Помимо традиционных методов, хорошо известных на рынке, включающих в себя замену оконных проемов и теплоизоляцию наружных стен, крыши или перекрытий, повысить теплоизоляцию можно при помощи установки роллетной системы. В основном это правило применимо к странам с континентальным климатом, в которых обычно жаркое лето и холодная зима, а также к регионам, имеющим малую облачность.Раздвижные или распашные системы, роллетные профили – данные системы станут вдвойне полезными. Зимней ночью они снижают расходы на отопление. При наступлении летнего периода роллеты обеспечат защиту от солнечных лучей, понизят потребность в кондиционировании. В этой статье вы узнаете, каков потенциал экономии электрической энергии, а также основные конструктивные аспекты.
|
|
|
Рис. 1. Роллеты и внешняя солнцезащита в течение всего дня обеспечивают защиту от солнца и звукоизоляцию, а ночью – теплоизоляцию и тепловой комфорт |
Физико-технические аспекты
Роллетные системы, раздвижные ставни, жалюзи и текстильные системы согласно EN 13659 принято относить к системам внешней и внутренней солнцезащиты. При выполнении определенных условий ночью они могут использоваться в качестве средств тепловой изоляции. Одним из условий является монтаж на прозрачные поверхности (остекленные площади и окна). В дневной период они практически не используются благодаря выбору жителей в пользу естественного освещения.
При выполнении расчетов потенциала экономии электроэнергии нужно обращать внимание на факторы, оказывающие влияние на здание. Чтобы избежать этого, согласно рекомендациям EN ISO 13790, следует проводить моделирование данных факторов, используя модель одной комнаты (DIN EN ISO 13791). Данная операция облегчает определение потенциала энергосбережения.
Можно выделить несколько факторов, определяющих эффективность системы временной теплоизоляции:
1. Воздухонепроницаемость системы (статичный слой воздуха и сопротивление теплопередаче согласно EN 13125)
2. Параметр теплоизоляции системы (сопротивление теплопередаче и излучение при применении инфракрасных отражающих покрытий)
3. Показатель теплоизоляции наружных стен и остекленных поверхностей
4. Климатические параметры (продолжительность светового дня и температура воздуха в период отопления)
5. Тип управленческой системы и время, требующееся для закрывания системы (в определенное время либо исходя из продолжительности светового дня)
Показатель экономии электроэнергии можно соотнести с площадью окна, поскольку многие факторы оказывают одно и то же влияние, как на оконный проем, так и на системы временной теплоизоляции. Площадь остекленных поверхностей ограничивает повышение физико-технических характеристик.
|
|
|
Рис. 2. Важные факторы, влияющие на систему временной теплоизоляции |
Коэффициент теплопередачи Uw
Чтобы выполнить точный расчет потенциальной экономии электроэнергии на уровне зданий, нужно принимать во внимание климатические данные, конструктивные особенности здания, окон и систем обогрева. Как правило, покупателю окон эти сведения неизвестны, а для первой оценки они являются достаточно трудоемкими. Поэтому часто рассматривают уменьшение коэффициента теплопередачи ΔUw – это показатель, с которым хорошо знакомы производители, строители и архитекторы. Но, используя его, нельзя напрямую рассчитать показатель экономии электроэнергии, поскольку коэффициент теплопередачи становится меньше только в случае одновременного задействования системы временной теплоизоляции.
Для измерения температуры внутренней поверхности параметр ΔUw,tws (уменьшение коэффициента теплопередачи окна с системой временной теплоизоляции) играет значительную роль. Далее вы можете ознакомиться с расчетами для систем наружной солнцезащиты, монтированной на окна со стандартными габаритами согласно EN 14351-1: 1,23 м x 1,48 м, оконная рама занимает 30%.
|
|
Снижение передачи тепла при помощи системы временной теплоизоляции зависит от того, каким будет сопротивление теплопередаче внешней солнцезащиты ΔR. На него, в свою очередь, влияет воздухопроницаемость системы и параметр теплоизоляции. Общие размеры зазоров сбоку, сверху и снизу можно вычислить, используя следующую формулу:
|
|
В зависимости от получившегося параметра системы наружной солнцезащиты можно классифицировать на 5 классов согласно EN 13125 (табл. 2). Повышенный уровень воздухонепроницаемости (класс 5) можно достигнуть тогда, когда из роллетного профиля исключены световые и воздушные зазоры, ламели находятся внахлест либо упираются друг в друга, а общая величина зазоров составляет менее 3 мм. Согласно норме EN 13125 параметры воздухонепроницаемости можно увидеть в виде таблицы, а по норме EN 12835 рассчитываются ее точные показатели. По стандарту EN 13125 установлены классы минимальной воздухонепроницаемости для каждой из определенных конструкций. К примеру, для складных ставней этот класс является первым, а раф-шторы с надежно закрепленными ламелями соответствуют второму классу.
|
Таблица 1 Классы воздухопроницаемости согласно EN 13125 |
|||
|---|---|---|---|
|
Класс |
etot |
ΔR в (м2•К)/Вт |
|
|
1 |
Самая высокая воздухопроницаемость |
>35 мм |
ΔR = 0,08 |
|
2 |
Высокая воздухопроницаемость |
15-35 мм |
ΔR = 0,25xRsh + 0,09 |
|
3 |
Средняя воздухопроницаемость |
8-15 мм |
ΔR = 0,55xRsh + 0,11 |
|
4 |
Низкая воздухопроницаемость |
3-8 мм |
ΔR = 0,80xRsh + 0,14 |
|
5 |
«Воздухонепроницаемая» система |
<3 мм |
ΔR = 0,95xRsh + 0,17 |
Изготовитель указывает показатель сопротивления теплопередаче роллетного полотна Rsh либо другой системы наружной солнцезащиты. Рассчитать показатель можно, проводя испытания с применением термокамеры по стандарту EN ISO 12567-1 либо вычислить согласно EN ISO 10077-2. Установленная точность стандарта – в пределах сотых долей. Каждое из исследований осуществляется в Институте оконных технологий г. Розенхайм. Инфракрасное отражающее покрытие, которое нанесено на систему наружной солнцезащиты, учитывается через показатель k, на который оказывает влияние коэффициент излучения ε данного покрытия и умножается на ΔR.
|
|
|
Рис. 3. Снижение коэффициента теплопередачи ΔUw в Вт/(м2•К) для окна с Uw = 2,8 Вт/(м2•К) с системой временной теплоизоляции в зависимости от сопротивления теплопередаче роллетного полотна Rsh и класса воздухонепроницаемости согласно EN 13125 |
Конструкция системы
Конструкция системы временной тепловой защиты (жалюзи, роллетные профили и т.п.), как правило, не только повышает теплоизоляцию, но и обеспечивает выполнение других функций, а именно защищает от атмосферных явлений (ветра, града, солнца и т.п.), проникновения злоумышленников и т.п. Показатель теплоизоляции зависит от таких факторов, как воздухонепроницаемость и сопротивление теплопередаче роллетного полотна. Кроме того, на него влияют герметичность стыка системы наружной солнцезащиты и временной теплоизоляции с внешними стенами, окнами или фасадом. Он должен обеспечивать образование статичного воздушного слоя между окном и системой временной теплоизоляции.
|
|
|
Рис. 4. Распределение зазоров согласно EN 13125 |
Минимизация потерь тепла при использовании инфракрасной пленки, установленной на системы внутренней солнцезащиты, происходит, если выполнены следующие условия:
1. Инфракрасное отражающее покрытие следует наносить на сторону, которая обращена к окну, и прочие места со слабой конвекцией
2. Оптимальным будет его нанесение на элементы конструкции, имеющие низкую теплоизоляцию
3. Инфракрасное покрытие защищено от загрязнений, а также от деформаций и прочих механических повреждений при эксплуатации или чистке.
В системах наружной солнцезащиты инфракрасное отражающее покрытие не может учитываться согласно стандарту EN 13125, в том числе, и из-за загрязнения в период использования.
Пример расчета
Расчет возможного уменьшения коэффициента теплопередачи Uw демонстрируется на примере оконного проема с установленной роллетой из алюминия. Подобная конструкция также является обеспечивающей надежную защиту от несанкционированного проникновения в дом. Для расчета применялась роллетная система «RS.AR41», произведенная ГК АЛЮТЕХ (см. Протокол испытаний Института оконных технологий № 11-000216-PR03).
|
|
|
Рис. 5. Стыки и зазоры, обеспечивающие 4 класс воздухонепроницаемости согласно EN 13125 |
Описание продукта и параметры
Роллетная система состоит из:
- Полотна роллеты с концевым профилем
- Боковых направляющих шин
- Нижней шины
- Роллетного короба.
Профиль из алюминия имеет наполнение полиуретановой пеной. Алюминиевые шины (боковая и нижняя) имеют уплотнительный профиль из EPDM, на нижний концевой профиль установлена уплотнительная вставка из EPDM, которая прилегает к нижней шине. Нижняя шина используется для отведения воды. Короб роллет не имеет уплотнителей сверху.
Величина зазора между полотном роллет и коробом или элементом строительной конструкции:
- Величина зазора снизу: 0 мм
- Величина зазора сверху: 5 мм
- Величина зазора сбоку (слева и справа): 1 мм
- Rsh = 0,02 (м2•К)/Вт
Выполнение расчета дополнительного сопротивления теплопередаче
Распределение по классам воздухопроницаемости согласно EN 13125:
- Величина зазора снизу: e1 = 0 мм
- Величина зазора сверху: e2 = 5 мм
- Величина зазора сбоку: e3 = 1 мм
- Суммарная величина зазоров: etot = e1 + e2 + e3 = 6 мм
В полотне роллет не существует воздушных или светловых зазоров: ламели расположены так, что они упираются друг в друга. Суммарная величина зазоров не должна превышать 8 мм для 4 класса воздухопроницаемости, исходя из стандарта EN 13125. Выбранная роллета соответствует установленным стандартом требованиям.
Дополнительное сопротивление теплопередаче ΔR при Rsh = 0,02 (м2•К)/Вт можно вычислить, проведя испытание при помощи термокамеры, выполняя следующие расчеты(см. табл. 1):
ΔR = 0,8 х Rsh + 0,14 = 0,8 x 0,02 (м2•К)/Вт + 0,14 = 0,16 (м2•К)/Вт
Когда выполняется монтаж системы временной теплоизоляции на устаревший оконный проем (примем за Uw = 2,8 Вт/(м2•К)), то уменьшение теплопередачи = около 0,85 Вт/(м2•К), а если монтаж производится на современное окно, то по Постановлению по энергоэффективности 2009 (Uw = 1,3 Вт/(м2•К)) уменьшение теплопередачи = около 0,2 Вт/(м2•К). После проведения данной операции существенно увеличивается климатический комфорт в вечернее и ночное время. Потенциальный параметр энергосбережения существенно зависит от климата. Для других видов окон он отражен на рис. 7.
|
|
|
Рис. 6. Объективные показатели, полученные путем измерений |
Энергосбережение в различных по климату регионах
Для того чтобы вычислить потенциальный параметр энергосбережении на уровне зданий, используются данные о климатических условиях (температуре внешней среды, продолжительности светового дня), а также конструкции оконных проемов и здания (аккумулирующая тепловая емкость, принятый стандарт теплоизоляции), используемое отопительное оборудование (понижение отопления ночью). Кроме того, влияние оказывают и локальные параметры (высокая скорость ветра, появление холодного воздуха в низине, сильный туман), но их не всегда можно учитывать.
Принимая во внимание важные климатические влияния (данные о температуре и ветре, положении солнца, суммарной радиации) и данные о климате согласно Метео-стандарту [10] дают возможность с высокой точностью узнать показатель возможного энергосбережения. Используя стандарт EN ISO 13790, проводится воспроизведение всех факторов, оказывающих влияние, в пределах модели одной комнаты (DIN EN ISO 13791) . Испытание проводится для различных климатических регионов Институтом оконных технологий г. Розенхайм.
|
|
|
Рис. 7. Модель одной комнаты для имитации энергетических характеристик окна согласно EN 13790 |
Площадь окна влияет на потенциальный фактор энергосбережения. Это дает возможность не проводить учет факторов, не относящихся к зданию. К примеру, внутреннее климатическое оборудование или тепловые потери при кондиционировании. Эти причины в одной и той же степени оказывают влияние и на солнцезащиту, и на окна. Поэтому их влияние тем меньше, чем лучше выполнена теплоизоляция стеклопакета или дома в целом.
В данном примере вычисляются показатели энергосбережения для г. Вюрцбург, Минск, Москва и Киев. Чтобы это рассчитать, требуется знать, какое окно применяется, поскольку при монтаже солнцезащиты на окно, имеющее более низкий показатель Uw, понижение тепловой передачи станет менее эффективным. Поэтому при проведении исследования были учтены параметры для типичных типов окон.
|
Таблица 2 Окна для оценки систем временной теплоизоляции, размеры окна: 1,23 м х 1,48 м, доля оконной рамы – 30% |
|||||
|---|---|---|---|---|---|
|
Тип окна |
Uw (окно) в Вт/м2К |
Ug (стеклопакет) в Вт/м2К |
Uf (рама) в Вт/м2К |
Коэффициент энергопроница-емости g в % |
|
|
1 |
Окно с простым остеклением |
4,7 |
5,9 |
2,0 |
0,85 |
|
2 |
Однокамерный стеклопакет без покрытия |
2,8 |
3,0 |
2,0 |
0,77 |
|
3 |
Однокамерный стеклопакет с покрытием |
1,7 |
1,3 |
2,0 |
0,6 |
|
4 |
Однокамерный стеклопакет с покрытием |
1,3 |
1,1 |
1,4 |
0,6 |
|
5 |
Двухкамерный стеклопакет (для энергосберегающих зданий) |
0,8 |
0,7 |
0,96 |
0,5 |
|
|
|
Рис. 8. Энергосбережение при использовании алюминиевой роллеты, с Rsh = 0,02 м2К/Вт и 4 классом воздухонепроницаемости для различных типов окон и городов Вюрцбург, Минск, Москва, Киев в зависимости от класса воздухонепроницаемости |
Вывод
Системы наружной солнцезащиты и роллетные профили обеспечивают эффективное предупреждение перегрева помещений в жаркое время года, помогая достигнуть существенной экономии энергопотребления систем кондиционирования. Применение оптимальных материалов и эргономичная конструкция системы дают возможность понизить показатель теплопередачи Uw. Особенно это касается устаревших модификаций стеклопакетов и окон.
Помимо энергосбережения, такие системы повышают тепловой комфорт в помещении, поскольку увеличивается температура внутренней поверхности. На это влияет тщательность проработки конструкции, кроме того, результаты вычислений параметров энергосбережения и проведенные испытательными лабораториями соответствующие исследования на теплоизоляцию.
Использование таких климатических данных и влияний, как положение солнца, сведения о ветре и температуре, суммарная радиация согласно Метео-стандарту [10] дают возможность с высокой точностью узнать показатель возможного энергосбережения.
Например, система временной теплоизоляции, расположенная на старом окне, имеющем простое остекление, в зависимости от температурных условий, дает возможность достигнуть экономии более 140 кВт/ч на 1 кв. м. оконной площади ежегодно (сведения для остальных видов окон можно увидеть на рис. 8). При соответствии 30 кв. м. общей площади окон здания можно достигнуть ежегодной экономии на энергопотреблении 4200 кВт/ч, а это соответствует порядка 420 литрам жидкого топлива. Помимо этого, системы временной теплоизоляции повышают взломостойкость здания.