У всьому світі накопичений багатий та повчальний досвід розробки та встановлення віконних теплоізоляційних конструкцій. Занадто дорого нам, українцям обходиться марнотратство при опаленні та нагріванні води. Багато чого можна списати на уряд та безвідповідальних або корисливих чиновників, але є речі,  які можна зробити самим і закритися від  структур, які грабують та будуть грабувати нас стільки, скільки ми дозволимо їм це робити.

фото1

Рис.1. теплові та вологісні потоки при утепленому вікні

Вікна з точки зору тепловтрат є найслабшим місцем, бо на них приходиться в середньому від 30 до 50% тепловтрат будинку. Адже більшість будівель були споруджені десятки років тому, коли ціна газу була копійчаною. Багато вікон виходять на північ, що взагалі позбавляє їх  сонячних надходжень. Натомість маємо лише одні тепловтрати.

Але нині у світі тепловтрати вікон кардинально зменшуються. Розроблено теплоізолюючі віконні пристрої, які мають дві основні функції :

  1. Ефективно протидіяти вночі випроміненню внутрішнього тепла назовні
  2. Отримувати максимум зовнішніх теплових надходжень у сонячну погоду.

Зрозуміло, що найбільші тепловтрати вікон є вночі, коли температура довкілля мінімальна. Тому скло, через яке легко проходять теплові (інфрачервоні) промені, слід надійно захистити теплоізоляцією. Вимоги до цих  теплоізоляційних конструкцій є такими:

  1. Пропускати достатню кількість світла та сонячного тепла всередину будинку у денну пору
  2. Протидіяти тепловому випроміненню вікон  через максимальну теплоізоляцію у темну пору доби
  3. Застосування до будь яких типів вікна.

Трохи теорії та логічних міркувань

Тепловтрати приміщень будинку назовні визначається так званим опором теплопередачі R. Чим більшим є опір теплопередачі вікна, тим менше тепла випромінюється назовні. Для цього існують спеціальні низькоемісійні вікна, які дорогі і не дуже зручні в користуванні. Суттєвим недоліком є канцерогенність пластикового профілю, особливо коли він нагрівається Сонцем. До речі, з цих міркувань в житловому секторі ФРН заборонено використовувати пластикові вікна. Як виявилося, наші старі добрі дерев’яні вікна після реставрації можуть служити ще довгі роки. До того ж, опори теплопередачі звичайного пластикового та якісного дерев’яного вікна мало  чим відрізняються. Чим користуються деякі польські фірми, які вивозять старі, вистояні дерев’яні вікна та рами до Польщі чи ФРН.

Властивістю теплових променів є здатність рухатися від нагрітої до холодної поверхні. Те ж саме стосується і вологісних процесів, коли тепла водяна пара прямує зсередини приміщення до вікна, охолоджується і конденсується на холодній поверхні скла. Отже, вночі теплові промені найбільш інтенсивно рухаються до охолоджених віконних поверхонь і проходять через них. Одночасно водяна пара прямує до поверхні скла, охолоджується і конденсується на ньому. Теплові процеси в околі теплоізольованого одинарного вікна показані на рис. 1. Коли інфрачервоні теплові промені досягають поверхні блискучої металізованої плівки, то більша частина теплової енергії відбивається і залишається у приміщенні, а менша прямує до скла. Далі в теплоізоляційній структурі доцільно  застосувати тканину, між волокнами якої  містяться мікропрошарки повітря (рис. 1). Нами  розглядається можливість використання нетканого льону, між волокнами якого містяться мікрочастинки повітря, яке мало би ефективно затримувати тепло. Оскільки тепловий потік затримується такою теплоізоляцією, то прошарок повітря між склом та ізоляційною тканиною незначно прогрівається, що мінімізує конвекційні потоки при  скляній поверхні. Тому перед склом залишкові теплові промені потрапляють на останній бар’єр – нерухомий повітряний прошарок, який  ефективно гальмує надходження до скла теплової енергії.

Не обов’язково використовувати  запропоновані матеріали, бо можливе застосування десятків інших. Нетканий льон як предмет дослідження вибраний нами з точки зору його екологічності та добрих теплоізоляційних властивостей. Це один із варіантів вибору ізоляційних матеріалів, хоча їх існує немало. Ми виходили з міркувань екологічності, тобто мінімального використання синтетичних ізоляторів.

Розглянемо тепер дифузійні вологісні процеси в околі вікна (рис. 1). Отже, тепла водяна пара потрапляє на декоративну поверхню ізоляційної структури, а далі на відбиваючу  алюмінізовану плівку. Далі вона не проходить і не конденсується на теплій поверхні алюмінізованої плівки. Нетканий льон розміщений позаду ізоляційної плівки, тобто теж не зволожується; тому немає погіршення його теплоізоляційних характеристик.

Конструкції накривок  

Метою даної публікації є опис  можливостей утеплення вікон в домашніх чи виробничих умовах на основі простих та вже реалізованих конструктивних рішень, що використовуються і працюють роками.

рис2

Фото 1а,1в, 1с. Найпростіша реалізація віконної накривки

 

Найпростішою реалізацією є  ізоляційна структура, що містить декоративну тканину, тепло і волого затримуючу та відбивну плівку, штучне хутро, декоративну тканину.

Перевагами її застосування є простота та дешевизна виробу. Матеріали кріпляться на горизонтальних дерев’яних планках. Зовні на планках кріпляться зовнішня декоративна тканина і відбивна плівка, а під ними – штучне хутро та внутрішня декоративна тканина. Розміри накривки (фото 1) вибираються таким чином, щоби теплоізоляція щільно закривала пройму віконного отвору з метою уникнення потрапляння на скло кімнатного теплого вологого повітря та конденсації вологи на склі. Додатковою перевагою є можливість часткового або повного освітлення приміщення вдень, як показано на фото 1в.

фото2

Фото 2. Штормове вікно

 

Наступна реалізація стосується використання так званих штормових вікон, які накладаються поверх звичайних. Штормове вікно ( фото 2) складається з рамки, на яку натягнута прозора майларова плівка. Вона була розроблена фірмою Дюпон (США) в 50-х роках минулого століття і з успіхом використовується досі. Головними перевагами плівки є невелика ціна (5$ за м2) та надзвичайна прозорість. Можна також використовувати алюмінізовану майларову плівку для відбивання теплових променів. Плівка не випромінює токсинів та використовується навіть для  обгортання харчових продуктів.

В останні роки запропоновані варіанти комбінованих теплоізоляційних віконних пристроїв. Суть ідеї полягає в наступному. Верхня, а деколи і бічна частина вікна на зиму зашивається рамкою з однією чи двома майларовими плівками, а в нижній частині монтується рухома чи нерухома ізоляція. При такому способі

утеплення  кімната вдень завжди буде освітленою, а вночі захищеною від надмірних тепловтрат (фото 3).

фото3

Фото 3. Комбіноване утеплення (нижня рухома ізоляція та верхнє та бічне майларове покриття)

Ще одним ефективним способом є  застосування ізоляційної накривки, рухомої роломеханізмом (фото4).

Привід механізму може бути електричний чи ручний. Вдень ізоляційне покриття намотується на циліндричний стрижень, а вночі розгортається на всю довжину (фото 6). Для уникнення конвекційних потоків повітря тканина рухається в пазах (фото 5), чим досягається відносна герметизація повітряних проміжків, особливо в околі скляної поверхні. Разом з тим вологе повітря не змочує теплоізолюючу тканину та не погіршує її характеристик. Описані конструкції не вичерпують всього зробленого за останні роки, але є яскравим прикладом реалізації ідей енергозаощадження на основі простих та доступних матеріалів.

фото4

Фото 4. Простий роломеханізм

фото5

Фото 5. Пази в напрямних для герметизації повітряного прошарку

фото6

Фото 6. Опущена на ніч теплоізоляційна накривка

 

Автори статті: Юрій Дудикевич та Михайло  Бойко