ГЛАВА б РАЦИОНАЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ОКОН

6.1. СОВРЕМЕННЫЕ КОНСТРУКЦИИ ОКОН

Каждый человек, проектирующий или приобретающий себе жилье, хочет, чтобы в его доме было всегда тепло, уютно и светло. И чем реже светит солнце в его крае, чем короче и длиннее зима, тем больше хочется сделать окна так, чтобы каждый луч солнца смог проникнуть в комнату.

Однако очень часто эти желания неосуществимы. По сравнению со стенами теплозащитные качества окон значительно хуже. Кроме того, в зимнее время через притворы переплетов и стыки между оконной коробкой и стеной проникает холодный воздух, понижающий температуру внутри помещения и создающий зону теплового дискомфорта около окна. Из-за более низкой теплозащиты окон через 1 м их поверхности происходят теплопотери во много раз большие, чем через 1 м глухой части стены.

Несмотря на это, желание человека, находящегося в помещении, расширить свой контакт с окружающей средой остается весьма сильным. С этой целью постоянно разрабатываются новые конструкции окон, варианты возможного утепления и герметизации оконных проемов, позволяющие уменьшить теплопотери и сделать дом теплым.

Конструкция оконного блока состоит из свегопрозрачного материала — в жилых домах это обычно силикатное стекло толщиной 4—5 мм — и обрамляющих его элементов. В качестве обрамления используется чаще всего древесина, но может быть и алюминий, сталь, пластмасса, железобетон.

При установке оконных блоков, а также при утеплении существующих следует учитывать, что стекло является теплопроводным материалом [коэффициент теплопроводности 0,76 Вт/(м°С)]. Поэтому основную теплоизоляционную способность у окон выполняют воздушные прослойки: чем больше прослоек имеет окно, тем выше его теплозащитные характеристики.

В настоящее время наибольшее распространение в индивидуальном и массовом строительстве получили деревянные оконные блоки. Благодаря низкому коэффициенту теплопроводности древесины [для сосны поперек волокон = 0,14 ВТ/(м°С)], возможности придания желаемых формы и цвета, невысокой стоимости обработки дерево широко используется для изготовления типовых оконных конструкций и оконных блоков.

Наименьшими теплозащитными характеристиками обладают деревянные оконные блоки с одинарным остеклением (рис. 6.1, а). Они имеют приведенное сопротивление теплопередаче 0,18 м "С/Вт и могут быть использованы в районах со средней температурой наиболее холодной пятидневки — 7°С. В средней полосе возможно устраивать одинарное остекление в домах, предназначенных для жилья в летнее время. В этом случае на зимний период следует вставлять дополнительный переплет.

Деревянный оконный блок с двойным остеклением в спаренных переплетах (рис. 6.1, б) благодаря воздушной прослойке имеет более высокие теплозапщтные качества — приведенное сопротивление теплопередаче составляет 0,39 м2°С/Вт.

Наряду со спаренными переплетами деревянные оконные блоки с двойным остеклением в раздельных переплетах (рис. 6.1, в) являются той конструкцией, которая используется чаще всего для заполнения световых проемов. Оконные блок с раздельным остеклением имеет лучшую теплозащиту — приведенное сопротивление теплопередаче составляет 0,42 м2.оС/Вт, однако он требует большего расхода древесины (приблизительно на 20%).

Высокими теплозащитными характеристиками обладают деревянные оконные блоки с тройным остеклением в раздельно-спаренных переплетах (рис. 6.1, г). Их теплоизолирующая способность — приведенное сопротивление теплопередаче 0,55 м^°С/Вт —

Рис. 6.1. Различные конструкции деревянных оконных блоков, применяемых в домах

а — с одинарным остеклением; б — с двойным остеклением в спаренных переплетах; в — с двойным остеклением в раздельных переплетах; г — с тройным остеклением в раздельно спаренных переплетах; д — с четверным остеклением; 1 — остекление; 2 — оконный переплет; 3 — оконная коробка; 4 — подоконная доска; 5 — стена

приблизительно соответствует кирпичной стене из обыкновенного глиняного кирпича на цементно-песчаном растворе толщиной 0,38 м. В связи с этим их применяют в северных районах при перепаде между температурой внутреннего воздуха и температурой наиболее холодной пятидневки более — 49°С — в Архангельской, Вологодской областях, Карелии, Бурятии и других районах.

Деревянные оконные блоки с четверным остеклением являются очень хорошей теплоизоляционной конструкцией (сопротивление теплопередаче 0,66 м2.оС/Вт). Однако из-за большой массы и стоимости они еще не имеют столь

б)

шшшт.

Рис. 6.2. Деревоалюминиевый оконный блок с полной наружной облицовкой линейными элементами из алюминия

а — вертикальный разрез; 6 — горизонтальный разрез; I — остекление; 2 — деревянный переплет; 3 — деревянная оконная коробка; 4 — алюминиевая

облицовка;

широкого применения, как рассмотренные выше конструкции.

Оконные блоки постоянно подвергаются всевозможным атмосферным воздействиям: дождю, снегу, солнечной радиации. Для увеличения срока службы блоков разработана конструкция деревянного оконного блока с облицовкой наружного переплета алюминиевым профилем (рис. 6.2) или с выполнением наружного переплета из алюминия.

Рациональным заполнением световых проемов являются стеклопакеты. Стеклопакеты состоят из двух или нескольких стекол, разделенных воздушными прослойками и герметично соединенных по контуру (рис. 6.3). В зависимости от соединения стекол стеклопакеты могут быть клееными, паяными или сварными. В настоящее время

Рис. 6.3. Использование стеклопа-кета для остекления

/ — остекление; 2 — переплет; 3 — герметичная воздушная прослойка; 4 — распорный профиль; 5 — материал, впитывающий влагу из воздуха прослойки

наиболее широкое применение получили клеевые стеклопакеты как наиболее индустриальные, экономичные и долговечные.

Целесообразность применения стеклопакетов в качестве заполнений световых проемов определяется наличием герметичной воздушной прослойки, заполненной обезвоженным воздухом. Стеклопакеты обладают высокими теплоизоляционными свойствами. Благодаря герметичности в воздушную прослойку не попадает влага, пыль, не ухудшается освещенность помещений. Толщина воздушных прослоек принимается 12—20 мм. Она фиксируется распорными рамками из глубокого алюминиевого профиля. Температурные зазоры между стеклом и переплетом заполняют нетвердеющими мастиками. Приведенное сопротивление теплопередаче двухслойных стеклопакетов в деревянных переплетах 0,36 м С/Вт, а конструкции из двухслойного стеклопакета и одинарного остекления в раздельных деревянных переплетах — 0,53 м^^С/Вт.

Высокой теплозащитой обладает конструкция оконного блока, состоящая из двух стеклопакетов. Его приведенное сопротивление составляет 0,67 м "С/Вт, что соответствует теплозащитной способности стены толщиной 38 см из обыкновенного глиняного кирпича на цементно-песчаном растворе.

Перспективным направлением остекления оконных проемов является применение специальных строительных сте-

кол, позволяющих снизить теплопотери и повысить температуру на внутренней поверхности остекления в зимнее время.

В качестве солнцезащитного остекления применяют теплопоглощающие, теплоотражающие и нейтрально окрашенные стекла. При воздействии солнечной радиации на теплопоглощающие стекла происходит их сильный нагрев и термические деформации, отличающиеся от деформаций обычных строительных стекол. В связи с этим при заполнении световых проемов необходимо устраивать дополнительные компенсирующие прокладки. Из-за сильного нагрева самого стекла (его температура может превышать температуру окружающей среды на 20—40°С) его следует устанавливать только в наружном ряду при двойном остеклении. При этом в качестве внутреннего стекла целесообразно использовать теплоотражающее стекло. Такой вид остекления (теплопоглощающее и теплоотражающее стекла) весьма эффективен, так как в этом случае уменьшаются теплопотери в зимнее время и повышается температура на внутренней поверхности остекления.

Теплопоглощающие стекла выпускают двух видов — с пленочным покрытием и окрашенные в массе. В первом случае стекла приобретают свойства теплопоглощения за счет нанесения на их поверхность тонкой пленки из окисно-металлического покрытия электрохимической обработкой или распылением. Для заполнений оконных переплетов используют теплопоглощение стекла с окисно-оло-вянно-сурьмяным покрытием, покрытием из оксидов свинца и меди.

Теплопоглощающие стекла, окрашенные в массе, представляют собой обширную группу стекол, теплопоглоп^а-ющие свойства которых появляются в результате введения в состав стекломассы оксидов железа, меди, цинка. Теплопоглощающие стекла обладают селективным пропусканием: они хорошо пропускают видимую часть спектра и слабо инфракрасную часть спектра.

Теплоотражающие стекла получают в результате нанесения на поверхность стекла тонких пленок из металлов и оксидов металлов распылением, химическим осаждением, электрохимической обработкой или термическим разложением. Отечественной промышленностью выпускаются стекла с теплоотражающими покрытиями из золота, сереб-