Тепловой режим краевых зон в современных окнах

(ООО «РеСпект-Лида)

С необходимостью решения проблемы краевых зон в настоящее время столкнулись производители окон самых различных конструкций: из жесткого ПВХ, дерева, алюминия. И не только в нашей стране. Это явление имеет место практически в любых климатических условиях. В холодный период года понижение температуры внутренней поверхности остекления приводит к выпадению конденсата по периметру окна, увлажнению профилей и подоконников, а при низких температурах наружного воздуха – к замерзанию конденсата с образованием инея и наледей (особенно в нижней части окна), что и вызывает справедливые нарекания потребителей.

Результаты натурных испытаний окон различных производителей показали, что падение температуры в зоне сопряжения стеклопакета с переплетами, по сравнению с центральной частью окна, может составлять от 6 до 12 °С. При этом температура внутренней поверхности остекления может опускаться намного ниже 0 °С.

Возникает определенное противоречие: с одной стороны, применение стеклопакетов открывает для отечественных производителей окон широчайшие возможности в решении задачи энергосбережения за счет повышения теплозащитных качеств светопрозрачной части (двух-, трёхкамерные стеклопакеты, заполнение межстекольного пространства инертными газами, применение стекла и пленок с селективными покрытиями и т. п.). С другой стороны, применение стеклопакетов сопровождается локальным понижением температуры внутренней поверхности в краевых зонах со всеми вытекающими отсюда последствиями.

Актуальность этой проблемы в настоящее время обостряется еще и введением в действие изменений СНиП II-3-79* «Строительная теплотехника», предусматривающих ограничение минимальной температуры внутренней поверхности окна (не ниже 3 °С – при расчетной температуре наружного воздуха для района строительства), а также введением обязательной сертификации оконной продукции. При строгом выполнении требований СНиП II-3-79* большинство конструктивных решений окон (особенно с однокамерными стеклопакетами) не в состоянии пройти процедуру сертификации.

Таким образом, решение проблемы краевых зон или хотя бы снятие ее остроты в соответствии с действующими СНиП является актуальнейшей задачей и представляет интерес как для производителей окон, так и для потребителей.

В большинстве отечественных и зарубежных публикаций по этому вопросу основное внимание уделяется материалу дистанционных рамок, с помощью которых формируется стеклопакет. Считается, что замена рамок из алюминия (коэффициент теплопроводности l = 220 Вт/(м•°С) на оцинкованную сталь (l = 58 Вт/(м•°С) или легированную сталь (l = 14-20 Вт/(м• °С) является радикальным решением.

В этой связи многие производители стеклопакетов, озабоченные необходимостью повышения качества своей продукции, уже пытаются переходить на дистанционные рамки из различных сталей или ПВХ, рамки с термовставками, дистанционные рамки в виде эластичных лент с жестким влагопоглотителем (типа Swiggle Strip) и т. п. Однако, как показывают результаты экспериментальных и теоретических исследований, решение этой задачи не столь однозначно и зависит от комплекса взаимосвязанных процессов, определяющих температурный режим стеклопакетов в зоне их сопряжения с оконными переплетами (рис. 1), в частности: стока тепла вдоль внутреннего стекла к торцу стеклопакета вследствие расположения его в толще профиля с пониженными температурами и уменьшения теплопритока за счет закрытия стекла оконными штапиками; стока тепла по герметику стеклопакетов; стока тепла по дистанционным рамкам.

Рис. 1

В нижней части стеклопакетов на эти процессы дополнительно накладывается конвективный теплоперенос в воздушных прослойках (поток холодного воздуха, опускающийся вдоль наружного стекла, поворачивает, соприкасается с внутренним стеклом, охлаждает его и, постепенно нагреваясь, поднимается вверх).

Именно охлаждение нижней части стеклопакета конвективным потоком воздуха обуславливает, в первую очередь, выпадение конденсата на его поверхности в нижней части окна.