Окна

15 марта 2016

На Руси окна впервые появились в VIII-IX веках. Это были так называемые волоковые (от «волочить» — двигать) окна — отверстия в стене, обрамленные прямоугольной деревянной рамой. Вместо стекла (стекло появилось позже) в их конструкции имелась деревянная задвижка, ходившая горизонтально и напоминающая современную конструкцию раздвижной двери.

Окно выполняет сразу несколько функций. Сквозь него в дом проникает дневной свет, то есть обеспечивается естественное освещение комнат.
Окно изолирует, защищает помещение от дождя, снега, ветра, холода и жары, других капризов природы (теплоизоляция), а также от шума (звукоизоляция). Окно обеспечивает визуальную связь внешнего мира и внутреннего пространства дома, расширяет границы последнего.

 

 

 

 

 

Окна на любой вкус


Архитекторы называют любое окно "светопрозрачной ограждающей конструкцией здания", подчеркивая тем самым, что оно не только предназначено выполнять основную функцию - пропускать естественный свет, но и является частью стены, отделяющей помещение от внешнего мира. Поэтому на него возлагают и определенные защитные "обязанности": снижать потери тепла и уличный шум, служить препятствием для ветра, холода и влаги, а иногда и предотвращать нежелательное проникновение в жилище посторонних лиц.

Окно должно быть простым в обращении, легким в уходе и обладать длительным сроком эксплуатации. Ну и, конечно, приятно, когда оно выглядит привлекательным и внутри, и снаружи. Все это необходимо учитывать при его конструировании и монтаже.

Самое дешевое и надежное окно - застекленный глухой переплет без всяких открывающихся элементов (створок, форточек, фрамуг) и без фурнитуры - шпингалетов, петель, "ножниц", ручек. Иначе говоря, просто прозрачный проем в стене. С незапамятных времен и до наших дней идут бесконечные попытки его усовершенствовать и облагородить. И сегодня множество фирм во всем мире постоянно бьется за лидерство в оконном бизнесе. Среди этих фирм как зарубежные - VEKA, REHAU, TRОCAL, GEALAN, BRUGMANN, KO..MMERLING, KBE, SCHU..CO, REYNAERS, F.NIEMANN, MODUL WINDOWS, INLINE fyberglass, PIMAS, PAKPEN, ALUPLAST, так и отечественные - АО "МОСМЕК", "СоюзСтройТрест", "БАМО", ООО "ФИРМА КЛЮЧ" и ряд других. Скажем сразу: приобретать следует только сертифицированные окна, что гарантирует их соответствие нашим климатическим условиям, а также срок "жизни" в течение не одного десятка лет.

Когда говорят о конструкции окна, то обычно имеют в виду материал и форму профиля коробки и переплета, способ заполнения стеклом светового проема, положение уплотняющих прокладок, фурнитуру. Материал может быть разным: дерево, алюминий (в том числе с терморазрывом), ПВХ, стеклокомпозит, а также их комбинации. В последнем случае окна чаще так и называют - комбинированные. О преимуществах и недостатках каждого из них мы писали в статье "Веранда для городской квартиры" в ИВД N10 за 1999 г. А вот на профилях немного остановимся.

Профиль коробки, створок и переплета


Основная механика понятна: створки навешивают с помощью петель в оконную коробку, которая, в свою очередь, закрепляется в стене здания. Для придания жесткости конструкции в большинстве случаев предусмотрены вертикальные элементы (импосты), разделяющие окно на более узкие части, к которым прижимаются створки при закрывании. Иногда для проветривания делают форточку или фрамугу. Вертикально и горизонтально расположенные элементы чаще для краткости называют "переплетом". Коробку вместе со вставленным в переплет стеклом или стеклопакетом строители именуют "оконным блоком".

Оконные блоки по числу и расположению створок делят на три основных группы:

а) одинарные - с одинарными створками;

б) со спаренными створками - последние соединены между собой и закрываются как одно целое;

в) с раздельными створками, которые открываются по отдельности, независимо.

В каждой группе возможны вариации - по виду остекления, направлению открывания створок, размерам и форме, и еще по ряду признаков, рассмотреть которые в короткой статье невозможно.

Еще каких-нибудь 30 (впрочем, как и 100) лет назад самым распространенным было окно с деревянной коробкой и таким же переплетом. Дерево довольно хорошо сохраняет тепло, но не обладает достаточной прочностью, поэтому чем массивнее подобный переплет, тем лучше (для центральных районов России он должен быть не менее 60 мм). Сухое дерево имеет близкий к стеклу коэффициент линейного расширения, но сырость может вызвать разбухание и деформацию коробки. Их можно устранить, пропитывая, как это делают мастера из ООО "РусскаЯ ТорговаЯ Экспертиза", специальным составом.

Основные характеристики оконных и строительных материалов

Характеристика Дерево ПВХ (без арматуры) Алюминий Сталь Стекло-
композит Стекло Воздух Кирпичная кладка Бетон
Плотность, т/м3 0,5-0,6 1,4 2,7 7,8 1,6-2,0 2,5 0,0012 3,6-3,7 1,6-2,3
Разрушающее напряжение, МПа 21-88 41-110 80-430 400-480 410-1240 30 (100) - 5-30 2,5-100
Коэффициент темпе- ратурного расшире- ния х 10-6, 0С-1 5 57-75 22-23 11-14 5-14 5-9 - 4 9-14
Теплопроводность, Вт/(м * °С) 0,16-0,25 0,15-0,16 140-190 46 0,3-0,35 0,76 0,023 0,5-0,7 1,51

Поливинилхлоридные коробку и переплет собирают из пустотелого профиля с тремя и более замкнутыми полостями (камерами), разделенными стенкой толщиной 3±0,2 мм, чтобы исключить их коробление при изготовлении. Чем больше этих полостей, тем меньше тепла уходит через профиль, но тем он и дороже. Кроме того, в одну или в две из них устанавливают арматуру из оцинкованного стального листа - для повышения прочности и жесткости конструкции. В углах профили соединяют сваркой, обеспечивающей высокую прочность, что позволяет делать ширину переплета из ПВХ несколько уже, чем из дерева. Ширина профиля коробки обычно бывает не менее 58 мм. Через полости профиля можно вентилировать помещение, не прибегая при этом к открыванию створок.

Алюминиевые коробку и переплет собирают из полого профиля с помощью самонарезающих винтов, которые обеспечивают высокую прочность. По конструкции алюминиевые окна бывают двух видов: только из алюминия или со вставкой из пластика толщиной более 20 мм между двумя алюминиевыми частями окна - внутренней и наружной. Вторую конструкцию называют "с терморазрывом" и используют для отапливаемых помещений, тогда как первую - для холодного остекления.


Створки, фрамуги и форточки


Для проветривания, особенно необходимого в жару, предусматривают одну, две и более откидывающихся или поворотных створок. Некоторые конструкции окон целиком состоят только из створок - причем они не поворачиваются, а сдвигаются по горизонтали или по вертикали. Вместо оконных петель все большую популярность приобретают "ножницы" - механизм с двумя осями поворота: вертикальной и горизонтальной. Створка с "ножницами" может как открываться, так и откидываться (чаще - в верхней части).
Створку не следует делать слишком громоздкой: она может провиснуть, и ее заклинит в коробке. Чаще всего размер по горизонтали не должен превышать 80 см или, в крайнем случае, - 1 м. Устанавливают угол открытия створки с помощью специальной фурнитуры - ограничителей и фиксаторов.
Тот, кто не любит или боится сквозняков, выбирает окно с фрамугой или форточкой. Фрамуга - та же откидывающаяся створка, но примыкающая к коробке в верхней части. Единственное неудобство: кроме баскетбольных центровых, всем остальным приходится открывать и закрывать ее с помощью специального крючка на палке. С форточкой проще: она располагается обычно посередине высоты коробки, так что и сквозняка можно не бояться, и открывать ее рукой.

Совсем недавно для оконных профилей стали применять стеклокомпозит ФГС (файбергласс- композит). Он состоит из длинных стеклянных нитей, скрепленных термореактивной смолой в единое целое. Такой материал долговечен, не гниет, по прочности и твердости превосходит алюминий. Подобная прочность позволяет использовать полый и более простой профиль, чем из ПВХ, без армирующих стальных элементов. Ширина коробки и переплета составляет не менее 60-80 мм, при этом они легче поливинилхлоридных. По утверждению ООО "СТЕКЛОПЛАСТИК-М", незначительный коэффициент температурного расширения (как и у стекла) превращает такое окно в одну монолитную конструкцию. В углах профиль соединяется при помощи самонарезающих винтов через специальные вкладыши с герметизирующими прокладками.

Комбинированные окна в большинстве своем бывают двухслойными и трехслойными. Первые представляют собой сочетание внутреннего деревянного переплета с наружным из алюминия или ПВХ. Дерево выполняет функции теплоизоляции и удачно вписывается в любой интерьер, а алюминий служит для защиты от атмосферных явлений. В трехслойных окнах для теплоизоляции добавляется промежуточная часть из ПВХ, но она более дешевая, чем деревянная, а наружная алюминиевая сохраняется. Комбинирование материалов позволяет увеличить срок эксплуатации обычного деревянного окна, хотя, конечно, и повышает его стоимость.

Cветопропускание


Свет проходит сквозь стекло не полностью - приблизительно 8% видимого излучения отражается, а около 2% поглощается. Иными словами, только 90% уличного света проникает в помещение. Через однокамерный стеклопакет проходит только 82%, а через двухкамерный - 74%. Светопропускание ниже 60% не рекомендуется, и об этом надо помнить при заказе стекла с низкоэмиссионным теплоотражающим покрытием, которое уменьшает поток лучей еще на 4-5%.

Чем больше листов стекла используется в окне, тем, конечно, в доме теплее, но тем хуже его освещение. Поэтому короткий зимний день станет еще короче на 1-1,5 часа в комнате, где имеются два стеклопакета.

Теплоизоляция
В стужу окно обязано сохранять тепло, а в знойный летний полдень - прохладу. Другими словами, оно теплоизолирует помещение от внешней среды. Оценивают теплоизолирующие свойства с помощью так называемого приведенного сопротивления теплопередаче R0пр. Чем оно выше, тем теплоизоляция окна лучше. Согласно "Изменению N4 СНиП II-3-79* Госстроя РФ "Строительная теплотехника" для центральных и северных регионов России величина R0пр преду-смотрена в пределах от 0,5 до 0,75 м2 *°С/Вт. Причем в районах с более холодным климатом она должна быть больше, чем в районах с теплым, чтобы, как это принято говорить, не "отапливать улицу". Так, для широты Москвы эта величина составляет 0,53 м2 *°С/Вт.

Обычное стекло проводит тепло не больше кирпичной кладки, но в два раза меньше бетона и намного больше, чем материалы оконной коробки и переплета (кроме алюминия); словом, именно здесь происходят основные потери тепла. Интересно, что для отапливаемых помещений вообще не допускается одинарное застекление. Теплоизоляцию окон повышают, используя два-три стеклянных листа с воздушными промежутками между ними 6-20 мм. Воздух, заполняющий промежуток, служит хорошим теплоизолятором. Чтобы обеспечить определенное расстояние между листами стекла, предварительно по периметру устанавливают специальную дистанционную рамку. А чтобы влага не попадала в воздушный промежуток, стекло вместе с рамкой по периметру заливают специальной мастикой. Получается "слоеная" конструкция, хорошо известная как стеклопакет, который нашел широкое применение: достаточно вставить его в створку, предварительно проложив изолирующие прокладки, и окно готово!

Если вместо воздуха в стеклопакет "закачать" более тяжелый, но, конечно, прозрачный газ - например инертный, - то теплоизоляцию окна можно улучшить на 15-20%. Для каждого используемого в этих целях газа - аргона, криптона, ксенона, гексафторида серы - существует своя оптимальная ширина промежутка между листами стекла.

Уход за поверхностью


Кроме периодического мытья окна необхо-димо также следить за состоянием поверхности коробки и переплета, в особенности с наружной стороны.

  • Если они изготовлены из дерева, то их следует красить раз в 3-4 года. Двухслойное комбинированное окно избавит от подобного неудобства, но стоит оно на 18-30% дороже деревянного
  • Если они изготовлены из алюминия, то нанесенное оксидное или порошковое покрытие прослужит долго, а случайную царапину достаточно заполнить акриловой краской того же цвета или бесцветным атмосферостойким лаком
  • Если они изготовлены из ПВХ или стеклокомпозита, то, будучи окрашенными "в массе", не требуют вообще никакого ухода.
    Правда, в последнем случае окно может быть окрашено и порошковой краской.

Потери тепла через стеклопакет снижают также нанесением на стекло одного из низкоэмиссионных покрытий; их делят на "твердые" и "мягкие" (можно встретить и другие термины: k-покрытие и i-покрытие, покрытия on-line и off-line). Они отражают тепловой поток, возвращая его зимой в помещение, а летом, наоборот, на улицу. Твердое покрытие (k-покрытие) в виде слоя оксида олова толщиной 0,4-0,6 мкм наносят химически в процессе изготовления самого стекла, а мягкое (i-покрытие) многослойное толщиной 0,08-0,12 мкм с основным слоем серебра - в вакууме на уже готовое стекло. Считается, что первое из них более стойко к климатическим воздействиям и его можно использовать при одинарном остеклении.

Твердое покрытие позволяет сохранить в помещении 70-90% теплового потока, падающего на окно, а мягкое - 90-96%. Мягкие покрытия используют только в стеклопакетах, располагая их, естественно, вовнутрь. Обозначают однокамерный стеклопакет с нанесенным k-покрытием и заполненный, например, аргоном как 4-16Ar-4k, где четверки обозначают толщину стекла, а цифра 16 - толщину воздушного промежутка (счет листов стекла ведут со стороны улицы).

Ни двойное остекление спаренных или раздельных створок, ни однокамерный стеклопакет из обычного стекла, ни двухкамерный стеклопакет при промежутке между листами стекла 6 мм не удовлетворяют требованиям СНиП по теплосбережению для центральной полосы России. Это означает, что при таких окнах слишком много домашнего тепла будет уходить наружу. Но они могут подойти для более жарких районов.

А пока... Производители окон продолжают поиск все более эффективных путей экономии тепла: начали выпуск новых конструкций стеклопакетов, например вакуумных - с тепловым пленочным зеркалом, заполненных особыми гелями вместо газов. Они имеют параметр R0пр не менее 1 м2 *°С/Вт при меньшей общей толщине пакета, благодаря чему ими можно заменять обычные стекла в существующих окнах. Предлагаются также электрохромные, греющиеся и гидрофобные стекла, снимающие проблему запотевания и обледенения окон. Но рассказ об этих новинках требует отдельной статьи.

Воздухопроницаемость

Воздухообмен в квартирах чаще всего обеспечивается вытяжной вентиляцией всего дома. Свежий воздух притекает в помещение через окна и двери. Для этого каждое окно даже в закрытом состоянии должно пропускать воздух (при наличии перепада давления DР снаружи и внутри помещения). Это свойство и называют воздухопроницаемостью. По нормам она не должна превышать 6 кг/м2*ч при величине DР = 10 Па, что соответствует скорости ветра на улице 15 км/ч.

Герметично "укутав" современное окно, мы, конечно, сбережем тепло, но взамен рискуем получить воздухопроницаемость, недостаточную для создания нормального воздухообмена в помещении; в итоге повышенная влажность, сырость и даже плесень могут отравить вам жизнь. Приходится прибегать к проветриванию, приоткрывая створки, форточки или фрамуги. Спрашивается, а стоило ли в таком случае тратиться на новые окна? Однозначного ответа нет. Если, наоборот, в закрытое окно "поддувает" и появились сквозняки, это значит, что в каком-то месте нет плотного прилегания створки или фрамуги к переплету. Стоит вызвать мастера, который отрегулирует положение поворотных частей. Кстати, если такие проблемы и возникают, то чаще всего в первые 3-4 месяца, пока установленное окно не "приживется" в новом для него проеме.

Воздухопроницаемостью можно управлять, например используя особый вентилируемый профиль, перфорированные эластичные уплотнения или вентилируемые планки, устанавливаемые в верхней части окон.

Звукоизоляция

Еще одна из неотъемлемых функций окон - служить защитой от уличного шума. Так, окно с одной рамой и однокамерным стеклопакетом снижает его уровень на 30-35 дБ, а с двухкамерным - на 32-40 дБ. Дальнейшее повышение звукоизоляции возможно, если использовать два оконных переплета: при спаренном, наиболее распространенном в отечественном домостроении, она достигает 40-49 дБ, а при двойном - 45-56 дБ. Типовой двухкамерный стеклопакет 4-8-4-8-4 грешит тем, что, снижая уличный шум, сам немного "гудит", поэтому воздушные промежутки лучше взять разными, например 8 и 12 мм, 8 и 16 мм, или установить в стеклопакете листы стекла разной толщины, например наружное может иметь толщину 8 мм, а внутреннее - 4 мм. Достаточно эффективно, если один из листов стеклопакета выполнен из "триплекса", вторая функция которого - снижать шум.

Особенности монтажа окон

Специалисты считают, что подавляющая часть проблем с новыми окнами вызвана ошибками (по лености или незнанию), возникающими при их установке. При монтаже необходимо оставлять зазор 20-30 мм между наружным контуром коробки и оконным проемом в стене - для компенсации изменения их размеров, когда колеблется температура: чем больше разница коэффициентов температурного расширения материалов стены и коробки, тем больше должна быть и величина зазора. Потери тепла через неправильно выбранный и неверно изолированный зазор и прилегающий участок стены могут значительно превысить экономию тепла даже при самом суперсовременном оконном блоке. Чтобы этого не случилось, его герметизируют и теплоизолируют, а также утепляют откосы, устраняя "мостики холода" . В противном случае окно при зимних холодах запотевает, на откосах выпадает конденсат, а со временем они могут отсыреть и даже покрыться плесенью.

Оконный проем бывает гладким (как, например, в панельных стенах) или с четвертью, чаще обращенной в сторону помещения. Для теплосбережения второй случай предпочтительнее. Наилучшая глубина четверти - 40-60 мм, при этом 20-30 мм уйдет на перекрытие зазора, а остальное накроет часть профиля коробки. При меньшей глубине или при отсутствии четверти приходится самим после установки окна "наращивать" четверть снаружи или создавать заново откос. При слишком же большой глубине закладывают дополнительный брусок (для деревянной коробки) или специальный расширительный профиль (для коробки из ПВХ, алюминия или стеклокомпозита).

При замене старого деревянного окна со спаренными створками и шириной коробки 94 мм на новое со стеклопакетом и шириной коробки 60-80 мм последнее при монтаже смещают вглубь помещения на 1/3 толщины стены, что повышает температуру внутренней поверхности откоса и коробки на 1,5-2,5°С.

При герметизации зазоров следите, чтобы не нарушалось главное правило: в помещении заделка должна быть плотнее, чем снаружи. После заполнения части зазора пенным утеплителем со стороны улицы, оставшуюся часть закрывают предварительно сжатой уплотнительной лентой (ПСУЛ), а изнутри - самоклеящейся бутилкаучуковой лентой (как вариант - солидным слоем мастики или силикона с предварительным уплотнением бутовочным шнуром). Но ни в коем случае нельзя оставлять монтажную пену выступающей.

В некоторых фирмах вам помогут подобрать оконную конструкцию, сделают расчет, насколько она пригодна для предлагаемых условий, и даже наглядно продемонстрируют распределение температуры по сечению профиля окна и стеклопакета при жаре или холоде на улице и в комнате, чтобы проверить, не будет ли образовываться конденсат. Все, о чем было рассказано, следует учитывать, чтобы новое окно прослужило долго. Но как быть, если на него нет средств, а также отсутствует желание регулярно ухаживать за ним? Вернемся к той идее, которая была высказана в начале статьи. Можно максимально упростить его конструкцию, ограничившись глухим переплетом или переплетом с одной узкой створкой, которой вполне достаточно, чтобы вымыть стекло снаружи. А организацию воздухообмена с внешней средой можно "поручить" приточным клапанам.Мнтировать их следует в стене каждой комнаты за пределами оконного проема . Напомним, что этот клапан не только ограждает от уличного шума, но еще и фильтрует поступающий воздух. Довольно дешево и - никаких проблем!