3. Окна и двери

Потери тепла через окна и двери обычно составляют 30–35 % общих потерь тепла через ограждающие конструкции, поэтому сокращение потерь через эти элементы является одной из наиболее важных задач.

При всем многообразии вариантов решения этой проблемы главным является качественное изготовление самой конструкции окна или двери. Учитывая тенденции к снижению объемов древесины в производстве окон и дверей, практически во всех странах стали больше использовать металл и пластмассы.

Объемы использования материалов для производства окон можно оценить по данным табл. 3.1.

Таблица 3.1

Структура производства оконных переплетов

Страна	Оконные переплеты, %, из
	древесины	металла и металла в сочетании с древесиной	пластифицированного ПХВ
США КНР Япония Германия Испания	37 5 1,6 22,5 14,1	16 72,5 90,2 22,1 74,2	47 22,5 8,2 55,4 11,7

С целью уменьшения объема лесных материалов для изготовления окон в ряде стран используют модифицированную древесину. В связи с этим архитектор, зачастую, разрабатывая решение фасадов, определяет и вид материала будущих окон.

На российском рынке доля оконных переплетов из пластмасс постепенно увеличивается за счет развития сети мелких предприятий по изготовлению и монтажу окон (рис. 3.1). Это порождает ряд проблем и, прежде всего, с монтажом, так как высокое качество самой продукции обеспечивается постоянным контролем над всеми производственными процессами, совершенствованием технологии производства на всех уровнях и внедрением новых технических решений в области оконных, дверных и других конструкций. В производстве качественных окон большую роль играет система уплотнения, а в момент установки – теплопроницаемость монтажных швов.

Рис. 3.1. Элементы окон из ПВХ

В последние годы специалисты компании «Декеунинк» разработали технологию получения профилей с уплотнением на этапе экструзии (рис. 3.2). Такая технология облегчает сборку окон за счет исключения операции монтажа уплотнений в конструкцию. Уплотнитель можно сваривать в местах примыкания.

Рис. 3.2. Разрез оконной конструкции из трехкамерных профилей фирмы «Декеунинк»: 1 – внешний стык для внутренней (оконные наличники и коробка для занавеса) и внешней отделки; 2 – штапик с крюкообразным окончанием (возможность формирования штапика); 3 – уплотнение для стекла серого цвета; 4 – осевой европаз; 5 – оцинкованное стальное армирование; 6 – многокамерные профили; 7 – камера с глубоким водоотводом; 8 – система крепления для отделочных профилей; 9 – скрытая система водоотвода; 10 – капельник; 11 – двойное уплотнение; 12 – перекрывающий профиль; 13 – дополнительные барьеры защиты фурнитуры от воды

Надежное уплотнение стекла и конструкции производится штапиками, в которых уплотнительный элемент коэкструдирован с полимерным профилем. Такая технология обеспечивает сокращение рабочего времени при монтаже и экономит площади рабочих помещений.

Производство ПВХ состоит из 5 переделов: получения хлора, получения этилена, синтеза газообразного винилхлорида, полимеризации газа с получением порошкообразного полимера ПВХ (смолы), введения в порошок добавок для придания различных свойств материалов. В результате получаются гранулы ПВХ, из которых можно производить профили и другие экструзионные материалы.

В чистом виде порошок ПВХ для профилей не используется, так как он не обеспечивает наиболее важных свойств. Все наиболее важные характеристики: ударная вязкость, УФ-стойкость и другие обеспечиваются при добавлении 10–15 модификаторов, а получаемый гранулообразный материал называется кампаундом и используется для экструзии. ПВХ разных фирм отличаются друг от друга применяемыми видами модификаторов.

Широко известный в России оконный профиль КБЕ получается из сырья, представляемого крупнейшим химическим концерном мира «YN Тропласт АГ». Популярность оконных систем КБЕ обусловлена высоким немецким качеством, многолетним опытом производства и сроком службы профилей более 40 лет.

Профили КБЕ проходят многоступенчатую проверку качества. На производствах КБЕ в Берлине и в России (Воскресенск, Новосибирск и др.) работают лаборатории, оснащенные самым современным испытательным оборудованием. Аналогичными свойствами обладают профили и других немецких фирм или их дочерних предприятий в России.

В процессе применения оконные конструкции с переплетами из всех видов материалов получили следующие усовершенствования: резиновые уплотнения между коробкой и створкой, герметичные стеклопакеты (соответственно одинарные переплеты), удобную и функциональную фурнитуру, герметичную заделку примыканий к оконным проемам и др.

Эти конструктивные изменения позволили решить задачи повышения энергоэффективности окон, однако одновременно повлекли за собой новые проблемы.

Узкие одинарные переплеты за счет нескольких воздушных камер сами не промерзают, но создают неблагоприятную ситуацию на откосах проемов, так как стеновая панель по периметру окна теряет значительно больше тепла, чем экономит новое окно. Более плотная заделка примыканий оконной коробки к проему неблагоприятно влияет на температурно-влажностный режим помещений. Резкое уменьшение воздухообмена вызывает конденсацию влаги на холодных поверхностях стеклопакетов и откосов по периметру оконных проемов. В результате стеклопакеты запотевают, а откосы покрываются плесенью.

Следует особо подчеркнуть, что указанные проблемы характерны для новых окон из всех материалов (дерево, алюминий, дерево-алюминий, ПВХ, стеклопластик).

Таким образом, надежная и долговечная служба современных светопрозрачных конструкций из различных профильных систем и микроклимат в жилых помещениях в первую очередь зависят от правильности устройства монтажных швов и качества применяемых изоляционных материалов.

Обработка информации, полученной из различных источников, показывает, что технологию изготовления нарушают не более 20 % производителей, а правила монтажа и заделки узлов примыкания не полностью соблюдают практически 90%.

Монтажный шов любого соединения строительных деталей и изделий является завершающим элементом строительной конструкции. Имея незначительную массу и, как правило, невысокую прочность относительно других соединительных элементов, монтажный шов воспринимает не только те же нагрузки, что и само сооружение, но и дополнительные воздействия от соединяемых поверхностей.

Рассмотрим монтажный шов в узле примыкания оконных блоков к стене в проеме. Для упрощения расчетов примем, что только через окна отапливаемых зданий происходит потеря 25 % тепла. При установке современных светопрозрачных конструкций этот показатель должен снижаться в 1,5–2 раза. Такой результат может быть достигнут не только при условии качественного исполнения оконного изделия, но и монтажного шва.

Площадь монтажного шва по периметру оконного проема составляет 8–14 % от площади самого оконного блока. При равном сопротивлении температуре окна и шва отток тепла через монтажный шов может составить до 3 % от общих теплопотерь здания (табл. 3.2).

Таблица 3.2

Нормативные показатели

Наименование характеристики	Класс	Значение показателей
Сопротивление теплопередаче, м2 С/Вт	I	3,0 и более
	II	2,1–2,9
	III	1,2–2,0
Воздухопроницаемость при Р=100 Па, м3/(ч м)	I	Менее 0,1
	II	0,1–0,5
	III	0,6–1,0
Водопроницаемость (предел водонепроницаемости), Па	I	600 и более
	II	450–599
	III	300–499
Деформационная устойчивость, %	I	Свыше 17
	II	14–17
	III	10–13
Звукоизоляция, дБ	I	Свыше 40
	II	34–40
	III	28–30

Если шов соответствует III классу по сопротивлению теплопередаче (от 1,2 до 2,0 м² С/Вт) и выполнен из качественных материалов, то отток тепла снижается более чем вдвое и составляет около 1–1,5 %. Если же шов насыщен влагой и на его внутренней стороне и внутреннем откосе оконного проема появляется конденсат, сопротивление теплопередаче монтажного шва снижается втрое, отток тепла увеличивается и может составить 3–4,5 % от общих теплопотерь здания. В зимние периоды года, при устойчивых низких температурах, не редки случаи сквозного промерзания монтажных швов, т. е. появления «мостика холода». При этом теплопотери через шов возрастают в 4 раза и могут достигнуть примерно до 10 % общих теплопотерь, а это более 70 % тепла, уходящего через качественно выполненную оконную конструкцию.

При заделке швов между стеной и коробкой необходимо:

– учитывать температурные деформации конструкций здания и оконной коробки в зависимости от времени года и материала переплета. Зазоры между оконной коробкой и проемом должны составлять 10–20 мм;

– со стороны улицы необходимо наклеить предварительно сжатую уплотнительную саморасширяющуюся ленту (ПСУЛ). Она хорошо защищает от дождя, но пропускает воздух. Для этой цели можно использовать цементно-песчаный раствор или специальную сухую смесь, строительную мастику, силиконовый герметик;

– со стороны помещения необходимо обеспечить сплошной пароизоляционный контур из бутилкаучуковой или алюминиевой самоклеющейся ленты. Допустимо использование строительной мастики или силиконового герметика толщиной не менее 6 мм, но в этом случае необходимо дополнительно проложить в шов специальный бутовочный шнур.

При несоблюдении всех этих условий пенный утеплитель через некоторое время под влиянием атмосферных воздействий деструктурируется. Однако практика показывает, что именно «запениванием» швов ограничиваются большинство производителей работ по установке окон.

Анализ результатов обследований оконных проемов по заявлениям граждан в Москве показал, что основной причиной такого массового отказа монтажных узлов является несоответствие конструкций монтажных швов и применяемых материалов требованиям ГОСТ 30971-2002, который требует применения трехслойной системы герметизации узлов примыкания оконных блоков в стекловых проемах. Наружный слой герметика предотвращает попадание атмосферной влаги в шов, накопление конденсата в утеплителе, так как является паропроницаемым. Средний слой служит для теплоизоляции и предотвращает потери тепла из помещения. Внутренний слой должен быть пароизоляционным и не пропускать влагу из помещений внутрь конструкции шва.

За рубежом для герметизации, паро-, гидро- и теплоизоляции швов широко применяются самоклеющиеся липкие ленты на различных подложках-носителях (нетканый материал, фольга и др.). Немецкая фирма «Илбрук» использует пароизолирующую уплотнительную ленту для внутренней изоляции, паропроницаемую уплотнительную ленту и саморасширяющуюся полиуретановую прокладку – снаружи.

Однако дорогие импортные материалы недостаточно подходят для российских условий, где монтажные работы ведутся круглогодично. А при отрицательной температуре герметизирующие ленты становятся неэластичными, хрупкими, что затрудняет работу с ними. Существуют проблемы при остеклении лоджий и эркеров.

Обладая высоким сопротивлением теплопередаче, монтажный шов как бы выравнивает тепловое поле ограждающей системы «стекло–окно». Результат достигается за счет грамотного конструирования монтажного шва по 3-слойной системе герметизации стыка, которая заложена в основу ГОСТ 30971–2002.

П

Рис. 3.3. Пятикамерный профиль окна Фаворит

ри повышении сопротивления теплопередаче до 3,0 м² С/Вт и более (I класс) можно полностью ликвидировать отток тепла через монтажный шов и сохранить высокие эксплуатационные характеристики шва до 10 и более лет. Это тем более важно, если учесть условия северных районов, для которых можно рекомендовать энергоэффективную систему «КБЕ-Элита» – пятикамерный профиль шириной 70 мм и окна Фаворит из профилей шириной 71 мм компании «Тиссен полимер / Декеунинг гроуп» (рис. 3.3).

Теплоизоляционные качества «КБЕ-Элита» на 30 % выше аналогичных характеристик трехкамерных профильных систем шириной 60 мм. Величина сопротивления теплопередаче системы составляет 0,75 м² С/Вт. Это полностью удовлетворяет требованиям норм самой холодной климатической зоны России – Якутии. Пятикамерный профиль шириной 70 мм позволяет устанавливать стеклопакеты шириной до 36 мм, а при использовании расширителей фальца – до 52 мм. Это позволяет резко уменьшить «краевой эффект», т. е. образование естественного конденсата по краям и углам стеклопакетов. Параллельно эффективно улучшается звукоизоляция.

Следует отметить, что ширина профиля зависит не только от климатических условий, но и от конструкции стены.

В случае трехслойных железобетонных панелей традиционная технология отделки не подразумевает утепления откосов и, чтобы избежать промерзания стен по периметру окна – выпадения конденсата, развития плесени, разрушения отделочного слоя, в такие стены необходимо устанавливать окна с коробками толщиной не менее 130 мм. Это относится и к стенам из панелей более старых зданий (из кирпича, других штучных изделий с железобетонными перемычками сверху проемов).

Можно, конечно, ликвидировать последствия установки окон с узкими коробками в железобетонные стены с помощью утепления откосов изнутри помещения, но цена работы становится сопоставимой с установкой окон с широкими коробками.

Таким образом, наиболее рациональными в крупнопанельных домах являются деревянные или ПВХ окна с толщиной коробок до 150 мм. Окна из алюминия, стеклопластика имеют меньшую толщину, а попытки увеличить ее приводят к существенному удорожанию изделий (рис. 3.4).

Рис. 3.4. Установка окон из ПВХ в панельных стенах

В кирпичных зданиях при устройстве многослойной теплоизоляции с внешней стороны и различной отделки ситуация несколько иная. В этих случаях коробка защищена снаружи четвертью кирпича, закрытого эффективным утеплителем или четвертью из эффективного утеплителя и поэтому толщина коробки не имеет решающего значения (рис. 3.5).

В таких стенах можно ставить окна из любого материала с коробками, толщина которых будет определяться климатическими условиями региона.

Рис. 3.5. Установка окон и ПВХ в кирпичных стенах

Д

Рис. 3.6. Вентиляция через перфорированные уплотнители

ля сниженя теплопотерь в современных конструкциях окон усовершенствовались несколько контуров резиновых уплотнителей, герметичные стеклопакеты и узлы примыканий. В помещениях при этом резко изменился температурно-влаж­ностный режим, что негативно отразилось на комфортности жилья и деловых помещений. Фасады новых и старых домов стали "украшаться" кондиционерами. При этом их владельцы, не делая различия между кондиционированным воздухом и приточно-вытяжной вентиляцией, через некоторое время рискуют получить в помещениях чистый холодный углекислый газ. Существует несколько вариантов решения этой проблемы, приводящих, конечно, к удорожанию строительства. Самым простым и дешевым способом восстановления воздухообмена (рис. 3.6) является перфорирование резиновых уплотнителей притворов.

Горизонтальные вентиляционные планки, устанавливающиеся в верх­ней части окон, регулируют приток воздуха, частично фильтруют его, гасят шум и относительно недороги. Однако они существенно усложняют конструкцию и уменьшают световой проем.

Полностью решают эту проблему вертикальные шумозащитные вен­тиляционные клапаны. По сути это воздушные фильтры, изготовленные по современной технологии. В настоящее время вентиляционные кла­паны получили заслуженное признание, но их стоимость сопоставима пока со стоимостью окон, в которые они устанавливаются.

В

Рис. 3.7. Вентиляционный клапан

настоящее время на российском рынке появились вентиляционные системы французской фирмы "Аэроко" и "Климабокс-КБЕ" (рис. 3.7). Оба устройства относительно недороги и могут применяться в окнах любых типов из любых материалов. В них имеются специальные теплозащитные и шумопоглощающие фильт­ры. Одним из недостатков системы "Аэроко" является относительная сложность монтажа клапана в коробки окон, а "Климабокс-КБЕ" – необходимость монтажа только вмес­те с окном.

Нормальная работа окон и узлов примыкания обеспечивается не только применяемыми материалами, но и правильной конструкцией узлов примыкания окон к стенам в проемах. С введением нового государственного стандарта требуется корректировка конструкции узлов примыкания оконных блоков к стенам крупнопанельных и кирпичных зданий типовых серий и индивидуальных монолитных зданий.

Исследования НЦ Сибирской автодорожной академии дают научные экспериментальные предпосылки для решения этого вопроса (рис. 3.8).

Рис. 3.8. Распределение температур (изотерм) в зоне сопряжения оконного блока из ПВХ с однослойной кирпичной стеной: а – со смещением оконного блока и утеплением наружной поверхности оконного откоса; б – с утеплением оконного откоса со стороны помещения; в – со смещением оконного блока и утеплением пространства между оконным блоком и наружной стеной

Итак, технические и технологические решения эффективного при­менения новых окон существуют. Важно, чтобы их конструкции, выбранные материалы для самих окон и монтажных швов были дифференцированными в зависимости от конструкции окон, типа стен и неукоснительно соблюдались правила монтажа в заводских или построечных условиях. К сожалению, производство отечественных материалов, отвечающих требованиям нового государственного стандарта, в России в настоящее время ограниченно.

Подводя итоги, можно констатировать, что производители профиля ПВХ дают ему гарантию на 40 лет, стеклопакетов – 15 лет, фурнитура рассчитана на 50–60 тыс. циклов, а монтаж – 1–3 года! И чтобы преодолеть «монтажный барьер» необходимы не только высококачественные материалы, но такая же подготовка монтажников.

Окна и двери должны органично вписываться в интерьер помещения и убранство фасадов (рис. 3.9). Традиционный белый цвет является во многих случаях эталоном современного строительства. Но при реконструкции зданий или реализации некоторых архитектурных проектов требуются конструкции других цветов, а иногда и другой фактуры поверхности оконных переплетов.

Рис. 3.9. Решение фасадов с окнами их белого ПВХ

Компания «Декеунинк» помимо классического белого выпускает материал, декорированный различными способами, кроме этого, возможно окрашивание в массе и получение профилей бежевого или серого цветов.

Профиль можно закрывать акриловой пленкой. В последние годы в Европе получило признание покрытие Декорок. Это матовое покрытие профилей со стандартными цветами каталога RAL. Поверхность получается слегка шероховатой и придает оконным и дверным конструкциям особенную теплую выразительность.

Конструкции дверей для жилых зданий также претерпели определенные изменения. Если на смену клееным из брусков и покрытым ДВП внутренним дверям пришли деревянные межкомнатные с остеклением и обычные филенчатые, то ассортимент входных дверей на сегодня значительно шире: металлическое, цельногнутое из листового металла (как правило, толщиной 2 мм), утепленное полотно двери из двух металлических листов с полимерным покрытием или покрытием многослойной фанерой и внутренним декоративным покрытием (рис. 3.10).

Коробки дверей – простые с четвертью или сложные с анкерами для крепления в кирпичной кладке.

Рис. 3.10. Конструкции металлических дверей

Конструкции дверей для производственных зданий сложнее, особенно когда к ним предъявляются противопожарные требования.

Противопожарные двери Т30-1Н-5 проверены и сертифицированы в соответствии с высокими требованиями DIN 4102. Например, дверь и люк типа Н 8-5 обеспечивают оптимальную защиту от распространения огня. Полотна дверей и люков имеют наполнение из минерального волокна, фальцованы по двум сторонам и могут выполняться для левой и правой навески.

Угловая коробка с приваренными дюбельными анкерами для крепления в кирпичной кладке изготовлена из стального листа толщиной 2 мм. На элементы дверного блока в камере с электростатическим полем высокого напряжения наносится порошковое серо-белое грунтовое покрытие на полиэфирной основе (цвет по RAL 9002).

Высококачественное, четырехстороннее, круговое уплотнение из элластичного резинового профиля, проложенное в пазу коробки, обеспечивает прекрасную амортизацию двери при закрытии. В случае пожара вспенивающиеся противопожарные полоски герметизируют зазор между полотном и коробкой: у дверей – наверху и внизу, у люков – с трех сторон полотна.

Полотно люка оцинковано, полотно двери также может быть изготовлено из оцинкованного стального листа.

Применение современных материалов и технологий, использование мирового опыта, контроль за технологическим процессом при изготовлении дверей, коробок, ворот гарантирует их надежность, от которой в экстремальной ситуации зависит очень многое.