Повышение тепло и звукоизоляции оконных заполнений

Заполнения оконных проемов должны обеспечивать необходимые условия освещения, воздухообмена, теплоизоляции и звукоизоляции помещений, быть долговечными и удобными при монтаже и в эксплуатации. Кроме того, они должны способствовать повышению архитектурно-художественных качеств здания.

Оконные заполнения в промышленных зданиях занимают значительную площадь стен, поэтому, учитывая высокую стоимость оконных заполнений и значительные теплопотери в зимний период и перегрев - в летний, необходимо очень тщательно подходить к выбору конструкции оконного заполнения и площади остекления.

Опыт эксплуатации промышленных зданий показал, что основные теплопотери из зданий происходит через остекленные конструкции окон и фонарей (до 60-70%).

В последнее время значительно повышены теплотехнические требования к конструкциям оконных заполнений . Согласно действующим нормативам конструкции окон производственных зданий с сухим и нормальным режимом должны иметь сопротивление теплопередаче не менее 0,25 м² ºС/Вт.

Конструктивно оконные проемы в промышленных зданиях могут быть заполнены переплетами, панелями, стеклоблоками, профильным стеклом или комбинированно, например, переплеты и стеклопакеты.

Традиционно многие годы переплеты изготавливали из дерева и металла. В последние годы на строительном рынке представлено большое разнообразие конструкций оконных заполнений отечественного и зарубежного производства. Все более широкое применение получают переплеты из алюминиевых сплавов, поливинилхлорида (ПВХ), стеклопластика и комбинированных систем, например, сочетание дерева и алюминия или ПВХ и алюминия.

Большинство предлагаемых конструкций оконных заполнений рассчитано на применение в гражданских зданиях, тем не менее, многие предлагаемые оконные заполнения постепенно начинают использоваться в промышленных зданиях.

В настоящее время на смену старых деревянных переплетов, которые характеризовались значительной деформативностью и некачественным уплотнением притворов, пришли новые, более качественные оконные заполнения. Благодаря специальной обработке древесины снизилась деформативность конструкции окон при изменении температурно-влажностного режима эксплуатации. Деревянные оконные профили стали изготавливаться не только из массива, но и путем склеивания нескольких отдельных брусков путем шипового соединения. Готовые профили подвергают специальной пропитке, повышающей стойкость древесины по отношению к огню и гнили.

Номенклатура выпускаемых блоков включает различные конструкции заполнений: одинарные, раздельные с двойными переплетами, спаренные с двойным остеклением, раздельно-спаренные с тройным остеклением, с остеклением наружной створки и внутренним заполнением из стеклопакета (рис.4.8).

Согласно сертификатам конструкции деревянных окон с двойным остеклением имеют приведенное сопротивление теплопередаче 0,44 м²·ºС/Вт, а раздельно-спаренные с тройным остеклением - 0,64 м²·ºС/Вт.

Рис.4.8. Конструктивное решение деревянных окон

1- коробка; 2- переплеты; 3- стекло; 4- стеклопакет однокамерный; 5- водостойкий герметик или уплотняющая прокладка

Более высокие эксплуатационные и эстетические показатели имеют дерево -алюминиевые конструкции окон. Они могут иметь спаренное или раздельное решение с заполнением створок листовым стеклом или стеклом со стеклопакетами (рис.4.9).

Рис.4.9. Конструктивное решение дерево-алюминиевых окон с листовыми стеклами (а) и с листовым стеклом и стеклопакетом (б):

1- коробка; 2- внутренняя деревянная створка с остеклением; 3- наружная створка алюминиевых сплавов;4- внутренняя деревянная створка со стеклопакетом

Дерево - алюминиевые окна имеют достаточно высокие теплотехнические, светотехнические и звукоизоляционные характеристики. Так, приведенное сопротивление теплопередаче окон с двумя листовыми стеклами составляет от 0,38 до 0,50, а со стеклом и однокамерным стеклопакетом - от 0,48 до 0,56 м²·ºС/Вт. Общий коэффициент светопропускания дерево - алюминиевых окон составляет от 0,30 до 0,45, а индекс изоляции воздушного шума - от 28 до 30 дБ.

Металлические окна и панели по сравнению с деревянными более долговечны и огнестойки. На смену ранее применяемых металлических окон и панелей, выполняемых из стальных прокатных и холодногнутых профилей в настоящее время применяются стальные окна из спаренных тонкостенных труб. Область их применения достаточно широка - их можно применять в одноэтажных и многоэтажных производственных зданиях, а также во вспомогательных и административных зданиях, возводимых в районах с температурой наружного воздуха от -40 до 50 ºС (рис.4.10).

Рис.4.10. Конструкция окна из спаренных труб со стеклопакетом

1- стеновая панель; 2- слив; 3- рама; 4- переплет; 5- стеклопакет; 6- герметик; 7- мягкий притвор;

8- резиновая прокладка; 9- жесткий притвор

Конструкции таких окон позволяют в одну и ту же раму крепить различный заполнитель: стекло, стеклопакеты и жалюзийные решетки. Для повышения герметичности к притворам переплетов приклеивают уплотнитель из губчатой резины или пористого синтетического материала. С этой же целью стекла и стеклопакеты крепят к переплетам с помощью резиновых профилей.

Переплеты открывают с помощью рычажных или пневматических механизмов.

Крепление переплетов к колоннам каркаса или фахверка осуществляют через опорные столики, привариваемых к закладным деталям колонн.

Стеклопакеты с переплетами из поливинилхлорида (ПВХ) могут быть рекомендованы только для административных и бытовых помещений и в условиях сравнительно умеренного климата. Это связано со специфическими свойствами ПВХ, которые характеризуются снижением механических свойств при повышении температуры.

Наибольшее распространение в настоящее время находят многокамерные профили из ПВХ, имеющие сложную конструкцию (рис.4.11).

Наряду с многокамерной конструкцией профиля из ПВХ, возможен вариант применения и однокамерного, но в этом случае необходимо использовать специальные низкоэмиссионные стекла, отражающие тепловые излучения: k-стекло (с твердым покрытием) или i-стекло (с мягким покрытием). Применение таких стекол позволяет сохранять от 70% (k-стекло) до 90% (i-стекло) тепла.

Конструкции окон из ПВХ профилей имеют хорошую теплоизоляцию: пластик является плохим проводником тепла, а многокамерная конструкция профилей использует воздух в качестве теплоизолирующего материала. Чем больше в профиле воздушных камер, чем он шире, чем больше толщина стеклопакета установленного в нем, тем выше теплозащита окон.

Одним из важных преимуществ ПВХ профиля является устойчивость цветовой окраски. Результаты пожарных испытаний подтвердили его малую дымообразующую способность. Многокамерная система и эластичные уплотнители служат надежным заслоном на пути шума и пыли.

Особенно эффективны однокамерные стеклопакеты толщиной 27 мм при заполнении зенитных фонарей, так как по своим теплотехническим показателям удовлетворяют большинству производственных зданий, возводимых в климатических районах с расчетной температурой наружного воздуха до -30 ºС. При более низких температурах наружного воздуха необходимо применять двухкамерные стеклопакеты.

За счет применения осушителя устраняется возможность выпадения конденсата между стеклами. Стеклопакеты характеризуются достаточно высокими теплозащитными и звукоизолирующими показателями и могут применяться в производственных зданиях, где требуются особые условия по обеспечению параметров микроклимата, включая защиту от внешнего шума.

В отечественной и зарубежной практике при реконструкции промышленных зданий применяют светопрозрачные ограждения из полимерных материалов (полиэфирные стеклопластики, органическое стекло и поливинилхлорид), которые обладают высокой механической прочностью, небольшой массой и способностью окрашиваться в любой цвет. Изделия из указанных материалов используют в виде плоских и волнистых листов и полутеплых панелей.

Светопропускающая и звукоизолирующая способность оконного заполнения во многом определяется остеклением. Многие годы для остекления переплетов использовали обычное листовое силикатное стекло толщиной 2-4 мм. Такие стекла обладают достаточно высокой светопропускаемостью, но не обеспечивают другие эксплуатационные качества. Поэтому в настоящее время разработаны и находят применение светопропускающие материалы из стекла со светотеплозащитными, электропроводящими, радиозащитными, декоративными и иными видами покрытий.

Светотеплозащитные стекла подразделяются на теплопоглощающие, теплопропускающие, теплоотражающие и комбинированные.

Теплопоглощающие стекла характеризуются достаточно высоким светопропусканием, составляющим не менее 50%, и в 1,3 раза меньшим, чем для обычного стекла теплопоступлением в помещение. Однако из-за высокой поглощающей способности такие стекла заметно нагреваются и это обстоятельство необходимо учитывать, предусматривая зазоры между стеклом и элементами переплетов.

Теплоотражающие стекла представляют собой стекло с пленочным покрытием, отражающим солнечную и тепловую радиацию. Они подразделяются на рефлекторные и низкоэмиссионные стекла.

Рефлекторное стекло используют в условиях повышенной инсоляции для предотвращения перегрева помещений в летнее время и сокращения расхода электроэнергии на механическую вентиляцию и кондиционирование воздуха.

Низкоэмиссионные стекла имеют пленочное покрытие, которое отражает тепловые лучи длинноволнового диапазона и за счет этого значительно повышает сопротивление теплопередаче стекла. В стеклах такого вида пленочное покрытие выполняют на поверхности стекла, обращенной в сторону межстекольного пространства. Особенно целесообразно использовать такие стекла в качестве одного из стекол в изолирующих стеклопакетах.

Комбинированные стекла представляют собой новый вид высокоэффективного солнцезащитного остекления. За счет нанесения на теплопоглощающее стекло солнцезащитной пленки такие стекла обладают несколько пониженным светопропусканием и более повышенными солнцезащитными свойствами. Они особенно эффективны для заполнения стеклопакетов.

Помимо перечисленных типов стекол имеется еще ряд стекол, безопасных для эксплуатации. К ним относятся: строительный триплекс, стекло с защитной полимерной пленкой и закаленное стекло.

Строительный триплекс представляет собой листовую конструкцию, склеенную из двух и более листов стекла с помощью поливинилбутиральной пленки под воздействием высоких температур. Такие стекла при разрушении не падают, а удерживаются полимером. К тому же триплекс стоек к внешним агрессивным средам, обладает большим термическим сопротивлением, повышенной звукоизолирующей способностью по сравнению с обычным листовым стеклом.

Стекло с защитной пленкой состоит из листового стекла, на которое наклеена специальная особо прочная пленка. Такая конструкция позволяет удерживать осколки стекла при его механическом или термическом разрушении. По оптическим, тепловым и акустическим характеристикам этот вид стекла представляет промежуточный вариант между триплексом и закаленным стеклом.

Закаленные стекла получают путем специальной термической обработки, что обеспечивает им более высокие (в 5-10 раз) прочностные качества на удар, в 2-3 раза - прочность на изгиб и в 3-4 раза - термостойкость (с 40 до 160 ºС ). Однако такие стекла обладают низким термическим сопротивлением, плохо противостоят воздействию влаги и не стойки против коррозии и абразивных воздействий. Вместе с тем закаленные стекла характеризуются высоким коэффициентом светопропускания и лучшей звукоизолирующей способностью среди рассмотренных вариантов безопасных стекол.

Безопасные стекла целесообразно применять в остеклении фонарей, крытых переходов, а также при отделке фасадов зданий.

В последнее время для остекления разработан новый ячеистый материал на основе поликарбоната (сотовый поликарбонат), который отличается высокой (в 80 раз по сравнению с силикатным стеклом) ударопрочностью, небольшим весом и хорошими теплоизоляционными свойствами. Сотовый поликарбонат с ультрафиолетовым защитным покрытием рекомендован для наружного применения в производственных, сельскохозяйственных и спортивных зданиях в качестве кровельного и стенового остекления (плоское и купольное) (рис.4.13).

Сотовый или ячеистый поликарбонат, получаемый мотодом экструзии (выдавливания), представляет собой полые панели различной толщины, структуры и цвета, внутои которых расположены продольные перемычки- ребра жесткости. Поликарбонат в 16 раз легче стекла, устойчив к огню и ультрафиолету, термопластичен и удобен при монтаже. Малый вес панелей позволяет создавать удивительно легкие и элегантные конструкции. Его свойства мало зависят от изменения температуры. Он может применяться даже в агрессивных средах без изменения его химических свойст. Одним из важных свойст поликарбоната является его низкая теплопроводность, поэтому он используется при остеклении теплиц и зданий, что позволяет снизить расходы тепловой энергии до 30% по сравнению с традиционным стеклом. Поликарбонат поставляется в листах размером 2100 х 6000 мм, толщиной 4,6,8,10,16 и 25 мм и цветом - прозрачный, молочный, бронзовый, синий и зеленый. Срок эксплуатации от 10 до 15 лет; светопропускание - 82-85%.

Сотовая поликарбонатная система «АКРИСЕТ» состоит из алюминиевого профиля и резиновых уплотнителей из термосветоозоностойкой резины, позволяющих осуществлять крепление поликарбоната толщиной от 6 до 23 мм (рис.4.13).

Рис.4.13. Варианты крепления поликарбонатной системы «АКРИСЕТ» (а) и детали крепления (б-д)

1-поликарбонатная крышка пластиковая; 2- профиль стыковочный; 3- резиновый уплотнитель; 4-подкладка пластиковая; 5- опора из алюминиевого профиля

При установке листов сотового поликарбоната необходимо создавать зазор между соседними листами, достаточный для температурного расширения-сжатия материала. Поэтому очень важно рассчитать ширину пролета остекления еще на начальном этапе проектирования.

При необходимости сконструировать цилиндрический свод или купол профили могут быть изогнуты в холодном состоянии непосредственно на месте монтажа (рис.4.14).

Рис.4.14. Сотовый поликарбонат цилиндрического и плоского очертания

Замковые поликарбонатные системы могут применяться при замене светоаэрационных фонарей промышленных зданий в виде горизонтальных светопрозрачных конструкций, состоящих из панелей в виде лотков шириной 600 мм, длиной 12000 мм и U-образного замкового соединительного элемента (рис.4.15).

Рис. 4.15. Замковая поликарбонатная система

1-поликарбонатная лотковая панель; 2- U- образный замок; 3- крепежный анкер;

4- металлический прогон; 5- торцовая заглушка; 6- шурупы

Замковая система - это подобие фальцевой кровли, только из поликорбаната. Монтируется она на металлические прогоны с помощью анкеров из нержавеющей стали, В собранном виде покрытие представляет собой единую мембрану, не имеющую сквозных отверстий. Вес 1 м² замковой системы составляет не более 4 кг. Она зарекомендовала себя как абсолютно герметичное, энергосберегающее светопрозрачное покрытие, которое при толщине 25 мм «теплее», чем 3-слойный стеклопакет. Высокие теплотехнические качества замковых поликарбонатных систем позволяют использовать их в промышленных зданиях, требующих наличия естественного освещения и постоянного внутрицехового микроклимата.

Замковая поликарбонатная система исключительно проста и безопасна при монтаже и практически не требует использования машин и механизмов.