Опір теплопередачі вікон: що потрібно знати?

Ми живемо у світі, де дефіцит ресурсів позначається на всіх сферах економіки, а екологія посідає перші рядки актуального порядку денного. У цьому ракурсі енергоефективність будівельних конструкцій набуває вирішального значення. Головним якісним і кількісним параметром для оцінки цієї характеристики виступає опір теплопередачі.

Що таке опір теплопередачі і як він впливає на енергоефективність?

Опір теплопередачі – це фізична величина, яка показує, наскільки добре матеріал або конструкція утримує тепло, не пропускаючи його назовні або всередину. Чим вище значення R, тим кращі теплоізоляційні властивості матеріалу.

Коефіцієнт опору теплопередачі (R) для довільної конструкції розраховується за формулою:

R=d/λ;

де:

• R – коефіцієнт опору теплопередачі (м2-К/Вт),
• d – товщина шару матеріалу (м),
• λ – коефіцієнт теплопровідності матеріалу (Вт/м-К).

Чим більша товщина (d) і чим нижча теплопровідність матеріалу (λ), тим краще конструкція зберігає тепло.

Якщо конструктивний елемент складається з декількох шарів різних матеріалів, їхні показники складаються.

Опір теплопередачі допомагає зрозуміти, наскільки добре конструкція зберігає тепло. Що вищий R, то менше тепла втрачається, а отже, тим ефективніше утеплення і тим нижчі витрати на опалення.

Розрахунок теплопровідності віконних конструкцій і склопакетів

Для металопластикового вікна загальний опір теплопередачі розраховується аналогічно до багатошарової конструкції, оскільки вікно складається з декількох основних елементів:

• Склопакет (одно- або двокамерний).
• Рама (ПВХ-профіль з армуванням).
• Ущільнювачі.

Як ми вже зазначали, результуючий опір теплопередачі складається із суми параметрів для кожного елемента конструкції.

Опір теплопередачі склопакета

Склопакет складається з декількох стекол і повітряних або газонаповнених камер між ними. Для розрахунку використовуються значення кожного шару теплопровідності:

• Звичайне скло: 𝜆скло=0,8 Вт/м-К.
• Повітряний шар: 𝜆повітря=0,026 Вт/м-К.
• Аргон (якщо склопакет заповнений цим інертним газом): 𝜆аргон=0,016 Вт/м-К.

Приклад для двокамерного склопакета (три скла по 4 мм і два повітряних шари по 16 мм):

Rскло = d / λ = 0,004 / 0,8 = 0,005 м²-К/Вт;

Rповітря = d / λ = 0,016 / 0,026 ≈ 0,615 м²-К/Вт;

Rстеклопакет =Rстекло×3+Rвоздух×2=0,005×3+0,615×2=1,245 (м2·К/Вт).

Наші розрахунки показали дуже гарне значення. Чому ж для реальних склопакетів цифри зазвичай нижчі? Вся справа в технології виготовлення конструкції. Для з’єднання стекол по всьому периметру використовується дистанційна рамка. Це тонкі перегородки, які розділяють скло в склопакеті й утримують між ними газ. Традиційні алюмінієві комплектуючі мають високу теплопровідність (~160-200 Вт/м-К), що призводить до втрат тепла по краях склопакета.

Ще одне «вузьке» місце – ущільнювачі в секціях, що відкриваються, і по периметру склопакета для його фіксації в рамі.

Через це остаточний коефіцієнт опору теплопередачі для розглянутої комплектації становить близько 0,8-0,85 м2-К/Вт.

Застосування «теплої» дистанційної рамки може знизити тепловтрати на 10-30% і зменшити ризик запітніння і утворення конденсату.

Опір теплопередачі ПВХ-рами

Металопластиковий профіль вікна складається з:

• Пластикових перегородок (стінок профілю) – виконують несучу функцію. Коефіцієнт теплопровідності становить 0,2 Вт/м-К.
• Повітряних камер (0,026 Вт/м-К) – покращують теплозбереження, оскільки повітря є поганим провідником тепла. 
• Армування – металеві вставки потрібні для міцності, але погіршують теплоізоляцію. Коефіцієнт теплопровідності для сталі буде 50 Вт/м-К, для композитного армування – 0,3 Вт/м-К.

Опір теплопередачі профілю залежить від:

• Кількості повітряних камер. Чим їх більше, тим «тепліша» конструкція.
• Ширини профілю (товщини ПВХ-рами). Чим більша будівельна глибина, тим краща теплоізоляція.
• Товщини стінок ПВХ. Впливає на міцність і теплопередачу.
• Наявності термовставок і армування. Метал знижує опір, а композитні підсилювачі зберігають тепло.

Таблиця опору теплопередачі профілів різної конструкції наочно показує переваги поліпшених технологій.

Чим більше камер і ширший профіль, тим вищий опір теплопередачі. Композитне армування збільшує опір теплопередачі на 15-20% порівняно з металевим.

Підсумковий розрахунок коефіцієнта опору теплопередачі вікна

Загальний показник залежить від площі кожного елемента конструкції. Якщо рама займає 30% площі вікна, а склопакет 70%, і ми розглядаємо теплий п’ятикамерний профіль 70мм, який нині вважається стандартом для енергоефективних вікон, отримуємо загальний опір:

Rокна = 0,7×Rсклопакет+0,3×Rрама =

= 0,7×1,245+0,3×0,6=1,0515 (м2-К/Вт).

Під час вибору вікон важливо враховувати не тільки кількість камер, а й тип армування, а також якість ущільнювачів і склопакета.

Як енергозберігаючі матеріали і технології впливають на енергоефективність вікна

Сучасні матеріали і технології значно підвищують опір теплопередачі віконних конструкцій. Їх використання дає змогу досягти сумарного коефіцієнта опору теплопередачі понад 1 м2-К/Вт, характерного для пасивних будинків. Такі будівлі спроектовані і побудовані з метою мінімізації енергоспоживання за рахунок високої енергоефективності. У такому будинку традиційне опалення або кондиціонування мінімізовані, оскільки він максимально зберігає тепло взимку і залишається прохолодним влітку.

Наведемо орієнтовні цифри для популярних технологічних рішень:

• Заповнення камер склопакета аргоном знижує тепловтрати приблизно на 30-40% порівняно зі звичайним повітрям за рахунок меншої теплопровідності газу.
• Енергозберігаюче скло (K-скло, I-скло) відбиває інфрачервоне випромінювання, зменшуючи втрати тепла через склопакет. Залежно від типу покриття і кількості шарів, скорочує тепловтрати на 50-70% порівняно зі звичайним склом.
• Заповнення порожнин рами спіненими полімерами знижує теплопровідність профілю, покращуючи опір теплопередачі рами на 20-30% відносно стандартних багатокамерних ПВХ-профілів без утеплення.
• Композитні армувальні вставки замість сталевого армування в профілях усувають містки холоду, підвищуючи теплоізоляцію на 15-25% порівняно з традиційним армуванням з металу.

Комбіноване використання цих технологій дає змогу збільшити загальний опір теплопередачі вікна більш ніж у 2-3 рази, як порівняти з традиційними склопакетами та профілями без енергоефективних рішень.

Правильний вибір віконних систем – фундамент для реальної економії на опаленні та кондиціонуванні

Під час вибору віконних систем важливо враховувати не тільки ціну, а й їхню енергоефективність. Дешеві вікна слабо утримують тепло взимку і перегріваються влітку, що призводить до зростання витрат на опалення та кондиціонування. Інвестиція в якісні вікна окупається всього за 1-2 сезони, забезпечуючи комфорт і фінансову економію на комунальних платежах.

Економія на вікнах – погана ідея. Звичайні склопакети та профілі без утеплення втрачають до 40% тепла, змушуючи працювати опалення на повну потужність. Просте скло пропускає до 70% сонячного тепла, через що кондиціонер працює без перерви. Недостатня герметичність призводить до протягів, конденсату і погіршення комфорту в приміщенні.

Які вікна дійсно економлять гроші:

• Двокамерні склопакети з енергозберігаючим склом (I-скло, K-скло) знижують втрати тепла на 50-70%, а влітку відбивають сонячне випромінювання, запобігаючи нагріванню приміщення.
• Аргон замість повітря в склопакеті знижує теплопровідність на 30-40% порівняно з повітрям.
• Теплі профілі з утепленими камерами або композитним армуванням покращують теплоізоляцію на 15-25% порівняно зі звичайними ПВХ-профілями.
• Якісна фурнітура та герметичні ущільнювачі унеможливлюють протяги і витоки тепла.

Заміна старих вікон на сучасні енергозберігаючі знижує витрати на опалення та кондиціонування на 30-50%. У грошах це до 40% вартості нових віконних конструкцій щорічно. За поточних тарифів рішення з поліпшеним теплозбереженням окупаються за кілька років.

Найкращі вікна – це не найдешевші, а найефективніші. Вони забезпечують комфорт, зниження витрат і підвищення вартості нерухомості. Економити на вікнах – значить переплачувати за енергію протягом довгих років їх експлуатації.

Компанія LuxVikna запропонує оптимальну комплектацію під ваш індивідуальний список вимог. У нас є все, що для цього потрібно – великий вибір профільних систем і комплектуючих, власне виробництво і висока кваліфікація співробітників. Обираючи енергоефективні вікна LuxVikna, ви не тільки знижуєте рахунки за опалення, а й створюєте комфортний мікроклімат у будинку на довгі роки. З нами ви отримаєте правильну економію!