Содержание
Коэффициент теплопередачи U для окон
Добавлено: 20.04.2016 |
Обновлено: 15.03.2017 |
Категория: Полезные статьи
Рынок окон очень богат. В зависимости от наших ожиданий, требований и финансовых возможностей, мы можем свободно рыться в предложениях производителей
Есть много факторов, характеризующих отдельные окна, а теплоизоляция — это главная особенность, которая существенно повышает качество продукта. Окна представляют собой самое слабое с точки зрения применения пространства в наружной конструкции здания. На них приходится до 41% потерь тепла, которые происходят в результате движения воздуха через существующие щели, так называемые «мостики холода» и проникновение тепла через конструкцию окна. Холодный воздух снаружи проникает внутрь дома, а теплый воздух из помещения уходит наружу.
Коэффициентом теплопередачи U называется размер, определяющий количество тепла, которое выходит из дома через окно. Чем значение U меньше, тем лучше.
Решив купить окна, именно коэффициент теплопередачи U должен быть одним из самых важных параметров, который мы должны рассмотреть. Коэффициент У в настоящее время производимых, стандартных окон ПВХ составляет в среднем 1,1-1,5 вт/(м2·K). Если мы строим дом энергоэффективный, стоит инвестировать в энергосберегающие окна стоимостью не более 1,0 вт/(м2*K). Окна в пассивных зданиях должны иметь общий коэффициент теплопередачи не выше 0,8 вт/(м2*K) и проницаемость солнечной энергии через окна выше 50%.
Значения коэффициента теплопередачи У окон применяются стекла, рам и всего окна. Коэффициент Ug касается теплопередачи через стекло ( Ug = от слова glass – стекло), коэффициент Uf касается проникновения тепла через рамы ( Uf = от слова frame – рамка), в свою очередь, коэффициент Uw определяет проникновение тепла через все окно ( Uw = window – окно)
На рынке окон предлагается широкий выбор типов окон. Окна ПВХ характеризуются строительством элементов, т. е. в поперечном сечении имеют несколько перегородок, которые делят его на камеры.
Чем больше камер имеет оконный профиль, тем жестче окно, а, следовательно, меньше коэффициент теплопередачи U. Окна с малым коэффициентом теплопередачи дороже от других видов окон. Окна звуконепроницаемые имеют коэффициент U, который колеблется в пределах 1,5 — 2,0 вт/(м2*K), в окнах четырех — и пятикратные коэффициент колеблется от 1,2 до 1,5 вт/(м2*K), в свою очередь, в случае окон с большим количеством камер, используемых в строительстве энергосберегающих и пассивных – коэффициент теплопередачи U составляет всего 0,6 — 0,9 Вт/(м2*K).
В настоящее время, для традиционных домов, стандартных, наиболее часто приобретаются окна четырех — и пяти каменные, которые характеризуются хорошими показателями и доступными ценами. Окна в зданиях пассивных уже требуют приобретения окон очень высокого качества шести камеры очень часто заполнены дополнительным изоляционным материалом (например, окна из профилей REHAU Clima-Design).
Пакеты шахтные
От типа стекла, используемого для производства окон (так называемый пакет шахтной печи) зависит коэффициент теплопередачи U для всего окна.
Традиционные, производимые когда-то окна имели очень низкое тепловое сопротивление, потому что для их производства использовались одинарные стекла толщиной от 3 до 5 миллиметров. В настоящее время применяется стеклопакет, с заполнением пространства между стеклами воздухом или специальными газами, такими как: аргоном, ксеноном.
В производстве окон применяются наиболее часто флоат-стекло. На рынке имеются также окна со стеклом powleczonym покрытиями. Коэффициент теплопередачи в такого рода окнах меньше коэффициента стекол примерно на 30%, так что потери тепла значительно снижаются.
Для одного стекла 4 мм, коэффициент теплопередачи составляет 5,0 Вт/(м2*K). Для стеклопакета из стекла float, 4/12/4, коэффициент имеет значение 3,0 вт/(м2*K). В случае стеклопакета 4/15/4 с покрытием низкоуглеродистой и заполненной специальным газом, коэффициент теплопередачи составляет только 1,1 вт/(м2*K).
Оконные профили
Если речь идет об оконные профили, в настоящее время изготавливаются из дерева, пластика (ПВХ), алюминия или из стекловолокна.
Все их виды, близкие с точки зрения долговечности и качества. Коэффициент теплопередачи рам деревянных и из ПВХ составляет обычно около 2,0 вт/(м2*K). Улучшены технологически рамы окон из ПВХ с пупырышками воздушными, заполненных пенопластом характеризуются коэффициентом теплопередачи даже примерно 0,7 Вт/(м2*K).
Проницаемость тепла, отвечает, в первую очередь, на вопрос, в какой степени окно, предохраняет от потери энергии, необходимой для обогрева помещений. Чем ниже коэффициент теплопередачи Uw, выраженный в Вт/(м2*K), тем окно лучше защищает от нежелательных потерь тепла.
Теплоизоляционные свойства материалов
В рекламных материалах часто, в качестве аргумента качества окна, оконного профиля либо стеклопакета приводится толщина кирпичной стены эквивалентная по теплопередаче рекламируемой продукции, при этом звучат цифры порядка 500 — 900 мм. кирпичной кладки. Предлагают сравнить эти значения с толщиной стены в вашей квартире. Этот аргумент очень убедительно действует на заказчика.
Давайте рассмотрим, насколько это соответствует, истине.
Немного теории.
Теплоизоляционные свойства ограждающей конструкции (стены, окна, двери и т.д.) характеризуются сопротивлением теплопередаче Rопр , которое показывает способность материала, площадью один квадратный метр, препятствовать потерям тепла. Чем выше Rопр, тем конструкция имеет лучшую теплоизоляцию.
В то же время, сопротивление теплопередаче Rопр зависит от материала, из которого изготовлена конструкция и толщины конструкции.
Коэффициент теплопроводности материала λ , показывает требуемую толщину стены H (в метрах) для достижения сопротивления теплопередаче Rопр = 1.
Между собой эти три величин связаны, как и закон Ома.
Rопр = H / λ
Соответственно H = Rопр * λ
Т. е. толщина стены равняется, требуемое сопротивление теплопередаче Rопр умноженное на коэффициент теплопроводности материала λ.
В качестве примера рассмотрим оконные профили концерна Rehay применяемые на рынках России, итак:
- профиль REHAU BLITZ имеет Rопр = 0,63, что эквивалентно кирпичной стене толщиной 510 мм.;
- профиль REHAU EURO-Design имеет Rопр = 0,64, что эквивалентно кирпичной стене толщиной 518 мм.;
- профиль REHAU SIB-Design имеет Rопр = 0,71, что эквивалентно кирпичной стене толщиной 575 мм.;
- профиль REHAU DELIGHT-Design имеет Rопр = 0,80, что эквивалентно кирпичной стене толщиной 648 мм.;
- профиль REHAU BRILLANT-Design имеет Rопр = 0,79, что эквивалентно кирпичной стене толщиной 640 мм.;
- профиль REHAU INTELIO имеет Rопр = 0,95, что эквивалентно кирпичной стене толщиной 770 мм.
; - профиль REHAU GENEO имеет Rопр = 1,05, что эквивалентно кирпичной стене толщиной 851 мм.;
;Как говорил один классических персонаж: «Все это так, но есть один нюанс».
Так в чем же он?
Все дело в том, что в качестве эквивалента используется кирпичная кладка из силикатного кирпича, имеющего не высокие теплоизоляционные свойства, который используется в основном, в качестве облицовочного и несущего материала. Внутри кладки из силикатного кирпича обязательно находится теплоизоляционный слой, придающий требуемые тепловые качества стене.
Для кирпича λ = 0,81
Если в качестве эквивалента возьмем стену из пенопласта ПС-4, у которого λ = 0,04 то получим совершенно другие значения:
- профиль REHAU BLITZ имеет Rопр = 0,63, что эквивалентно пенопластной стене толщиной 25 мм.;
- профиль REHAU EURO-Design имеет Rопр = 0,64, что эквивалентно пенопластной стене толщиной 26 мм. ;
- профиль REHAU SIB-Design имеет Rопр = 0,71, что эквивалентно пенопластной стене толщиной 28 мм.;
- профиль REHAU DELIGHT-Design имеет Rопр = 0,80, что эквивалентно пенопластной стене толщиной 32 мм.;
- профиль REHAU BRILLANT-Design имеет Rопр = 0,79, что эквивалентно пенопластной стене толщиной 32 мм.;
- профиль REHAU INTELIO имеет Rопр = 0,95, что эквивалентно пенопластной стене толщиной 38 мм.;
- профиль REHAU GENEO имеет Rопр = 1,05, что эквивалентно пенопластной стене толщиной 42 мм.;
;Т. к. теплопроводность пенопласта в двадцать раз ниже чем у силикатного кирпича то и толщина эквивалентной стены будет в двадцать раз меньше.
Для справки ниже приводятся коэффициенты теплопроводности ? некоторых материалов.
Зная формулу Rопр = H / λ
вы всегда можете, определить требуемое значение по двум другим.
Теплопередача через оборудование для работы с окнами
Введение
Наиболее изолирующие стеклопакеты в настоящее время имеют U-фактор всего 0,3–0,5 Вт на квадратный метр по Кельвину (Вт/(м 2 К)) и обычно используют три стеклянные слои, два или более низкоэмиссионных (low-e) покрытий и заполнение инертным газом. Наиболее изолирующие оконные рамы имеют коэффициент теплопередачи всего 0,6–0,8 Вт/(м 2 К) и обычно используют материалы с низкой теплопроводностью внутри или в части конструктивной рамы. Предыдущие исследования моделирования, анализирующие влияние излучательной способности и проводимости поверхности рамы и прокладки, определили цели исследований для компонентов оконной рамы, которые приведут к лучшим тепловым характеристикам рамы, чем у лучших продуктов, доступных на рынке сегодня (Gustavsen et al.
2011). Эта работа расширяет предыдущее исследование, описывая исследования моделирования, анализирующие эффекты теплового моста непостоянно работающего (и не работающего) оборудования в обычных конструкциях оконных рам створчатого типа. Мы используем моделирование вычислительной гидродинамики (CFD) с конечным объемом, чтобы продемонстрировать изменение U-фактора порога для конфигураций с использованием типичных аппаратных систем. Термические эффекты оборудования в настоящее время игнорируются в относительно низкопроизводительных окнах с двойным остеклением, распространенных сегодня, но могут стать значительными в высокопроизводительных окнах.
Оконные рамы
Мы провели моделирование тепловых характеристик четырех различных оконных рам: одной деревянной рамы с алюминиевым покрытием (рама A), одной рамы из стекловолокна (рама B) и двух рам из поливинилхлорида (ПВХ) (рамы C и D). Все рамы были створчатого типа с открыванием наружу, кроме рамы D, которая открывалась внутрь.
Наибольшее проникновение фурнитуры в каждую раму приходится на подоконник, поэтому основное внимание в этой работе уделяется поперечному сечению рамы подоконника. Смоделированная длина подоконника 610 мм, корпус фурнитуры соответствует требованиям Национального совета по рейтингу окон (NFRC) 100. Трехмерные срезы кадра шириной 25,4 мм моделировались без оборудования для определения базовой (эталонной) производительности. Поскольку отсутствуют трехмерные эффекты, эти модели эквивалентны двухмерному моделированию.
Смоделированные модели представляют собой упрощенные представления общих отраслевых структур. Упрощение значительно сокращает время вычислений и повышает числовую точность в трехмерном аппаратном случае, но с риском неточного представления фактического кадра. Чтобы решить эту проблему, мы смоделировали как фактическую конструкцию, так и упрощенную версию для каждой рамы без оборудования и проверили, что смоделированный U-фактор упрощенных моделей находится в пределах пяти процентов от моделей без упрощений.
Чтобы облегчить сравнение между рамами, проводимость систем остекления поддерживается постоянной.
Выводы
Кадр B Результаты
Можно сделать некоторые выводы относительно влияния работающего оборудования на тепловые характеристики на основе отдельных рам, хотя можно наблюдать несколько общих тенденций из-за больших конструктивных различий между каждой секцией рамы. моделируется в этом исследовании. Ясно, что фурнитура, используемая в типичных открывающихся наружу створчатых окнах, может оказывать значительное влияние на общие тепловые характеристики рамы, так как два из трех смоделированных подоконников показывают снижение производительности более чем на 0,05 Вт/(м 9 ).0007 2 К). Также ясно, что типы креплений, местонахождение оператора и другие факторы, связанные с методом реализации фурнитуры, могут существенно влиять на влияние фурнитуры на раму. Большая глубина проникновения фурнитуры от поверхности теплой стороны к холодной стороне привела к снижению тепловых характеристик в трех из четырех смоделированных рам (рамы A, C и D).
В корпусе B повышенная теплопроводность оборудования была почти уравновешена уменьшением конвекционного теплообмена, что стало возможным благодаря размещению оборудования. Ни базовый уровень производительности, ни основной материал рамы, по-видимому, не определяют тепловой эффект оборудования, основываясь только на этих показателях.
Будущая работа
Работа, представленная в этом исследовании, является начальной фазой более крупного исследования, чтобы определить, необходима ли разработка новых требований к моделированию для существующих рейтинговых систем для правильного учета оконной фурнитуры. Это будет включать в себя проверку новых методов теплового рейтинга и введение новых технических процедур для включения аппаратных эффектов в методы теплового рейтинга всего окна.
Основываясь на результатах этого первоначального исследования, мы проведем более подробный анализ чувствительности материалов рамы, расположения фурнитуры и проникновения фурнитуры. Мы также расширим наши исследования влияния на производительность альтернативных профилей рам, включая косяки и головки, а также типов рам, включая вертикальные и горизонтальные раздвижные двери и двери патио.
Также планируется провести анализ чувствительности влияния тепловых характеристик полной рамы на те же рамы, чтобы определить влияние фурнитуры, когда системы остекления улучшаются без изменений рамы. Также рассматривается вопрос об экспериментальном проверочном тестировании некоторых продуктов в защищенной горячей камере для проверки влияния на производительность, продемонстрированного при моделировании.
Соответствующие публикации
Харт, Роберт, Цезари Мисиопеки, Дариуш К. Арасте, Арлид Густавсен и Бьорн Петтер Йелле. «Влияние работающего оборудования на тепловые характеристики окон». В BEST3 Конференция . Атланта, Джорджия, 2012.
Густавсен А., С. Гриннинг, Д. Арастех, Б.П. Джелле и Х. Гуди. 2011. «Ключевые элементы и целевые показатели эффективности материалов для оконных рам с высокой изоляцией». Энергетика и здания , том 43(10).
Понимание тепловых свойств окон и дверей
При выборе новых дверей или окон для вашего дома или собственности понимание тепловых свойств может быть разницей между качественной покупкой и плохой покупкой.
Правильно подобранное окно может превратить комнату из унылой в красивую, но если его тепловые свойства не подходят для климата, эта красота будет стоить дорого.
Давайте внимательно рассмотрим наиболее распространенные термины, используемые производителями при перечислении тепловых свойств окон и дверей. Кроме того, мы покажем вам, как вы можете использовать эти знания для принятия обоснованных решений.
Общие термины в списках информации об окнах
При просмотре каталогов или чтении наклеек на моделях окон вы увидите общие термины и их значение на простом языке:
Теплопроводность
Этот термин относится к общей способности материала проводить тепло от одной точки к другой. Таким образом, дверь или окно с низкой проводимостью будут более эффективно изолировать ваш дом.
R-значение
Значение r — это показатель уровня теплоизоляции окна. Более высокий рейтинг R-значения означает, что продукт лучше сохраняет тепло внутри или снаружи.
Вы увидите это чаще в дверях, чем в окнах, так как изначально он был изобретен как способ оценки тормозной способности изоляции. Окна чаще продаются и продаются на основе их U-фактора.
U-фактор
Этот коэффициент измеряет, как окно или дверь проводит тепловой поток, не связанный напрямую с солнечным светом. Это противоположно значению R, поскольку более низкий коэффициент U указывает на то, что окно или дверь будут пропускать через себя меньше тепла.
Окна обычно считаются эффективными, если их U-фактор ниже 0,40.
Важно отметить, что U-фактор измеряет способность всего продукта контролировать тепловой поток. Это отличается от значения R, которое оценивает только определенную часть окна или двери (например, стекло).
Это означает, что продукт с высоким значением R может по-прежнему выделять тепло несколькими способами, что делает значение R бессмысленным при покупке окон.
Коэффициент усиления солнечного тепла
SHGC описывает, какая часть солнечной радиации проходит через окно или дверь, проходя через них непрерывно или поглощаясь, а затем просачиваясь.
Меньшее число означает, что окно или дверь лучше удерживают солнечную энергию за пределами вашего дома.
Если вы живете в районе с интенсивным солнечным светом, где ультрафиолетовые лучи постоянно бомбардируют ваш дом, убедитесь, что уровень SHGC низкий!
Утечка воздуха
Показатель утечки воздуха показывает, сколько воздуха должно проходить через окно или дверь, при условии правильной установки и стандартного перепада давления внутри и снаружи.
Коэффициент пропускания видимого света
Коэффициент пропускания видимого света или «VT» описывает, какая часть спектра видимого света может пройти через стекло вашей двери или окна. Чем выше доля, тем больше света будет проходить. Опять же, имейте это в виду, если вы живете в регионе с большим количеством солнечного света. Жители Майами и Лос-Анджелеса, это уведомление для вас!
Коэффициент усиления света по сравнению с солнечным светом
Коэффициент усиления света по сравнению с солнечным светом помогает вам оценить взаимосвязь между видимым коэффициентом пропускания окна (сколько света оно пропускает) и его коэффициентом солнечного тепла (сколько тепла от окна).
солнце пропускает).
Окно с высоким коэффициентом LSG пропускает больше света по сравнению с количеством пропускаемого тепла; если вы хотите ярко освещенные комнаты, но не хотите тепла, которое приходит с этим солнечным светом, идеально подходит высокий LSG.
Устойчивость к конденсации
Еще одна оценка окон, влияющая на климат-контроль, – это устойчивость к конденсации. Этот термин просто описывает способность окна или стеклянной двери предотвращать образование конденсата снаружи или внутри из-за факторов влажности и температуры.
Поскольку контроль влажности имеет решающее значение для эффективного управления микроклиматом, это может быть очень важно для поддержания тепловой эффективности во влажном климате.
Применение этой информации на практике
Если вы просто ищете окна и двери, подходящие для вашего дома, то базовой маркировки NRFC на большинстве продуктов должно быть достаточно.
Если вы хотите копнуть глубже, у Министерства энергетики есть список информационных бюллетеней штата, к которым вы можете обратиться.