Сопротивление теплопередаче – важная характеристика окна

Высокая теплопроводность окон – основная причина ощутимого увеличения расходов на обогрев помещений и возникновения проблем с поддержанием комфортной температуры в сильные морозы. Эта характеристика зависит сразу от нескольких факторов. На энергоэффективность окон в разной степени влияют стеклопакеты, профили, фурнитура и даже качество монтажа. Чтобы сократить потери энергии, власти РФ ввели специальные стандарты. С 2015 года минимальное сопротивление теплопередаче окон согласно специальному указу правительства увеличилось сразу на 50%. Цель такого решения - простимулировать строителей и население активнее внедрять энергоэффективные технологии.

Более строгие требования к профильным конструкциям повлекли за собой увеличение расходов на изготовление теплосберегающих моделей. Однако в дальнейшем владельцы энергоэффективных окон получают возможность хорошо сэкономить на обогреве помещений и быстро вернуть потраченные средства. Чтобы покупка оказалась максимально выгодной, необходимо еще на этапе заказа правильно определить приведенное сопротивление теплопередаче окон. Эта статья расскажет, на что нужно обращать внимание при выборе комплектующих и как правильно рассчитать возможные потери тепла.

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, пол. Это непрерывный и неизбежный процесс. Однако больше всего тепла теряется через оконные проемы. Если в холодный день приложить руку к обычному тонкому стеклопакету, можно почувствовать холод. Чем ниже температура стекла, тем выше теплопроводность пластиковых окон и интенсивнее процесс энергообмена между улицей и внутренними помещениями. В среднем через проемы теряется до 44% выработанного тепла.

Именно поэтому огромное значение имеют виды комплектующих для сборки оконных и дверных блоков. От них зависит класс сопротивления теплопередаче окон, напрямую влияющий на потери энергии. Поддерживать температуру в комнатах в диапазоне 20-24°C будет значительно проще и дешевле, если правильно выбрать профили, фурнитуру и стеклопакеты. Упрощают задачу строительные нормативы. С 2003 года в процессе составления проектов и при возведении жилых объектов требуется придерживаться положений из СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий». Эти положения дополнены законом № 261-ФЗ, который ужесточил требования к энергосбережению блоков из профильных систем.

Размер окон также влияет на тепловые потери. Чем больше площадь створок и, соответственно стеклопакета, тем выше требования к энергоэффективности конструкций.

Климатические условия

На выбор профилей и стеклопакетов также прямо влияют погодные условия. Сопротивление теплопередаче окон ПВХ, которое на юге позволяет поддерживать в комнатах температуру 20-24°C, не подходит для северных регионов. Для эксплуатации в этих климатических зонах потребуются другие конструкции. Если в центральных или западных регионах установить «южные окна», при морозе -20-25 °C температура во внутренних помещениях может опуститься до 15-16 °C. Значит, для этих зон нужны модели с улучшенными теплотехническими свойствами.

Также имеет значение среднегодовая скорость ветра в регионах. Этот фактор не всегда учитывают, что прогнозируемо приводит к проблемам. Ведь в районах с одинаковой средней температурой зимой теплопотери окажутся выше там, где больше скорость ветра. Воздушные потоки со стороны улицы быстрее снижают температуру стеклопакетов. Вследствие этого в помещениях возрастают потери тепла.

Согласно СП 50.13330.2012 для каждого региона России определен свой коэффициент теплопроводности окон. Эти требования основаны на результатах испытаний, проведенных в реальных и лабораторных условиях. Причем коэффициенты в разных районах российских регионов могут отличаться. Это объясняет большая площадь областей и республик РФ. В таблице приведены средние значения коэффициентов теплопередачи окон, на которые рекомендуется ориентироваться при выборе профильных систем и моделей стеклопакетов.

Регион РФ	Допустимая энергоэффективность окна (м²×°C/Вт)
Алтай	0,64
Адыгея	0,35
Астраханская область	0,48
Башкортостан	0,6
Бурятия	0,67
Дагестан	0,35
Калининградская область	0,42
Коми	0,69
Краснодарский край	0,35
Ленинградская область	0,54
Московская область	0,52
Магаданская область	0,77
Омская область	0,64
Орловская область	0,5
Ростовская область	0,42
Татарстан	0,58
Саха (Якутия)	0,8

В таблице выборочно взяты регионы с мягкими, умеренными и суровыми зимами. Эта информация поможет правильно выполнить расчеты и свести к минимуму возможные теплопотери.

Что такое теплопроводность окна и от чего она зависит?

Если максимально упростить, то теплопроводность окон ПВХ – способность профильной конструкции с закрытыми створками удержать внутри помещения определенное количество энергии. Однако такого определения недостаточно, что понять суть процесса. Ведь через те же стеклопакеты утечка тепла происходит разными способами:

• 30% потерь энергии происходит за счет конвекции внутри стеклопакетов и воздушных камер и теплопередачи через твердые компоненты оконных или дверных блоков;
• 70% тепла уходит за пределы помещения вместе и инфракрасными волнами.

Этот простой анализ позволяет понять, как можно существенно уменьшить утечку энергии. Поскольку инфракрасные волны проходят через стекла, именно этим зонам оконных и дверных блоков требуется уделить двойное внимание. Ведь стеклопакеты занимают самую большую площадь в оконных проемах и через них уходит максимальное количество тепла. Статистика показывает, что значительно повысить энергоэффективность профильных конструкций можно в том случае, если получится задержать инфракрасные волны.

При этом нельзя оставлять без внимания ПВХ-системы, так как коэффициент сопротивления стеклопакетов теплопередаче в определенной мере зависит от их особенностей. Например, форма сечения профилей влияет на глубину посадки и максимальную толщину стеклопакетов. От упомянутых размеров зависит суммарная энергоэффективность окон. Кроме этого, хорошие профили замедляют процесс теплообмена по периметру световых проемов и распространение холода от остывших стен. Эти процессы взаимосвязаны и становятся причиной снижения температуры во внутренних помещениях.


Последний фактор, который оказывает влияние на уровень теплопроводность окон – герметичность. Однако этот параметр достаточно сложно рассчитать математически. Поэтому заказчику окон достаточно знать, что для обеспечения герметичности требуются качественная фурнитура и армирование профиля. Также нужно уделить внимание качеству установки. Если монтаж выполнен не по правилам, возможна разгерметизация конструкции по периметру рам. Подробнее о требованиях к установке читайте на ОкнаТрейд.

Как вычислить общую теплопроводность окна

Определить точное сопротивление теплопередаче окон достаточно просто. Для этого потребуется использовать теплотехническую информацию о профилях и стеклопакетах. Причем нельзя ориентироваться только на один из коэффициентов. Чтобы получить достоверные данные, требуется учесть теплопроводность створок, рам и стеклопакетов. При вычислениях потребуется применить:

1. R sp – коэффициент стеклопакета.
2. R p – коэффициент оконного переплета.
3. β – отношение площади светопрозрачной части конструкции к общей площади окна.

Теплопроводность окна с учетом этих данных вычисляется по формуле:

R= R sp×R p/((1- β)×Rsp + β×R p)

У разных профилей и стеклопакетов коэффициенты отличаются. Не существует среднего значения. Ведь в таком случае все окна имели бы одинаковую способность удерживать тепло. Точные значения коэффициентов приведены в этой статье в разделах о ПВХ-системах и стеклопакетах. Чтобы вычислить площадь переплета, нужно умножить длину составных элементов створок и рам на ширину профилей, а затем суммировать полученные значения. Площадь остекления равна площади световых проемов.

Теплопередача ПВХ-профиля

Требования к энергоэффективности пластиковых систем регламентируют положения из ГОСТ 30673-99. Поскольку рамы и створки занимают примерно 30% площади проема, коэффициент сопротивления теплопередаче окна на треть зависит от свойств ПВХ-профилей. На характеристики пластиковых систем влияют количество камер, толщина внешних и внутренних стенок, наличие армирующего вкладыша и монтажная глубина. Также нужно учитывать расположение внутренних камер относительно друг друга.

Сравнительная таблица характеристик популярных ПВХ-профилей

Около 10 лет назад покупатели чаще всего выбирали 3-камерные системы. Сегодня собранные из таких профилей оконные и дверные блоки используют в основном для эксплуатации в южных регионах и остекления неотапливаемых помещений. Это связано с тем, что на российском рынке стали продавать значительно больше 5-камерных профилей разных торговых марок и потребители отдают предпочтение энергоэффективным технологиям. Лучше всего сможет продемонстрировать, как разные системы влияют на общее сопротивление теплопередаче окон, таблица сравнения нескольких брендов 3- и 5-камерных профилей.

Бренд профильной системы	Сопротивление теплопередаче 3-камерных профилей		Сопротивление теплопередаче 5-камерных профилей
	Монтажная глубина 58 мм	Монтажная глубина 70 мм	Монтажная глубина 70 мм	Монтажная глубина 80 мм
REHAU	0,63	-	0,83	-
VEKA	0,64	-	0,77	-
КВЕ	0,7	0,8	0,83	0,93
NOVOTEX	0,64	0,8	0,86	-
Salamander	-	-	0,91	1,25
KRAUSS	0,62	0,73	0,75	-
Gealan	0,63	-	0,82	0,85
Aluplast	0,62	0,71	0,83	-

При изучении факторов, оказывающих влияние на коэффициент теплопроводности окон ПВХ, таблица показывает, что эта величина зависит даже от бренда. Если сравнить системы с одинаковыми параметрами, более энергоэффективными окажутся профили от авторитетных торговых марок. Такая особенность объясняется составом ПВХ-смеси, удачным расположением камер и толщиной стенок, а также количеством дополнительных внутренних перемычек. При этом не рекомендуется преждевременно навешивать на все 3-камерные профили ярлык холодных систем. Из той же таблицы видно, что некоторые конструкции практически не уступают по уровню теплосбережения 5-камерным окнам.

Некоторые производители идут на хитрость и указывают коэффициент теплопроводности пластиковых окон, которые собраны из профилей без армирования. Это некорректная информация, поскольку стальные вкладыши примерно на 10% уменьшают энергоэффективность створок и рам. Ведь металл – отличный теплопроводник. Поскольку окна без армирования подвержены температурным и ветровым деформациям, рассматривать вариант заказа таких моделей нельзя. Поэтому всегда нужно изучать только характеристики профилей с внутренними металлическими вкладышами.

Теплопередача стеклопакета

Так как световые проемы занимают до 70% общей площади профильной конструкции, они больше всего влияют на энергоэффективность. Сопротивление теплопередаче стеклопакетов можно считать ключевым параметром при поиске подходящих окон. Этот показатель помогает оценить возможные теплопотери. Если створки и рамы собрать из 6-камерных энергоэффективных профилей нового поколения, а в световых проемах установить базовые однокамерные стеклопакеты толщиной 16-20 мм, окна будут пропускать холод и окажутся непригодными для эксплуатации в центральных, западных и северных регионах.

Чтобы понизить коэффициент теплопередачи стеклопакета, невозможно бесконечно увеличивать его толщину. Количество камер тоже ограничено. Поэтому для уменьшения утечек тепла была разработаны технологии, которые позволили существенно улучшить энергоэффективность стеклопакетов:

1. Закачка во внутренние камеры инертного газа – этот метод помогает снизить конвекцию.
2. Нанесение на внутреннюю сторону одного из стекол специального металлизированного слоя, который пропускает свет и отражает инфракрасные окна.
3. Оснащение стеклопакетов невидимыми нагревательными элементами, выполняющими функцию тепловой завесы.

На текущий момент производители активнее всего применяют 2 вариант. Селективные энергосберегающие стеклопакеты в буквальном смысле удерживают тепло внутри помещений и сокращают расходы на их обогрев. Однокамерная модель этого класса способна заменить тяжелый 2-камерный стеклопакет толщиной 40 мм. Подробнее о них можно узнать из тематической статьи на ОкнаТрейд. Также эффективно комбинированное применение инертного газа и селективного слоя.

Коэффициент сопротивления теплопередачи стеклопакетов

Чем выше приведенное сопротивление теплопередаче стеклопакета, тем теплее окно. Эту физическую величину рассчитывают по формуле:

Ro=1/k, где k – коэффициент теплопроводности, которым пользуются в странах со стандартами DIN.

В России выбрали обратную величину, поскольку она интуитивно понятна нашим гражданам. Ведь с ростом Ro увеличивается энергоэффективность окна - от значения коэффициента зависит, сколько тепла пройдет при определенной разнице температур через один квадратный метр стеклопакета. Производители при изготовлении продукции должны ориентироваться на сопротивление теплопередачи стеклопакета, ГОСТ допускает диапазон Ro от 0,3 до 0,8 м²×°C/Вт.

Расчет коэффициента теплопроводности

Для потребителей используют максимально упрощенную информацию, поскольку покупателя интересует конечный результат. В реальности расчет коэффициента теплопроводности - достаточно сложный процесс. Ведь стеклопакет состоит из нескольких составных элементов:

• дистанционная рамка;
• воздух или инертный газ;
• селективный слой;
• стекло.

Все перечисленные материалы обладают разной теплопроводностью, и этот фактор учитывается при лабораторных испытаниях и расчетах. Однако для понимания происходящих процессов в большинстве случаев используют упрощенную формулу:

Ro=S×T/W, где

T – разница температур в комнате и на улице;
S – площадь стеклопакета;
W – количество тепловой энергии, проходящей через световой проем.

Для заказчиков эта формула исчерпывающе характеризует теплозащитные свойства окон. Кроме того, ее вполне достаточно, чтобы самостоятельно определить расходы на отопление зимой. С помощью такой формулы можно рассчитать, какое количество энергии покинет внутренние помещения через световой проем.

Сопротивление теплопередачи оконного стеклопакета (таблица)

При заказе окон покупателю не требуется самостоятельно проводить расчеты или обращаться за помощью к менеджерам. Производители предоставили все необходимые теплотехнические характеристики востребованных в нашей стране моделей стеклопакетов. В подавляющем большинстве случаев эта информация соответствует реальным данным и ее можно смело использовать. Когда изучается сопротивление теплопередаче стеклопакетов, таблица помогает быстрее всего помогает найти подходящую модель. Ведь в ней максимально просто и понятно систематизирована информация.

Тип стеклопакета	Толщина модели (мм) / Кол-во камер	Ширина внутренней камеры (мм)	Коэффициент сопротивления теплоперадаче Ro (м²×°C/Вт)	Звук. (дБ)
4 – 8 – 4	16 / 1	8	0,32	30
4 – 12 – 4	20 / 1	12	0,34	30
4 – 20 – 4	28 / 1	20	0,35	32
4 – 10 – 4 – 10 – 4	32 / 2	10/10	0,46	36
4 – 14 – 4 – 14 - 4	40 / 2	14/14	0,5	37
4 – 18 – 4 – 18 – 4	48 / 2	18/18	0,53	38
4 – 12 – 4k	20 / 1	12	0,5	32
4 – 12a – 4k	20 / 1	12	0,55	32
4k – 12 – 4k	20 / 1	12	0,53	32
4k – 12a – 4k	20 / 1	12	0,59	32
4 – 10 – 4 – 10 – 4k	32 / 2	10/10	0,64	36
4 – 10a – 4 – 10a – 4k	32 / 2	10/10	0,77	38
4 – 10 – 4k – 10 – 4k	32 / 2	10/10	0,8	36
4 – 10a – 4k – 10a – 4k	32 / 2	10/10	0,95	38

Формулу стеклопакета нужно расшифровывать в такой последовательности: стекло – внутренняя камера – стекло. Латинская буква «a» означает, что в камеру закачан инертный газ аргон, а «k» - на стекло нанесено металлизированное покрытие с энергосберегающим эффектом. Таблица показывает, что самые теплые - стеклопакеты с селективным слоем и газом в 2 камерах. Для сравнения специально были взяты модели с одинаковыми размерами и параметрами, чтобы продемонстрировать преимущества использования низкоэмиссионного покрытия и аргона.

В процессе выбора не рекомендуется ориентироваться только на коэффициент теплопередачи стеклопакетов - таблица содержит сведения о звукоизоляции, которую тоже нужно учитывать. Особенно это актуально при заказе пластиковых окон для эксплуатации в шумных районах.

Если во время заказа игнорировать показатель приведенного сопротивления теплопередаче окна и ориентироваться только на стоимость, можно потерять много денег. Причем предполагаемые убытки с учетом постоянного роста стоимости энергоносителей за время эксплуатации окон могут кратно превысить сэкономленную при покупке сумму. Чтобы этого не произошло, для сборки конструкций рекомендуется отдавать предпочтение:

• 5 или 6-камерным профилям класса «A» с системной глубиной от 70 мм (приветствуется увеличение числа внутренних камер и количества контуров уплотнения);
• селективным стеклопакетам с толщиной от 32 мм.

Переплата за такие модели обычно полностью возвращается в течение 2-3 лет, а все последующее время эксплуатации энергоэффективные окна будут приносить прибыль в виде снижения расходов на отопление помещений. Однако такие модели нужны не только ради экономии. Они позволят поддерживать комфортную температуру даже в период экстремально низких температур и сильного ветра.

При выборе стеклопакета важно учитывать площадь световых проемов. Ведь с увеличением этого параметра растут теплопотери. Значит, в таком случае потребуются максимально эффективные стеклопакеты. У маленьких окон, наоборот, площадь профильной конструкции сопоставима с площадью остекления, поэтому можно выбрать модель с меньшей энергоэффективностью.