Потеря тепла через окно

Наверное, каждый знает, что такое стеклопакет. Это несколько стекол одного размера, склеенных между собой с сохранением определенной дистанции. Расстояние между соседними стеклами определяет размер воздушной камеры и количество воздуха, заключенного между стеклами.

Потери тепла

Тепловые потери происходят в окне частично через профиль, частично через стеклопакет. С профилем мы разобрались здесь. Теплоизолятором является воздух, чем больше его внутри профиля скрыто (чем больше монтажная ширина), тем профиль теплее. А как обстоят дела со стеклопакетом? Он тоже, чем толще, тем теплее? В целом – да, но здесь все сложнее. Согласно второго начала термодинамики, теплота переносится в направлении меньшего значения температуры до тех пор, пока не достигнет равновесия. Это значит, что зимой тепло будет искать выход наружу любыми доступными ему способами. Существует три элементарных вида переноса тепловой энергии: теплопроводность, конвекция и излучение. Работают эти воришки ваших денег в принципе всегда одинаково, но есть особенности, которые зависят от материала.

Тепловое излучение

Тепловое излучение — электромагнитное излучение с непрерывным спектром, испускаемое нагретыми телами за счёт их тепловой энергии. Чем горячее тело, тем более короткими волнами оно отдает свое тепло. Если мы не будем рассматривать Солнце, то нас интересует инфракрасный диапазон, который начинается, с длинны 0, 75 мкм и больше. Человеческое тело излучает тепло в диапазоне 5-25 мкм с пиком мощности на 9, 6 мкм. Общий фон излучения в нагретом помещении находится в районе 16 мкм. Обычное стекло в диапазоне от 0, 35 до 2, 5 мкм пропускает от 80 до 90% лучей, 8% отражает, и от 2 до 12% поглощает. Волны длиной более 2, 5 мкм поглощаются стеклом почти полностью. Поглощаясь, они отдают свою энергию и стекло нагревается. Нагретое стекло само является источником теплового излучения с длиной волны более 16 мкм, которое переносит тепло следующему стеклу, и так далее. Последнее стекло, нагреваясь от предыдущего, излучает тепло в атмосферу.

Теплопроводность

Стекло не держит тепло при себе, оно немедленно начинает отдавать его всеми тремя способами. Однако, самая грустная картина наблюдается по краю стеклопакета, в районе алюминиевой дистанции. Алюминий ворует ваше тепло в 200 раз эффективнее, чем стекло. Он образует мост, по которому тепловая энергия очень быстро передается к наружному стеклу, а через него в атмосферу, и называется «мостиком холода». Именно по краям стеклопакета выпадает роса, когда на улице достаточно холодно.

Конвекция

Воздух, находящийся внутри камеры стеклопакета, забирает тепло у стекла, обращенного в комнату, при нагреве он поднимается вверх, уступая место холодному воздуху снизу. Вверху он перетекает к наружному стеклу и отдает ему тепло, постепенно опускаясь вниз. Вот такой круговорот повторяется бесконечно, пока есть разница температур между внутренним и наружным стеклом. При равенстве температур двух стекол, воздух между ними находится в покое. Если наружное стекло теплее, ветер внутри камеры меняет направление.

Сопротивление теплопередаче

Физика процесса теперь в общих чертах понятна, пути бегства тепла определены, теперь пора подумать какие барьеры можно поставить на этом пути. Другими словами, как повысить сопротивление системы, называемой стеклопакет, процессу переноса тепла?

Для начала, вместо обычного стекла поставим энергосберегающее стекло. Самое большое распространение получило так называемое i-стекло. Суть его в том, что на обычное стекло наносят тончайший слой серебра, настолько тонкий, что его недостаточно для того, чтобы стекло стало зеркалом в видимом спектре излучения, однако оно становится зеркалом для инфракрасного спектра. В стеклопакете оно размещается со стороны комнаты, напылением внутрь пакета. Все тепловые лучи диапазона 0, 8-2, 5 мкм возвращаются назад в комнату, а лучи длиннее 2, 5 мкм, нагревая стекло, стремятся выйти наружу в виде вторичного излучения. Но наш доблестный слой серебра и тут на страже, и стеклу ничего не остается, как излучать свою энергию в сторону комнаты, поддерживая тем самым температуру внутри помещения.

Теперь необходимо убрать мост холода. Каким образом? Использовать вместо алюминиевой дистанции, распорную планку из другого материала, обладающего гораздо меньшей теплопроводностью. Например, дистанция THERMIX сделана из пластика, армированного для прочности стекловолокном и снабженного со стороны герметика слоем из нержавейки для обеспечения хорошей адгезии. Адгезия простым языком – это прилипание, сцепление. Дело в том, что пластик обладает очень низкой адгезией, поэтому использовать пластиковую дистанцию без слоя нержавейки нельзя, стеклопакет со временем может просто развалиться. Потери через дистанционную рамку THERMIX настолько малы, что позволяют уменьшить общие потери тепла в окне на 7-8% при использовании и-стекла. Если используются обыные стекла, то процентное приращение тепла будет еще значительнее. Это очень много, учитывая площадь, которую занимает этот элемент в окне. С теплой дистанцией Thermix вы забудете про росу на краях стеклопакета.

Как уменьшить конвекцию внутри стеклопакета? Заменить воздух между стеклами инертным газом, например, аргоном. Эта процедура позволит вам сэкономить еще 5-6% тепла. Ходят страшилки, что аргон сбегает из стеклопакета прямо через стекло. Это не так. Аргон может уходить через трещинки в слое герметизации. Тем не менее, сплаведливости ради, следует отметить, что полисульфид и полиуретан, которые чаще всего используют в качестве герметика для второго контура, имеют довольно рыхлую структуру: расстояния между молекулами больше, чем размер молекулы аргона. И хотя первичная герметизация всегда должна быть из бутила, который не пропустит газ, тем не менее есть вероятность того, что аргон найдет путь к полисульфиду через отверстия в дистанции, минуя сито. Таким образом происходит естественное замещение аргона обычным воздухом. В Европе развита услуга по замене аргона в стеклопакетах прямо на дому у заказчика. Как быстро инертный газ покидает стеклопакет мне неизвестно, но в среднем рекомендуют раз в два-три года производить замену аргона в стеклопакете. У нас я такую услугу не встречал. Возможно, это связано с малым количеством стеклопакетов с инериным газом, проданных населению. Просто нет базы для такой услуги.

Потери света

Стекло способно пропустить через себя около 90% света. Если у вас два стекла, то в комнату попадет 81% от того уровня, что попал на наружную поверхность наружного стекла. Через три стекла вы получите 72% света. Стекло с напылением – i-стекло – увеличит потери света на 5% по сравнению с обычным стеклом. Тогда, если у вас стеклопакет двухкамерный, с одним i-стеклом, то Вы получите 69% света, а если с двумя i-стеклами, то только 65%.