Композитные изоляционные материалы улучшают теплоизоляцию окон

Хотя композитная изоляционная система, используемая в окнах для изоляции внутреннего пространства зданий, встречается редко, она крайне важна для устойчивых и энергоэффективных жилых и коммерческих построек, как отмечают производители алюминиевых окон. # Регулирование #прерывистоеволокно #особенности

Окна, будь то в домах или коммерческих зданиях, печально известны как источники энергетической неэффективности: летом они пропускают слишком много тепла внутрь, а зимой — наружу. Веками с этой неэффективностью мирились, поскольку окна давали человечеству важные преимущества: доступ к солнечному свету, вид на внешний мир и сильное эстетическое восприятие. Короче говоря, окна никуда не денутся.

Учитывая постоянное присутствие окон в архитектуре, последние десятилетия акцент делается на повышении их изоляционных свойств и эффективности. Это достигается за счет различных материалов и конструкций. Например, двойное остекление было разработано в начале XX века, но массово стало применяться только в 1980-х, добавляя в систему окна изолирующий воздушный слой (между стеклами). Использование алюминия и винила для рам, появление УФ-защитных пленок и добавление третьего стекла также повысили эффективность.

В индустрии производства окон одна из главных задач — минимизировать теплопередачу через оконную систему за счет термоизоляции внешней и внутренней частей рамы с использованием передовых материалов.

Последние десятилетия эту задачу решают с помощью всё более сложных экструдированных или пултрузионных профилей, интегрирующих композитные прокладки с армированием волокном в пространство под стеклом и между внешней и внутренней рамами. Эти «тепловые разрывы» открыли новую эру энергоэффективности.

Окна создают множество возможностей для потери или накопления тепла. Билл Блейзек из Technoform (США) объясняет, что передача энергии через окна происходит тремя путями: конвекция (35%), теплопроводность (50%) и излучение (15%). Качество конструкции и материалов напрямую влияет на общую эффективность.

С ростом обеспокоенности изменением климата регуляторы всё чаще ужесточают требования к энергоэффективности окон. Каждая новая постройка или реконструкция становится шагом к снижению энергопотребления.

Страны подходят к этому по-разному. В США используют коэффициент U (Btu/час·фут²·°F), в Европе — аналогичный показатель U (Вт/м²·K). Чем ниже значение, тем лучше. Солнечный коэффициент теплопередачи (SHGC) также важен, с диапазоном 0.0–1.0.

Мировые строительные нормы, включая Международный строительный код (IBC) и Международный жилищный код (IRC), регулируют энергоэффективность. Однако стандарты ЕС, например в Финляндии (U=1.0), строже американских (U=0.18 для аналогичных условий). В США регионы делятся на четыре зоны с разными требованиями: от 0.27 на севере до 0.40 на юге.

На примере алюминиевой рамы Schüco видно, как полиамид/стекловолокно (чёрное) и пена (белая) разделяют внешнюю и внутреннюю части рамы, минимизируя теплопередачу. Используется тройное остекление. Источник: Schüco.

Дэвид ДеСаттер из EFCO (США) отмечает, что алюминиевые рамы популярны в коммерческих зданиях из-за низкой стоимости, гибкости дизайна и долговечности. Однако алюминий — отличный проводник тепла, что требует применения терморазрывов из полиамида, армированного стекловолокном (25–40%), или пеноматериалов, чтобы изолировать внешнюю и внутреннюю части рамы.

Эволюция дизайна терморазрывов (от простых трубок до многокамерных систем) обусловлена ужесточением норм. Например, в США стандарт U снизился с 0.45 до 0.27–0.40, что потребовало более сложных решений. Технологии экструзии и пултрузии позволяют создавать профили с прерывистым или непрерывным армированием, адаптированные под структурные и тепловые требования.

В Европе строгие стандарты стимулируют разработку многокамерных терморазрывов, как у Schüco (Германия) и Thermeco (Австралия). В США фокус на краткосрочной стоимости часто тормозит внедрение передовых решений, но ожидается, что новые законы (например, Local Law 97 в Нью-Йорке) ускорят переход к энергоэффективным системам.

Компании, такие как Exel Composites (Финляндия), разрабатывают пултрузионные профили из стекловолокна/полиэстера, сочетающие изоляцию и структурную прочность. В Китае Covestro продвигает пултрузию полиуретана для оконных систем.

Перспективы: С ужесточением строительных кодексов (например, NECB в Канаде, ASHRAE 90.1 в США) ожидается рост сложности терморазрывов. Рынок постепенно смещается в сторону долгосрочной энергоэффективности и «здоровых» зданий, что подтолкнёт внедрение инновационных материалов и технологий.

Термопластичные ленты и 3D-печать с непрерывным армированием также могут найти применение в будущих оконных системах, открывая новые возможности для дизайна и производительности.