Теплое окно со значением коэффициента теплопередачи U менее 0,8 Вт/м2К (или с сопротивлением теплопередаче более 1,25 (м2ºС)/Вт) гарантируют комфортные условия внутри здания. Благодаря таким окнам обеспечиваются одновременно и энергосбережение и высокий комфорт
Окна имеют решающее значение для создания комфорта в помещении. Окна с плохими теплоизоляционными характеристиками (плохо или совсем не утепленные) создают на фасаде холодные поверхности. Из-за чего необходим активный подвод тепла в области окон, чтобы компенсировать негативное влияние от инфильтрации холодного воздуха, возникновения сквозняка и "холодного излучения".
При применении качественно утепленных окон комфортные условия устанавливаются сами собой. Такие окна были специально разработаны для пассивных домов. Их называют также "теплыми окнами". В настоящее время на европейском рынке присутствуют около 50 производителей окон с таким качеством. Это самые лучшие в мире энергоэффективные окна.
По сравнению со стандартными современными окнами (Двойное остекление с низкоэмиссионным покрытием и заполнением стеклопакета инертным газом), использование окон стандарта пассивного дома позволяет сократить теплопотери более чем на 50%. Эти окна не являются только небольшим улучшением обычных окон, а напротив - это дальнейшее развитие на более высоком уровне. Это значительное улучшение (более чем в 2 раза) включает три важных свойства:
Комфортный микроклимат внутренних помещений;
Положительный баланс на окнах (теплопотери - теплопоступления) в зимнее время (для условий Германии);
Пригодность для пассивных домов.
Теплые окна -
Температурное расслоение воздуха в помещении при использовании окон стандарта пассивного дома не ощутимо, при обычных же окнах оно значительно.
Для теплых окон характерны три отличительные особенности:
Тройное остекление с двумя низкоэмиссионными покрытиями и заполнением инертным газом или сравнимые аналоги (например, окна с двумя створками с двойным остеклением в каждой);
Теплоизолированное соединение остекления с оконной рамой, применение специальных дистанционных рамок по краям стеклопакетов ("теплый край");
Теплоизолированные оконные рамы.
Эти компоненты так хорошо согласованы друг с другом, что теплопотери через такие окна минимум в два раза меньше, чем теплопотери через самые лучшие стандартные окна. Это необходимо, чтобы всегда гарантировать комфортную высокую (высокую по сравнению с обычными остеклениями) температуру на внутренней поверхности, даже холодной зимней ночью.
Так как окна пропускают внутрь помещений прямой и рассеянный солнечный свет, то в Средней Европе в зимнее время года на таких энергоэффективных окнах возможен положительный энергобаланс при соответствующей ориентации и при отсутствии сильного затенения.
Согласно европейским нормам (EN 10077) коэффициент теплопередачи для теплых окон должен составлять менее 0,8 Вт/м2К (или R0 около 1,25 (м2ºС)/Вт). В Средней Европе теплопотери через такие окна довольно низкие, поэтому даже в ночное время в зимний период температуры на внутренней поверхности окна около 17 °C. При таких условиях рядом с окнами очень комфортно. Рядом с окнами нет ни "холодного излучения" ни неприятных холодных зон в уровне пола. Поэтому теплые окна повышают комфорт в помещениях.
Применение теплых окон необходимо в каждой новостройке, возводимой в стандарте пассивного дома. Но их полезно применять и в других зданиях, например, при санации старых зданий.
На рисунке представлено развитие остеклений: от одинарного остекления (крайнее слева) до остекления, соответствующего стандарту пассивного дома (крайнее справа). Только у остеклений такого качества даже в самые суровые морозы будут теплые внутренние поверхности. Незначительные потери энергии и улучшенный комфорт являются преимуществами остекления, соответствующего стандарту пассивного дома.
Ни одна другая строительная конструкция не развивалась так стремительно в части качества теплозащиты как окно. Коэффициент теплопередачи Uw существующих на рынке окон уменьшился за последние 30 лет в 8 раз! (Или соответственно сопротивление теплопередаче R0 увеличилось в 8 раз!)
В начале 70-х годов большинство окон в Германии были с одинарным остеклением. Коэффициент теплопередачи таких окон составлял примерно 5,5 Вт/м2°C, ежегодная потеря тепла через 1 м2 окна равнялась приблизительно расходу энергии в размере 60 литров жидкого топлива. Однако не только потери тепла являются высокими. Из-за плохой изоляции холод проникает на внутреннию поверхность окна. Нередко температура там составляет ниже 0 °C и образуются ледяные узоры.Плохая теплоизоляция связана с низким комфортом внутри помещений и высоким риском повреждения оконных конструкций.
Тепловизионный снимок наружных стен пассивного дома с внутренней стороны. Все поверхности теплые: оконная рама (коробка), рама оконной створки и остекление. Даже по краю остекления температура не опускается ниже 15 °C, см. фото. (Фото: PHI, пассивный дом в г. Дармштадт, р-н Кранихштайн; в доме отопительные приборы стоят у внутренней стены)
Немного лучше были так называемые "изолированные стекла", т.е. стеклопакеты с двумя стеклами. Их начали устанавливать в новостройках и модернизированных зданиях после первого нефтяного кризиса. Между двумя стеклами находился изолированный слой воздуха. Коэффициент теплопередачи был снижен таким образом до 2,8 Вт/(м²°C). Это означает, что по сравнению с одинарным остеклением потери тепла были уменьшены вполовину. Температура на внутренней поверхности стекла изолированных окон в самые холодные дни составляет 7,5 °C. Ледяные узоры больше не образуются, но поверхности окон имеют некомфортные температуры и в холодную погоду они влажные, т.к. точка росы ниже нормы.
Двойное остекление с низкоэмиссионным покрытием и заполнением стеклопакета инертным газом - это намного лучше, но еще недостаточно хорошо
Значительным достижением стало применение очень тонких металлических теплоотражающих покрытий, нанесенных на стекла с внутренних сторон межстекольного пространства стеклопакетов (английское название: покрытие - "low-e"). Благодаря этому тепловое излучение (теплообмен излучением) между стеклами было сильно снижено. Kроме того традиционное заполнение стеклопакета осушенным воздухом было заменено менее теплопроводным инертным газом, например аргоном. С приходом на рынок такие "теплоизоляционные остекления" применялись на основании Постановления по тепловой защите от 1995 г. как стандартный продукт почти во всех новостройках и модернизированных зданиях. Интересным фактом является то, что подорожание такого остекления в связи со значительным улучшением его качества не произошло. Такое стандартное окно с деревянной или пластиковой рамой и oбычным соединением по краю остекления имеет коэффициент теплопередачи между 1,3 и 1,7 Вт/м2К. Таким образом, потери тепла по сравнению с обычными стеклопакетами с двумя стеклами еще раз вдвое уменьшились. Средняя температура на внутренней поверхности составляет даже при сильном морозе приблизительно 13 °C. Однако ощущение холодного воздуха у окна остается еще заметным и не исключено температурное расслоение воздуха в помещении, вызывающее дискомфорт.
Тройное остекление с двумя низкоэмиссионными покрытиями и заполнением инертным газом - оптимальное качество для перспективного строительства и модернизации
Теплые окна -
Для сравнения окно в старом доме с "изолированным остеклением": здесь температуры на поверхности составляют в среднем меньше 14 °C. Наглядно видны все дефекты монтажа - тепловые мосты, особенно на бетонной перемычке. (Фото: PH)
Прорывом в энергоэффективном строительстве в Германии стало создание теплоизолированного тройного остекления. В таком стеклопакете две камеры с заполнением инертным газом и два низкоэмиссионных покрытия (low-e), коэффициент теплопередачи U составляет от 0,5 до 0,8 Вт/м2°C. Если необходимо достичь таких же показателей не только на стекле, но и на всем окне, то для этого нужно применить хорошо теплоизолированные оконные рамы, а также теплоизолированное соединение по краю остекления. В результате получается "теплое окно" или "окно стандарта пассивного дома". Годовые теплопотери такого окна для условий Германии снижаются до менее 7 литров жидкого топлива на квадратный метр оконной поверхности, что составляет одну восьмую от первоночального показателя. Если учитывать то, что попадающие через окно стандарта пассивного дома солнечная энергия значительно уменьшает теплопотери даже в зимнее время, то чистые потери через окно такого качества пренебрежимо малы. Кроме того, теплоизолированное тройное остекление "окупается" сегодня в Германии уже при покупке одного окна исключительно засчет достигнутой экономии энергопотерь.
Это не случайность, что чистые энергопотери в пассивном доме пренебрежимо малы - так малы, как и в других строительных конструкциях с хорошей теплоизоляцией. Качество теплоизоляции наружной оболочки (с коэффициентом теплопередачи приблизительно 0,15 Вт/м2К) точно соответствует хорошим теплоизоляционным свойствам окон стандарта пассивного дома. Благодоря качеству этих двух составляющих в целом возможно строительство пассивных домов во влажном и холодном климате Средней Европы. Результатом этого является дом, в котором тепло и комфортно, и в котором благодаря возврату тепла из вытяжного воздуха создается значительная экономия на отопление.
Окна стандарта пассивного дома отличаются не только малыми теплопотерями, но и также улучшенным комфортом. При сильном морозе температура на внутренней поверхности окна не опускается ниже 17 °C. В этих условиях больше не ощущается "холодного излучения" от окна. Кроме того, в комнате устраняется некомфортное температурное расслоение воздуха, даже тогда, когда под окном не стоит нагревательный прибор. Конечно, при этом должны быть соблюдены и другие критерии пассивного дома, как, например, герметичность и отсутствие тепловых мостов. В этих условиях гарантирован температурный комфорт в помещении, независимо от вида притока тепла. Это стало возможно благодаря улучшенным окнам.
Окна стандарта пассивного дома - это высококачественные продукты, которые были разработаны более чем 40 предприятиями и в настоящий момент продаются на рынке. Экономия энергии по сравнению с обычными окнами составляет не единичные проценты, а больше 50%. Благодаря этим окнам можно экономить не только энергию и наличные деньги, но и защищать окружающую среду. Окна стандарта пассивного дома являются примером эффективной техники, которая была создана в Европе и, производство которой создает рабочие места в регионах, а также одновременно ослабляет зависимость от энергетических рынков.
Времена меняются, меняются вместе с ними и требования к произведениям
человеческого труда. Так компьютер пятидесятилетней давности, как и
кремниевое ружье, теперь музейные экспонаты. Особую актуальность это
имеет применительно к современному дому. Сейчас конструкции домов,
медленно менявшиеся на протяжении столетий, претерпевают революционные
трансформации. В мире формируется иной взгляд на характер массового
жилья. Новейшие технологии позволяют строить недорогие, безопасные, и
кардинально снижающие негативное воздействие на окружающую среду,
жилища. Стали появляться дома, которые назвали экологическими, или
экодомами.
