Площадь окон, расположение.
Осветить - дороже, чем отопить. Свет ночью можно выключить, окно - нет.
С этих позиций, идеальная площадь окон равна нулю :)
Решений в этом направлении два:
- Жесткий хайтек, полный отказ от окон, на стенках мониторы, снаружи камеры, на северной стене - вид с юга, на южной - хоть антарктиду... наверное в будущем, так и будут делать, но по мне... - короче, похоже я таки консерватор и ретроград.
- Очень старое, многовековое решение северных деревень. Две избы под одной крышей - "зимник" и "летник". "Зимник" поменьше, мелкие окна, мало окон, "летник" - наоборот. Т. е. бьем дом на зоны. Теплую и темную берлогу в северной части и окна в пол в летней, куда основная тусовка переезжает с конца апреля до октября.
Второе - теоретически звучит красиво, практически - напрягает. Как слово "переезжаем" (по два раза в год), так и летний ад за панорамным остеклением, особеннно в регионах поюжней.
Третий путь, решить компоновкой, долей остекления юг-север. Но сначала, небольшие прикидки.
Для Москвы, энергия инсоляции на вертикальную панель (наше окно) - около 500 кВт*ч /м2 (за период январь-май, октябрь- декабрь). Это то, что поступит на квадрат южного окна. Пролезет в дом, примерно половина, т. е. ориентируемся на 250кВт*ч/м2.
Теперь, что уйдет. Грубо, за те же 8 месяцев отопительного со средней -3С, в доме +20С:
- квадрат обычного окошка (двухкамерка, 0.5 С*м2/Вт) потеряет 265кВт*ч/м2,
- квадрат хорошего окошка, аргон, пара I-стекол - 133кВт*ч/м2
- квадрат очень хорошо утепленной стены с сопротивлением 10 С*м2/Вт (это миллиметров 400 минваты) потеряет 13 кВт*ч/м2
Выводы
Для Москвы, квадрат южного окна за отопительный сезон, имеет энергобаланс потерь близкий к нулевому, даже для обычных окон.
Хорошие окна, превращаются в отопитель со средней мощностью 15-20Вт/м2, с 10 м2 окон южной стороны, можно получить до 200 Вт средней (отопительного сезона) тепловой мощности, хотя с учетом селективных окон, скорее следует ожидать 100-150Вт. Увы, это средняя, в декабре-январе - будут слезы.
Самое главное - эти выводы некорректны, т. к. в оценки потерь вошла только теплопередача через окна, а кроме этого, существенные потери окон приходятся на излучение.
Радиационный энергобаланс системы атмосфера-поверхность земли - сегодня постоянно изучается (одна из программ метеоспутников)
Последние данные по линии терминатора в северном полушарии - 35 градусов. Южнее - земля получает больше, чем излучает, севернее - среднегодовой баланс отрицательный.
Подробнее, кому интересно, можно глянуть тут
Широта 35 - это Кипр, Иран... короче, нам не светит.
Радиационные потери окон, могут достигать 50% от общих потерь (для мансардных окон на скате крыши) поэтому стоит развернуть этот вопрос. Кому лениво - можно пропустить, считайте, что это опять "мелким текстом"
Потери окон ночью.
Любое тело с температурой выше абсолютного нуля излучает энергию.
Два тела с разной температурой - ОБМЕНИВАЮТСЯ этой энергией и тут нет нарушения второго начала термодинамики, несмотря на то, что холодное тело - отдает свою энергию горячему, оно получает от горячего гораздо больше, а установить односторонний обмен - запрещают земные физические законы. Не бывает (фундаментальный запрет) преграды, которая в одну сторону пропускает излучение, в другую - нет.
Интенсивность этого обмена исследовал Стефан, в конце 19-го века. Он ухитрился замерить поток между телами, а лет через 5, Больцман пришел к тем же закономерностям - теоретически.
С тех пор, в физике появился закон Стефана-Больцмана.
Он, очень простой: мощность радиационного обмена между телами (мощность излучения), пропорциональна разности четвертых степеней температуры (по Кельвину) этих тел.
Греем космос
А грунт в полуметре рядом, но под навесом, уже +4С.
Бытовой пирометр, разумеется дает весьма приблизительные значения, в более точных замерах, в морозную звездную ночь, получают "температуру неба" до -120С.
При этом, стоит навести пирометр на облачко - получим вполне себе вменяемые температуры.
Теперь, мы можем объяснить ряд "таинственных" явлений, почему в осенью, при температуре +3С, в ясную звездную ночь, на траве появляется иней, а под навесом - никогда.
Почему на крыше авто, либо роса, либо иней, а на крыльях - нет и т. д.
Почему в весеннии заморозки, в садах жгут костры. Дело не в нагреве воздуха, это без шансов, дело в "укрыть от неба". Дымом. Холодно там на верху, однако.
Все это, практические примеры работы закона Стефана-Больцмана.
Теперь, немного цифр. Морозная (чистый воздух, вымороженная влага) звездная ночь. В доме - +20С, небо -120С, переводим в Кельвины, возводим в 4-тую степень, смотрим на цифирь. (273 + 20)^4 - (273 - 120)^4=6.8*10^8 С^4. Осталось умножить на постоянную Стефана-Больцмана и перейдем к мощности излучения на квадрат. Постоянная 5,67·10^-8 Вт·м-2·К^-4 (легко запоминать - 5678)
6.8*10^8*5,67·10^-8 =6.8*5.67=39Вт/м2.
При этом потери теплопередачей, для хорошего двухкамерника при -20С улицы, +20 дома - 40Вт/м2.
Как выключить окошко.
Ставни. Если теплые ставни, рубится оба канала потерь, и теплопередача и радиационные.
А любая непрозрачная преграда - препятствует потерям на излучение.
Простая иллюстрация. За окошком - здоровенная "печка", температура поверхности +180С. Подходим к окошку - "пышет жаром".
Ставим кусок обычной ДВП, или вообще, завешиваем окошко тряпкой - жаром "не пышет".
Оставили незавешенное окошко на ночь - получили доп. потери.
В идеале - закрывать снаружи, т. е. ставни. А коль уж беремся городить - теплые ставни.
На 10 м2 окон, потенциал снижение потерь до 400Вт, теплыми ставнями - до 700 Вт.
Перегревы через окна летом.
Увы, эти же 10 квадратов, летом дадут среднюю тепловую мощность в 700 Вт, для Москвы.
А для Краснодара - дадут полный ад.
Тут два варианта:
- "выключить окошко" (ставни, шторы...)
- автоматическое решение вопроса - свесы. Зимой солнце низко, пусть светит в окна, летом высоко, пусть свес крыши, или навеса - затеняет окна.
Углы подъема солнца от местности и даты можно глянуть тут
Смотрим самое высокое положение солнца 22 июня для своей местности, строим треугольники, получаем необходимый свес.
Либо - устанавливаем "маркизу"
Оконный профиль.
Любой профиль - зло. Мы делаем дырку в контуре теплозащиты (оконный проем), для того, что бы получить свет.
Потом вокруг того, что пропускает свет (стеклопакет) - городим оконую раму, а вокруг нее, еще и монтажный зазор.
15-20% оконного проема, это просто нефункциональная дырка на улицу. С пяти окон 1300*1400, почти квадратный метр, который не дает света и теряет столько же тепла, сколько 15 м2 стены со слоем утепления 300 мм. Обидно.
Что делать
Вариантов много.
- Самое эффективное - колхозить, коль производители такое убоище клепают.
- Если лень колхозить, то искать не столько по параметру "100500 камер", сколько по высоте профиля (его паразитной площади)
- Если в комнате несколько окон - одно с открывающейся фрамугой, остальные - глухие.
Пару слов про маркетинг и жульничество.
Наш профиль содержит аж ...надцать камер и мы подняли тепловое сопротивление от 0.7, аж до 0.83!
Ага и на 150% увеличили высоту профиля и общие потери рамы.
Фишка простая, откидная створка со стеклопакетом, может весить до 40 кг, открыли окошко и профиль стал буквой зю. Если бы внутри этой пластмаски, не было доброй стали.
А сталь - увеличивает теплопроводность. Вот и приходит на помощь всемогущий маркетинг. Была прямоугольная стальная труба (жесткая фигура) - а поставим вместо нее швелер (хлипкая фигура). Ну, а чтоб не развалилось - вытянем полки подальше (увеличим высоту профиля).
А покупателю впарим "чистую правду", что у нас через единицу поверхности - мало уходит. А что этих единиц (площади) - хренова туча появилась (за счет разомкнутой, хлипкой несущей основы), мы рассказывать не будем.
В этом плане, оценка простая. Сравниваем не тепловое сопротивление, а произведение этого сопротивления на площадь рамы. Все встанет на места.
А лень считать, то на глазок, чем ниже профиль, тем лучше.
Откровенно плохих по теплопроводности профилей под двухкамерный пакет с зазорами 14 мм - не бывает.
Как сколхозить оконную раму.
Для глухого окна:
Покупаем только стеклопакет и алюминиевый уголок с полкой 15-20 мм.
Оконный проем делаем на 30-40 мм шире и на 15-20 мм выше пакета.
Оконтуриваем проем наружним уголком, мажем его герметиком. Под уголок, сразу монтируем отлив.
Торец стеклопакета обклеиваем ПСУЛом в два ряда.
Ставим пакет, прижимая к наружнему уголку, фиксируем внутренним уголком, тоже с герметиком.
Подоконник прижимаем к стеклу.
Для открывающегося окна.
Покупаем маленькое окошко с одной створкой и стеклопакет на глухую часть. Монтаж глухой части - так же, как монтаж глухого окна, петли только со стороны дальней от глухой части.
Лень колхозить, окна уже купили, "тюгингуем".
Эта щель, по контуру пакета, шириной в пару см, прикрыта от улицы, аж двумя пластмасками толщиной 3 мм.
Вынимаем пакет.
Ножом отодвигаем прижимную планку (делаем небольшую щель) берем наноинструмент (обрезок дюймовки), упираем в щель, колотим молотком.
Вначале вынимаем длинные планки, потом короткие, ставим наоборот.
Стеклопакет центруется специальными пластинками, чтоб не вылетел при транспортировке. Их смело выкидываем.
Клеим на торец пакета ПСУЛ в два ряда, быстро ставим на место.
Не натягиваем ПСУЛ на углах.
Пакеты перед монтажом окна все равно вынимать, с ними в одну каску в принципе можно, но нужно быть очень здоровым.
Окно 2000*1400 весит 120 кг. А бОльший (глухой) пакет - 70 кг. Даже такой пакет в одиночку поставить и то напряжно, а окошко... - в общем, я вынимал.
С пакетами - работаем в перчатках, рекомендую перчатки с прорезинеными ладошками, "цеплючие".
Подставочный профиль.
Придуман давно, раздолбаями-разработчиками оконных профилей. Первоначальная цель - не убить окно во время перевозки. На нем стоит, на нем тащат из машины, его шкрябуют, царапают...
Это все, дело хорошее, если бы потом его откручивали и выкидывали.
Но "гениальные" разработчики, пошли дальше, этот профиль узкий, (собственно там три кусочка пластика, два воздушных зазора по 15 мм и улица), к нему подсовывают подоконник, а с улицы цепляют отлив.
То, что при этом бездарно теряется 4 см высоты проема, никого не волнует.
Вариантов два. Поискать оконные профили, в которых подоконники и отливы монтируются прямо на профиль окна, либо, хоть немного утеплить это убоище.
Сверлим дырки Ф5-6 с шагом 150-200, через них запениваем. И со стороны улицы и со стороны помещения.
Стеклопакеты. Какой выбрать.
Сегодня (по цена-качество) - 2 I-стекла (со стороны комнаты), третье обычное, М, 4 мм. Обе камеры аргон, меньше 12 и больше 14 мм - не нужно.
Что это за стекла
На фотке, три спаренных отражения пламени (три стекла, по одному отражению от каждой грани).
Если присмотреться - две первые пары имеют второе отражение более тусклое, чем первое и другого оттенка. В третьей паре - оба отражения одинаковы.
Первые две пары - отражения от I-стекол.
Что это дает.
Не хочется про "отражает тепло внутрь помещения", потому что это не совсем точное описание эффекта.
Это селективное стекло. Вот примерно, как красное, зеленое... один цвет (длину волны) пропускает лучше, чем другие.
В стекле с напылением (для I - стекол, это тонкая пленка соединений серебра), видимый спектр - передается хорошо, а волны с длиной характерной для излучения предметами с комнатной температурой - плохо. В результате, падает доля радиационных потерь.
Насколько, сказать точно, очень сложно. Измерение теплопроводности светопрозрачных конструкций - то еще колдунство, результат может гулять на 10-ки процентов, от условий замера. Одно и то же окно, в облачную и безоблачную ночь, будет давать совершенно разные потери, при равной дельте температур дом-улица. Окна в зенит - тоже внесут свою лепту, "доля неба" в окошке - свою. Свесы над окнами, кстати, тоже снизят долю радиационных потерь в звездные ночи.
Есть интегральная оценка, такое стекло дороже на 10-15%, окупаемость в средней полосе 1.5-2 года.
