 Задачи
Используемые многими производителями стекол алюминиевые дистанционные рамки,
как необходимый элемент в стеклопакетах, улучшающий значение коэффициента теплопроводности стекольных рам и остекления, оказались слабым элементом конструкции стеклопакета. У алюминия значительно больший коэффициент теплопроводности, чем у других составных элементов окна. Алюминиевая рамка по краям стекла - это последняя возможность излишнего проникновения тепла из помещения наружу. Решением этой проблемы может оказаться применение дистанционной рамки – так называемой «теплой рамки», изготовленной из сложного изоляционного материала или легированной стали.
Применение «теплой рамки» улучшает термоизоляцию по краям стекла, что вызывает повышение температуры в этой области и, соответственно, понижение вероятности появления конденсации водяного пара. В результате, допустимая относительная влажность воздуха, при которой происходит конденсация водяного пара на поверхности стекла, может быть, благодаря применению «теплой рамки», выше на 10-15% без опасности выступления конденсата водяного пара.
Гнутые углы
Одним из существенных критериев, учитывающихся при оценке стеклопакетов, является их герметичность по отношению к проникновению влажности вовнутрь пакета и к потере газа, которым заполняется пространство внутри пакета с целью улучшения термических или шумозащитных параметров.
Для обеспечения высоких параметров, теплую дистанционную рамку, применяемую в стеклопакетах, нельзя резать или соединять по углам пластмассовыми соединителями. Такой способ формирования рамки влияет на снижение герметичности стекла, что может вызвать утечку газа, находящегося внутри пакета, вызывая, тем самым, ухудшение теплоизоляции, снижающее эффект, получаемый от применения теплой рамки. Слабые точки, которыми являются углы стеклопакета, изготовленные из вырезных рамок, ликвидируются путем применения рамок, изогнутых по углам. Это является основным решением для создания продукта самых высоких качественных параметров.
Достоинства
Предлагая своим клиентам теплую дистанционную рамку, Press-Glas имеет в виду следующую пользу:
- сбережение энергии путем редукции тепломоста,
- ограничение риска конденсации водяного пара по краям стекла,
- широкие возможности применения, простой монтаж шпросов,
- механические свойства аналогичны алюминиевым рамкам.
|
Условия испытания |
Конструкция стекла |
Вид профиля оконной рамы |
Вид примененной дистанц. рамки |
Темпер. по краям стекла внутри стеклопакета
[oC] |
Δt по краям и внутри внутреннего стекла
[oK] |
Влажность, соотв. точке росы по краям внутреннего стекла
[%] |
|
Наружная темпер.
0oC
внутренняя темпер. +20oC |
Top-Glas Ug=1,1
4/16/4T
с аргоном |
Дерево |
Пластмасса |
13,3 |
4,5 |
64,1 |
|
Нержавеющая сталь |
12,4 |
5,2 |
62,8 |
|
Алюминий |
10,8 |
6,8 |
55,7 |
|
PCV |
Пластмасса |
13,2 |
4,7 |
64,3 |
|
Нержавеющая сталь |
12,5 |
5,3 |
62,3 |
|
Алюминий |
11,1 |
6,7 |
56,2 |
Представленная выше таблица показывает температуру по краям внутреннего стекла стеклопакета для следующих условий: стеклопакет со значением коэффициента
Ug = 1,1 W / m2K, наружная температура 0oC, внутренняя температура + 20oC.
Из таблицы следует, что применение теплой рамки из пластмассы повышает температуру по краям внутреннего стекла на 20% по отношению к температуре по краям внутреннего стекла в стеклопакете из алюминиевой рамки. Эффектом этого является то, что допустимая относительная влажность воздуха, при которой конденсируется водяной пар на поверхности стекла, может быть, благодаря применению «теплой рамки», выше приблизительно на 15% без опасности появления конденсата водяного пара.
Так как до сих пор не было четких критериев, позволяющих определить «теплую рамку», часто поступали в продажу в качестве «теплой рамки» дистанционные профили для стеклопакетов, которые, правда, были теплее, чем алюминиевая рамка. Однако они имели гораздо хуже свойства, чем правильные решения. В проекте немецкой нормы DIN V 4108 предложены критерии, которые однозначно определяли требования, которым должна соответствовать, так называемая, «теплая рамка». Это должно предотвратить злоупотребление названием «теплая рамка». Согласно этому проекту, за кромку с улучшенными тепловыми параметрами считают такую кромку, дистанционная рамка которой удовлетворяет следующему неравенству:
2(d1λ1) + d2λ2 <= 0,007 W/K
где:
d1 – толщина стенки
d2 – толщина стальной фольги
λi – коэффициент теплопроводности для W/mK
Ниже приведена таблица, в которой представлено, как вышеуказанным критериям удовлетворяют отдельные типы рамок:
| Тип рамки |
Толщина стенки
[мм] |
Значение
∑(di x λi) согласно проекту нормы DIN V 4108 |
Оценка квалификации рамки как «теплой рамки» |
Рамка из поликарбонатов со стальной лентой, вплавленной в сечение
|
0,1(стальная фольга) |
0,0055 |
положительная |
| Полипропиленовая рамка |
0,125 (стальная фольга) |
0,0066 |
положительная |
| Нержавеющая сталь |
0,20 |
0,0068 |
положительная |
| Сталь |
0,25 |
0,0250 |
отрицательная |
| Алюминий - стандарт |
0,35 |
0,1120 |
отрицательная |
В настоящее время на рынке доступны следующие решения, соответствующие критериям «теплой рамки».
- Рамки из нержавеющей стали толщиной стенки 0,15 - 0,20 мм.
- Рамки в виде профилей из полипропилена, покрытые тонкой металлизированной фольгой, предохраняющей от диффузии
- Рамки в виде профилей из пластмассы, армированные стеклянными волокнами, покрытые антидиффузионной, металлизированной фольгой
- Рамки в виде профилей из поликарбоната с металлизированной фольгой вплавленной в сечение стенки
- Рамки из уплотняющих масс, накладываемых в системе TPS
- Рамки в виде эластичной силиконовой ленты, накладываемой на кромку.
Применяемый до сих пор метод оценки тепловой изоляции стеклопакета учитывал только значение коэффициента теплопроводности Ug в центральной точке пакета. Учитывая тот факт, что дистанционная рамка и уплотняющая масса имеют больший коэффициент теплопроводности, чем межстекольное пространство, заполненное газом, на кромках стеклопакета образуется линейчатый тепловой мост. Эффект этот был учтен в новом подходе к расчету коэффициента Uw окна и был описан с помощью коэффициента Psi (Ψ).
Следует подчеркнуть, что реальный эффект тепломоста на кромке стеклопакета, установленного в окне, зависит также от глубины посадки стекла в профиле и коэффициента теплопроводности Uf профиля. Вместе с увеличением глубины посадки стекла и увеличением коэффициента Uf, уменьшается доля потери тепла в окне по кромкам стекла и уменьшается возможность появления конденсата водяного пара.
Ниже дается сравнение этого коэффициента в зависимости от типа профиля и вида стеклопакета. В данной конструкции 4/16/4 при Ug=1,2 W/m2K, было установлено.
|
Дистанционная рамка |
Дистанционная рамка |
|
дерево и PVC |
алюминий |
|
Ψ |
|
алюминий |
0,068 |
0,086 |
|
Нержавеющая сталь "Хроматех (Chromatech)" |
0,047 |
0,053 |
|
TPS |
0,042 |
0,054 |
|
"Thermix" |
0,040 |
0,053 |
Новый способ расчета коэффициента теплопроводности окна Uw был учтен нормой EN ISO 10077 в виде следующей формулы:
Uw - коэффициент U окна [W/m2K]
Af – поверхность рамы
Uf – коэффициент теплопроводности теплой рамки в [W/m2K]
Ag – поверхность остекления в [м2]
Ug – коэффициент теплопроницаемости стекла в [W/m2K]
Lg – периметр в метрах (кромка стекла)
Ψ – линейная теплопроводность в [W/mK] дистанционной рамки
Для того чтобы разъяснить указанную выше формулу приводим пример расчета для одностворчатого окна O32 размером 535 x 1435 мм. Окно изготовлено из трехкамерного профиля PCV при общей ширине рамы и створки 125мм.
Для расчетов приняты следующие данные:
Af = 0,43 m2
Uf = 1,7 W/m2K
Ag = 0,3377 m2
Ug = 1,1 W/m2K
Lg = 2,94 m
Ψa = 0,068 W/mK (алюминиевая рамка)
Ψb = 0,047 W/mK (теплая рамка стальная)
Ψc = 0,040 W/mK (теплая рамка PCV)
Oкно с алюминиевой рамкой (a):
Окно с теплой стальной рамкой (b):
Окно с теплой рамкой PCV (c):
Полученные результаты показывают, что коэффициент Uw окна незначительно улучшается.
В случае применения теплой стальной рамки - на 4,3%, а в случае теплой рамки PCV - на 6,3%.
Группа Press-Glas, предлагая применение теплой рамки в своих продуктах, имеет в виду следующую, вытекающую из этого факта, пользу:
- экономия тепловой энергии,
- уменьшение вероятности конденсации водяного пара на кромках стекла,
- широкие возможности применения,
- простой монтаж шпросов,
- механические свойства аналогичны алюминиевой рамке,
- уменьшение тепломоста.
- В настоящее время предлагаем в стандарте рамки гнутые, так как это продукт более продвинут технологически и стеклопакет с гнутой рамкой обладает более высокими качественными параметрами..
Одним из существенных критериев, учитываемых при оценке стеклопакетов, является их герметичность к проникновению влаги вовнутрь стекла и к потере газа, которым заполнены стекла для улучшения термических или шумозащитных параметров. Применение гнутой рамки, при одновременном устранении слабых точек, к которым относятся неуплотненные бутилом (самый эффективный уплотнитель, предохраняющий от проникновения влаги вовнутрь стеклопакета) углы, состоящие из вырезаемых рамок, это одно из основных решений в направлении создания продукта самых высоких качественных параметров.
Среди доступных на рынке теплых рамок предлагаем:
рамка из тонкостенной нержавеющей стали
» Смотри цвета предлагаемых теплозащитных дистанционных рамок
За введение в наше предложение тонкостенных стальных гнутых рамок, кроме ранее представленных достоинств, вытекающих из применения самой технологии изгиба, свидетельствует:
- оптимальный коэффициент линейного расширения, который составляет 9x10-6K-1. Для сравнения, для стекла этот коэффициент составляет 12x10-6K-1. Стекло и сталь имеют очень близкие коэффициенты линейного расширения, что на практике дает минимальное напряжение на границе стекло – дистанционная рамка. Это, в итоге, вызывает минимальное выпучивание рамки, вызванное нагревом стеклопакета. Для примера: стеклопакет длиной 200 cм, изготовленный при температуре +20 oC и подвергнутый нагреву до +80 oC, обладает следующим линейным расширением:
* стекло - 1,08 мм/м;
* дистанционная рамка из нержавеющей стали - 1,44 мм/м;
* алюминиевая дистанционная рамка - 2,88 мм/м.
В то время, когда между стеклом и стальной рамкой разница в линейном расширении составляет 0,36 мм, между стеклом и алюминиевой рамкой разница составляет уже 1,8 мм. В связи с этим, применение стальной дистанционной рамки в пять раз снижает значения напряжений на границе уплотнения стекла по сравнению с алюминиевой рамкой:
- снижение теплопроводности стали λ до 14,3 W/mK, когда в случае алюминия значение λ составляет 200 W/mK,
- редукция толщины материала, проводящего тепло. У тонкостенной рамки из нержавеющей стали толщина стенl |
