Энергосберегающие окна как способ сокращения затрат

В современном мире энергосбережение является одним из главных приоритетов во многих областях человеческой деятельности. В связи с этим, разработка новых технологий и материалов, позволяющих сократить энергопотребление, является актуальной задачей. Одним из таких материалов являются энергосберегающие окна.

Энергосберегающие окна – это оконные конструкции, обеспечивающие улучшенную теплоизоляцию и защиту от солнечной радиации. Такие окна имеют специальное стекло, содержащее покрытие, которое позволяет уменьшить теплопотери через окно и снизить пропускание солнечной радиации. Это достигается благодаря использованию различных технологий, таких как нанесение покрытий на стекло, использование газового наполнителя между стеклами и т.д.

Одним из основных принципов работы энергосберегающих окон является использование различных технологий, которые улучшают теплоизоляцию и защиту от солнечной радиации. Основные технологии, используемые при производстве энергосберегающих окон, включают:

1. Многослойное стекло – это стекло, состоящее из нескольких слоев, которые могут быть разделены газовыми наполнителями. Такой подход улучшает теплоизоляцию и защиту от солнечной радиации.
2. Нанесение покрытий на стекло – такие покрытия могут быть различной толщины и состава. Они могут отражать часть тепла и солнечной радиации, а также уменьшать количество пропускаемого света.
3. Использование газового наполнителя между стеклами – это позволяет уменьшить теплообмен между внутренней и внешней сторонами окна, что улучшает его теплоизоляцию.
4. Использование термически разрывного профиля – это профиль, который разделяет внутреннюю и внешнюю части окна, что предотвращает образование мостиков холода и тепла.

Преимущества энергосберегающих окон:

• Энергосберегающие стеклопакеты позволяют сократить суммарные потери тепла из помещений, а также не допускают полного промерзания.
• Такие окна защищают летом от перегрева и помогают сэкономить на кондиционировании помещений.
• У окон улучшается звукоизоляция – это в большей мере относится к моделям, во внутренние камеры которых был закачан инертный газ (аргон или криптон).
• Стекла с теплосберегающим покрытием защищают мебель и предметы интерьера от выцветания, которое провоцируют UV-лучи.

Недостатки энергосберегающих окон:

• Цена. Энергосберегающие окна дороже обычных
• «Отражающие» покрытия не рекомендованы для эксплуатации в зонах длительного воздействия прямых солнечных лучей̆, так как они быстрее теряют свои свойства
• Не все виды энергоэффективных стекол пригодны для одинарного остекления.

Рис. Схема поперечной проекции энергосберегающего стеклопакета

Разберем сравнение тепловых потерь через обычные оконные блоки и энергосберегающие для офисного помещения в г. Москве, находящимся на первом этаже жилого дома.

Дано: 10 окон, суммарной площадью остекления 25 м², суммарная площадь помещения 200 м², которое потребляет в среднем за отопительный период 3 Гкал в месяц.

Определение тепловых потерь через светопрозрачные ограждающие конструкции. Согласно СП 50.13330.2012 [1] тепловые потери через 1 м² поверхности ограждающей конструкции определяются по формуле:

где ΔT – разница между температурой на улице и в комнате, °С;

R – сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции, °С*м²/Вт.

Соответственно тепловые потери за отопительный период рассчитываются по формуле:

где R – сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции, °С*м²/Вт;

ΔT – разница между температурой на улице и в комнате, °С;

24 – количество часов в сутках;

Z – продолжительность отопительного периода, сут.

– продолжительность отопительного периода принимается 243 суток на основе последних фактических данных 2022 года [2];

– среднесуточная температура наружного воздуха в отопительный период – 1,35 °С на основании открытых данных [3];

Таблица

Температура и количество дней по месяцам отопительного сезона 2021-2022

– температура воздуха внутри административных и некоторых производственных помещениях составляет 22°С.

В соответствии с п.2.7, формула 6 СНИП II-А.7-71 [4, с. 7] сопротивление теплопередачи R определяется по формуле:

где α_в – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции, для окон α_в=8 Вт/м²*°С [1, таблица 4]

R_s – термическое сопротивление слоя однородной части фрагмента, для стекол, толщиной 4 мм. соответственно  [4, формула 7 и таблица 1 приложение 2]

α_н – коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции, для наружных стен α_н=23 Вт/(м²*°С) [1, таблица 6].

Определим сопротивление теплопередачи для подлежащих замене окон:

Сопротивление теплопередаче планируемых к установке энергоэффективных оконных блоков с двухкамерными стеклопакетами согласно [1, таблица К1], составляет 1,73 °С*м²/Вт.

Соответственно, тепловые потери через 25 м² поверхности обычных оконных блоков (Q₁) за отопительный сезон составляют:

Q₁ = 20,65 / 0,17 * 24·*3,6*243*25 = 63757482,35 кДж = 15,22 Гкал

В свою очередь тепловые потери через 25 м² поверхности энергоэффективных оконных блоков (Q₂) составляют:

Q₂ = 20,65 / 1,73 * 24 *3,6 *243*25 = 6265186,13 кДж = 1,49 Гкал

Таким образом, экономия тепловой энергии (Q_разн) за отопительный период на 1 м² поверхности составит:

Q_разн = Q₁ – Q₂ = 15,22 – 1,49 = 13,73 Гкал за отопительный период

Тариф на тепловую энергию на момент написания статьи, указанный в едином платежном документе составляет 2912,53 руб./Гкал. Наше помещение потребляет 5 Гкал в месяц, это примерно 0,16 Гкал/сутки. Учитывая, что продолжительность отопительного периода принят 243 суток по фактическому периоду 2021-2022 годов, суммарное потребление тепловой энергии за весь период составит 0,13 * 243 = 40,5 Гкал. В денежном выражении это составит 2912,53 * 40,5 = 117 957,46 рублей. Экономия за отопительный период после установки энергосберегающих окон может составить 33,9%, что в денежном выражении составит 13,73 * 2912,53. =39 989,03 руб. за отопительный период.

Вывод: энергосберегающие окна показывают свою эффективность в области снижение затрат на коммунальные услуги для жилых и коммерческих помещений. Максимальный экономический эффект может достигаться в случае применения энергосберегающих окон на этапе строительства объекта, а не при замене в процессе эксплуатации здания, сооружения.