Сопротивление теплопередаче окон: что нужно знать?

Мы живем в мире, где дефицит ресурсов сказывается на всех сферах экономики, а экология занимает первые строчки актуальной повестки дня. В этом ракурсе энергоэффективность строительных конструкций приобретает решающее значение. Главным качественным и количественным параметром для оценки этой характеристики выступает сопротивление теплопередаче.

Что такое сопротивление теплопередаче и как оно влияет на энергоэффективность?

Сопротивление теплопередаче — это физическая величина, которая показывает, насколько хорошо материал или конструкция удерживает тепло, не пропуская его наружу или внутрь. Чем выше значение R, тем лучше теплоизоляционные свойства материала.

Коэффициент сопротивления теплопередаче (R) для произвольной конструкции рассчитывается по формуле:

R=d/λ;

где:

• R — коэффициент сопротивления теплопередаче (м2·К/Вт),
• d — толщина слоя материала (м),
• λ — коэффициент теплопроводности материала (Вт/м·К).

Чем больше толщина (d) и чем ниже теплопроводность материала (λ), тем лучше конструкция сохраняет тепло.

Если конструктивный элемент состоит из нескольких слоев разных материалов, их показатели складываются.

Сопротивление теплопередаче помогает понять, насколько хорошо конструкция сохраняет тепло. Чем выше R, тем меньше тепла теряется, а значит, тем эффективнее утепление и тем ниже расходы на отопление.

Расчет теплопроводности оконных конструкций и стеклопакетов

Для металлопластикового окна общее сопротивление теплопередаче рассчитывается аналогично многослойной конструкции, так как окно состоит из нескольких основных элементов:

• Стеклопакет (одно- или двухкамерный).
• Рама (ПВХ-профиль с армированием).
• Уплотнители.

Как мы уже указывали, результирующее сопротивление теплопередаче складывается из суммы параметров для каждого элемента конструкции.

Сопротивление теплопередаче стеклопакета

Стеклопакет состоит из нескольких стекол и воздушных или газонаполненных камер между ними. Для расчета используются значения каждого слоя теплопроводности:

• Обычное стекло: 𝜆стекло=0,8 Вт/м·К.
• Воздушный слой: 𝜆воздух=0,026 Вт/м·К.
• Аргон (если стеклопакет заполнен этим инертным газом): 𝜆аргон=0,016 Вт/м·К.

Пример для двухкамерного стеклопакета (три стекла по 4 мм и два воздушных слоя по 16 мм):

Rстекло = d / λ = 0,004 / 0,8 = 0,005 м²·К/Вт;

Rвоздух = 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).

Наши расчеты показали очень хорошее значение. Почему же для реальных стеклопакетов цифры обычно ниже? Все дело в технологии изготовления конструкции. Для соединения стекол по всему периметру используется дистанционная рамка. Это тонкие перегородки, которые разделяют стекла в стеклопакете и удерживают между ними газ. Традиционные алюминиевые комплектующие имеют высокую теплопроводность (~160–200 Вт/м·К), что приводит к потерям тепла по краям стеклопакета.

Еще одно «узкое» место — уплотнители в открывающихся секциях и по периметру стеклопакета для его фиксации в раме.

Из-за этого окончательный коэффициент сопротивления теплопередаче для рассматриваемой комплектации составляет порядка 0,8-0,85 м2·К/Вт.

Применение «теплой» дистанционной рамки может снизить теплопотери на 10-30% и уменьшить риск запотевания и образования конденсата.

Сопротивление теплопередаче ПВХ-рамы

Металлопластиковый профиль окна состоит из:

• Пластиковых перегородок (стенок профиля) — выполняют несущую функцию. Коэффициент теплопроводности составляет 0,2 Вт/м·К.
• Воздушных камер (0,026 Вт/м·К) — улучшают теплосбережение, так как воздух является плохим проводником тепла. 
• Армирования — металлические вставки нужны для прочности, но ухудшают теплоизоляцию. Коэффициент теплопроводности для стали будет 50 Вт/м·К, для композитного армирования — 0,3 Вт/м·К.

Сопротивление теплопередаче профиля зависит от:

• Количества воздушных камер. Чем их больше, тем «теплее» конструкция.
• Ширины профиля (толщины ПВХ-рамы). Чем больше строительная глубина, тем лучше теплоизоляция.
• Толщины стенок ПВХ. Влияет на прочность и теплопередачу.
• Наличия термовставок и армирования. Металл снижает сопротивление, а композитные усилители сохраняют тепло.

Таблица сопротивления теплопередаче профилей разной конструкции наглядно показывает преимущества улучшенных технологий.

Чем больше камер и шире профиль, тем выше сопротивление теплопередаче. Композитное армирование увеличивает сопротивление теплопередаче на 15-20% по сравнению с металлическим.

Итоговый расчет коэффициента сопротивления теплопередачи окна

Общий показатель зависит от площади каждого элемента конструкции. Если рама занимает 30% площади окна, а стеклопакет 70%, и мы рассматриваем теплый пятикамерный профиль 70мм, который в настоящее время считается стандартом для энергоэффективных окон, получаем общее сопротивление:

Rокна = 0,7×Rстеклопакет+0,3×Rрама =

= 0,7×1,245+0,3×0,6=1,0515 (м2·К/Вт).

При выборе окон важно учитывать не только количество камер, но и тип армирования, а также качество уплотнителей и стеклопакета.

Как энергосберегающие материалы и технологии влияют на энергоэффективность окна

Современные материалы и технологии значительно повышают сопротивление теплопередаче оконных конструкций. Их использование позволяет достичь суммарного коэффициента сопротивления теплопередаче больше 1 м2·К/Вт, характерного для пассивных домов. Такие здания спроектированы и построены с целью минимизации энергопотребления за счет высокой энергоэффективности. В таком доме традиционное отопление или кондиционирование минимизированы, так как он максимально сохраняет тепло зимой и остается прохладным летом.

Приведем ориентировочные цифры для популярных технологических решений:

• Заполнение камер стеклопакета аргоном снижает теплопотери примерно на 30-40% по сравнению с обычным воздухом за счет меньшей теплопроводности газа.
• Энергосберегающее стекло (K-стекло, I-стекло) отражает инфракрасное излучение, уменьшая потери тепла через стеклопакет. В зависимости от типа покрытия и количества слоев, сокращает теплопотери на 50-70% по сравнению с обычным стеклом.
• Заполнение полостей рамы вспененными полимерами снижает теплопроводность профиля, улучшая сопротивление теплопередаче рамы на 20-30% относительно стандартных многокамерных ПВХ-профилей без утепления.
• Композитные армирующие вставки вместо стального армирования в профилях устраняют мостики холода, повышая теплоизоляцию на 15-25% по сравнению с традиционным армированием из металла.

Комбинированное использование этих технологий позволяет увеличить общее сопротивление теплопередаче окна более чем в 2-3 раза по сравнению с традиционными стеклопакетами и профилями без энергоэффективных решений.

Правильный выбор оконных систем — фундамент для реальной экономии на отоплении и кондиционировании

При выборе оконных систем важно учитывать не только цену, но и их энергоэффективность. Дешевые окна слабо удерживают тепло зимой и перегреваются летом, что приводит к росту расходов на отопление и кондиционирование. Инвестиция в качественные окна окупается всего за 1–2 сезона, обеспечивая комфорт и финансовую экономию на коммунальных платежах.

Экономия на окнах — плохая идея. Обычные стеклопакеты и профили без утепления теряют до 40% тепла, заставляя работать отопление на полную мощность. Простое стекло пропускает до 70% солнечного тепла, из-за чего кондиционер работает без перерыва. Недостаточная герметичность приводит к сквознякам, конденсату и ухудшению комфорта в помещении.

Какие окна действительно экономят деньги:

• Двухкамерные стеклопакеты с энергосберегающим стеклом (I-стекло, K-стекло) снижают потери тепла на 50–70%, а летом отражают солнечное излучение, предотвращая нагрев помещения.
• Аргон вместо воздуха в стеклопакете снижает теплопроводность на 30–40% по сравнению с воздухом.
• Теплые профили с утепленными камерами или композитным армированием улучшают теплоизоляцию на 15–25% по сравнению с обычными ПВХ-профилями.
• Качественная фурнитура и герметичные уплотнители исключают сквозняки и утечки тепла.

Замена старых окон на современные энергосберегающие снижает расходы на отопление и кондиционирование на 30–50%. В деньгах это до 40% стоимости новых оконных конструкций ежегодно. При текущих тарифах решения с улучшенным теплосбережением окупаются за пару лет.

Лучшие окна — это не самые дешевые, а самые эффективные. Они обеспечивают комфорт, снижение затрат и повышение стоимости недвижимости. Экономить на окнах — значит переплачивать за энергию в течение долгих лет их эксплуатации.

Компания LuxVikna предложит оптимальную комплектацию под ваш индивидуальный список требований. У нас есть все, что для этого нужно — большой выбор профильных систем и комплектующих, собственное производство и высокая квалификация сотрудников. Выбирая энергоэффективные окна LuxVikna, вы не только снижаете счета за отопление, но и создаете комфортный микроклимат в доме на долгие годы. С нами вы получите правильную экономию!