применения энергии», — говорит Борискина. «Проблема в том, что когда вы вводите цвет, это влияет на любую энергетическую стратегию, которой вы пытаетесь следовать».

Используя смесь полиэтилена и растворителя, Чен и Борискина добавили различные наночастицы для придания цвета. После растяжения материал становится полупрозрачным, а его состав меняется. Ранее неорганизованные углеродные цепочки преобразуются в параллельные линии, которые лучше проводят тепло.

Хотя эти полимеры нуждаются в дальнейшей доработке для использования в прозрачных окнах, они могут быть использованы в цветных полупрозрачных окнах, которые отражают или улавливают тепло, что в конечном итоге приводит к экономии энергии. «Материал не такой прозрачный, как стекло, но полупрозрачный. Это может быть полезно для окон в местах, куда не должны попадать прямые солнечные лучи — например, в спортзалах или классах», — добавляет Борискина.

Борискина также использует эти материалы для военных целей. В рамках трехлетнего проекта, финансируемого армией США, она разрабатывает легкие небьющиеся полимерные окна индивидуального цвета. Эти окна могут обеспечивать пассивный контроль температуры и маскировку переносных укрытий и транспортных средств.

Чтобы любая из этих технологий оказала существенное влияние на потребление энергии, исследователи должны улучшить масштабируемость и доступность. «Сейчас ценовой барьер для этих технологий слишком высок — нам нужно искать более экономичные и масштабируемые версии», — добавляет Фанг.

Если исследователи добьются успеха в разработке технологичных и доступных решений, их оконные технологии могут значительно повысить эффективность зданий и привести к существенному сокращению энергопотребления зданий во всем мире.

Сколько тепла теряется через окна?

Вы когда-нибудь задумывались о том, сколько тепла теряется через окна? По данным Министерства энергетики США, около 30% тепловой энергии дома уходит прямо в окно — буквально.

Это повод для беспокойства повсюду, но особенно здесь, на северо-западе Тихого океана, где «зима» длится намного дольше трех месяцев.

Таким образом, имеет смысл обратить внимание на потери энергии. В частности, потери тепла через окна.

Окна и тепло

Многие из нас задумываются о том, сколько тепла окна пропускают в наши рабочие и жилые помещения. Когда на улице солнечно и жарко, приятно иметь солнечный свет в помещении — но не столько жару. Вот что делает тонировку окон таким превосходным решением для снижения температуры в таких случаях. Тонировка пропускает свет, но удерживает летнее тепло снаружи там, где ему и место.

И наоборот, когда на улице солнечно и холодно (по общему признанию, редкость в этих краях), приятно иметь этот солнечный свет, сохраняя при этом тепло, которое он приносит с собой в поездку. Здесь снова тонировка окон делает свое дело — позволяет теплым лучам солнца проникать в пространство ровно настолько, чтобы не перегружать комнату.

Но есть и другие факторы, влияющие на определение потерь тепла через окна. Если есть трещины или швы — либо в самих окнах, либо в раме — то вы, вероятно, теряете и теряете много тепла.

Давайте посмотрим, как лучше предотвратить эту потерю тепла.

Предотвращение потери тепла

Как мы уже писали ранее, окна являются слабым звеном, когда речь идет об энергоэффективности.

«На самом деле, — писали мы в нашем блоге «Оконная пленка с низким коэффициентом теплопроводности против сменных окон», — ваши окна могут пропускать так много тепла летом и отдавать так много тепла зимой, что ваш счета за коммунальные услуги могут быть на 30 процентов выше, чем они должны быть».

SFGate.com сообщает об оценке Университета Висконсина, показывающей, что «от 12 до 30 процентов вашего годового счета за отопление идет на компенсацию потерь тепла через окна».

Хорошие новости: Этого вида напрасной траты энергии можно избежать, правильно ухаживая за окнами. Но также важно определить, где и как уходит тепло через ваши окна, и внести изменения в эти проблемные зоны.

Решения

Даже после того, как вы, так сказать, задраили люки и сделали так, что горячий воздух не просачивается через сами окна, у вас все еще есть проблема с солнечным светом.

Рассмотрите возможность установки оконной пленки с низким коэффициентом излучения. Простые окна позволяют теплу проходить через излучение. Добавление оконной пленки с низким коэффициентом излучения (также известной как Low-E) повышает тепловую эффективность, отражая эту лучистую инфракрасную энергию от вашего дома. Это означает, что свет проникает внутрь, но тепло остается снаружи.

А как насчет обратного? Как упоминалось выше, конечно, бывают случаи, когда мы хотим, чтобы это тепло попало внутрь. Нет проблем! Low-E позаботится и об этом. №

Low-E снижает потери тепла в салоне в холодные месяцы года, помогая сохранить тепло и уют в вашем доме.