Реферат: И. В. Борискина, А. А. Плотников, А. В. Захаров проектирование современных оконных систем гражданских зданий

И.В. БОРИСКИНА, А.А. ПЛОТНИКОВ, А.В. ЗАХАРОВ


ПРОЕКТИРОВАНИЕ СОВРЕМЕННЫХ ОКОННЫХ СИСТЕМ ГРАЖДАНСКИХ ЗДАНИЙ

Допущено Министерством образования Российской Федерации в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности «Промышленное и гражданское строи­тельство» направления подготовки дипломированных специалистов «Строительство»
Москва Издательство Ассоциации строительных вузов
2000

УДК 624.01

Рецензенты: кафедра МархИ (зав. каф. профессор И.М. Ястребова), эксперт Восточно-Европейского Союза экспертов В.Ю. Ясин.

^ И.В. Борискина, А.А. Плотников, А.В. Захаров Проектирование со­временных оконных систем гражданских зданий. Учебное посо­бие. - М.: Издательство АСВ, 2000 г.

ISBN 5-93093-085-6

В учебном пособии приведены основные теоретические предпосылки проек­тирования современных оконных систем, фасадов и зимних садов. Изложены конст­руктивные решения и физические процессы, происходящие в пакетном остеклении, с точки зрения светотехники, теплофизики и акустики. Приведено описание дополни­тельных возможностей оконных систем - жалюзей, рольставней и систем проветрива­ния, а также устанавливаемых систем фурнитуры. Для студентов строительного на­правления и для специалистов по переработке и монтажу оконных конструкций, преж­де всего из поливинилхлорида.

ISBN 5-93093-085-6

© Издательство АСВ,2000 © Кол. авт., 2000

ОГЛАВЛЕНИЕ




ОГЛАВЛЕНИЕ....................................................................................……………………………………………………….…............

2

ПРЕДИСЛОВИЕ...............................................................................……………………………………………………..........………...

3

ГЛАВА 1. Современные оконные системы из ПВХ, дерева и алюминия……………………………………………………….…..

4

1.1. Окна с переплетами из поливинилхлорида..........................………………….………………………………………..…….........

4

1.2. Окна с переплетами из алюминия.................................…………………………………………………………...........………......

7

1.3. Окна с переплетами из стеклопластика................……………….....................……………………………………………….......

8

1.4. Окна с переплетами из дерева.......................................................……………………………………………….…………….…..

8

1.5. Общие выводы.............................…………………………………………………………...........................................……….........

9

ГЛАВА 2. Строительные стекла и стеклопакеты...........................………………………………………………………...…….........

10

2.1. Строительное стекло. Физико-технические свойства. Технология производства и классификация........................……........

10

2.2. Строительные стеклопакеты. Разновидности. Прочностные и фи­зико-технические свойства................…............…….......

11

2.2.1. Стеклопакеты. Конструкция. Классификация. Маркировка............…...............................……..........................…….............

11

2.2.2. Прочностные свойства стеклопакетов ..........................………………………………………………………………………...

13

2.3. Светотехнические и теплозащитные свойства остекления. Нормирование и расчет теплозащитных характеристик окон..

14

2.3.1. Светотехнические свойства оконного стекла.............………………………………………………………………………......

14

2.3.2. Теплозащитные качества светопрозрачных ограждающих конструкций и их нормирование. Особенности теплообмена в светопрозрачных ограждающих конструкциях..............……………………………....................................................................…....


16

2.3.3. Нормирование и расчет теплозащитных характеристик окон …………....................................................................................

21

2.4. Звукоизоляционные характеристики остекления. Нормирование звукоизоляции ограждающих конструкций...............…...

24

2.4.1. Основные понятия и определения........................………………………………………………………………………..............

24

2.4.2. Звукоизоляционные характеристики остекления...………………………………………………………………………..........

26

2.4.3. Индекс изоляции воздушного шума.............……………………………………………………………………….....................

29

2.4.4. Общие выводы.........................................................………………………………………………………………………............

29

ГЛАВА 3. Фурнитура для современных окон.................……………………………………………………………...........................

31

ГЛАВА 4. Дополнительные функциональные возможности оконных систем……………………....................................................

37

4.1. Роль окон в системе естественной вентиляции помещений. Вен­тиляционные устройства и приспособления, применяемые

в оконных конструкциях ..........................……………………………………………………………………........................................


37

4.2. Рольставни, ставни, жалюзи...............………………………………………………………………...............................................

42

ГЛАВА 5. Проектирование современных оконных систем гражданских зданий ..................................................................……....

37

5.1. Назначение размеров элементов. Выбор сечения оконного профиля. Правила расчета ветровых нагрузок........….......…....

47

5.2. Технология установки и закрепления оконных блоков............………………………………………………………………......

52

5.2.1. Температурный режим в узле примыкания окна к на­ружной стене...........……………..........................................................

52

5.2.2. Правила закрепления оконных блоков в стенах............………………………………………………………………………....

54

5.2.3. Принципы устройства монтажных швов. Назначение толщины и применяемые материалы.…………….............................

55

5.2.4. Установка оконных блоков в стенах. Разработка узлов примыкания.................................…………........................................

57

ГЛАВА 6. Витражные системы остекления. Теоретические основы проектирования ...................................................……...........

61

6.1. Фасадные системы .......................................................……………………………………………………………….......................

62

6.2. Зимние сады ....................................................................................………………………………………………………………….

66

6.3. Светопрозрачные межкомнатные перегородки ........................………………………………………………………………......

71

ПОСЛЕСЛОВИЕ …………………………………………………………………………………………………………………………

74

ЛИТЕРАТУРА ...…………………………………………………………………………………………………………………………

75

ПРИЛОЖЕНИЯ:




Приложение 1. Основные профили системы Veka Softline AD. Комби­нации основных профилей системы Veka Softline AD .




Приложение 2. Армирующие профили системы Veka Softline AD




Приложение 3. Дополнительные профили системы Veka Softline AD




Приложение 4. Таблицы для статического расчета оконных конструк­ций на ветровую нагрузку. Система Veka Softline AD




Приложение 5. Зависимость толщины монтажных швов от геометриче­ских размеров оконного блока





^ 80 лет МГСУ-МИСИ

ПРЕДИСЛОВИЕ

Проблемы, связанные с разработкой, проектированием и монтажом современных светопрозрачных конструкций в настоящее время являются одними из наиболее акту­альных для российских специалистов, занятых в области строительства.

Появление в последнее десятилетие на отечественном рынке зарубежных оконных систем, в основном представленных немецкими производителями, показало, насколько далеко традиционный российский взгляд на светопрозрачные ограждающие конструк­ции отстает от общепринятых мировых стандартов.

За последнее время претерпело существенные изменения даже такое, казалось бы хорошо освоенное в России направление, как производство деревянных окон. Появи­лись ранее не знакомые нам многофункциональные системы алюминиевых профилей с термоизолирующей вставкой, а также сложные конструкции структурного фасадного остекления.

В связи с этим, не стоит, видимо, лишний раз говорить и о том, что появление раз­витых и технологичных оконных систем из поливинилхлорида, а также всевозможных вариантов пакетного остекления, стало, своего рода революционным шагом для рос­сийского строительства, к которому оно, к сожалению, оказались неготово. На сего­дняшний день необходимо констатировать тот факт, что разрыв между производите­лями оконных конструкций, в основном представленными зарубежными фирмами, и российским строительным сектором, выступающем в качестве потребителя, огро­мен.

При этом в наиболее невыигрышном положении оказались производители ПВХ-профилей, как наименее известных в нашей стране и, следовательно, вызывающих наибольшее количество споров и, зачастую, неоправданной критики. Основную долю в массовом гражданском строительстве бывшего СССР составляли деревянные окна. Возможность замены оконных переплетов на альтернативный материал практически не рассматривалась. Единичные исследования, выполненные в этом направлении, были ориентированы на стеклопластик, как материал, наиболее подходящий к суровым кли­матическим условиям. В силу специфических свойств, характеризующих повышенную чувствительность к воздействию температур, поливинилхлорид в России и в бывшем СССР никогда не принимался во внимание в качестве альтернативы дереву для произ­водства оконных переплетов. Таким образом, можно говорить о том, в современной России существует определенное предубеждение и настороженность к ПВХ, вызван­ное исторически сложившимися традициями.

В соответствии с общей тенденцией, преподавание оконных конструкций для граж­данских зданий во всех специализированных учебных заведениях практически своди­лось к перечислению ограниченной номенклатуры выпускаемых деревянных окон. Несколько более подробно светопрозрачные ограждения рассматривались в учебных курсах, ориентированных на промышленные здания. Однако, и в этом случае, приори­тетным оставалось простейшее остекление с переплетами из стали. Таким образом, вплоть до недавнего времени в России никто по настоящему не задавался вопросом о подготовке специалистов, способных квалифицированно разобраться во всех вопросах, связанных с проектированием и монтажом светопрозрачных конструкций.

В настоящее время, потребность в национальных кадрах в области современных оконных систем как никогда велика. В этом заинтересованы не только строительные фирмы, но и производственные - одинаково как молодые отечественные, налаживаю­щие собственное производство оконных комплектующих - профилей, стеклопакетов, фурнитуры, так и крупные зарубежные производители с мировым именем, стремящие­ся серьезно и долговременно работать в России.

Авторы книги, предлагаемой Вашему вниманию, рассматривают свою работу в ка­честве первого шага к созданию полноценной, научно обоснованной системы знаний о современных светопрозрачных конструкциях, а также к разработке методики их про­фессионального проектирования и монтажа.

Основной упор в книге сделан на оконные системы из поливинилхлорида, как наи­менее знакомые для российских проектировщиков, а также на описание конструкции и технических свойств применяемых в настоящее время стеклопакетов.

Предлагаемое издание ориентировано прежде всего на студентов строительных ВУЗов, обучающихся по специальности 2903 «Промышленное и гражданское строи­тельство». Может быть использовано в соответствующем лекционном курсе , курсовом и дипломном проектировании, а также при проведении практических занятий и лабо­раторных работ.

Авторы также надеются что настоящий учебник может хорошо послужить и в каче­стве рабочей настольной книги практически для всех ныне действующих специали­стов, занятых в фирмах по переработке и монтажу оконных конструкций, прежде всего из ПВХ.

Авторы выражают огромную благодарность генеральному спонсору издания - не­мецкому концерну "VEKA", предоставившему кроме того огромное количество цен­нейшей научной и технической информации по самым передовым и перспективным разработкам своего предприятия.

Мы также выражаем глубокую личную признательность сотрудникам российского филиала концерна "VEKA"^ 000 «Века Рус»: полномочному представителю Егорову В.Г., техническому представителю Окулову А.Ю., коммерческому директору Ковачеву В.А.; заместителю генерального директора 000 «Кемопласт» Никитину А.И., со­трудникам технического отдела московского представительства концерна "Rehau AG + Со": начальнику отдела Емельянову М.И., коммерческому представителю Литкевичу А.А., старшему эксперту Панфилову Ю.В., генеральному директору московского пред­ставительства концерна "Kommerling" Томасу Лешке, сотрудникам фирмы^ ЗАО «ИКГ» : генеральному директору Круглову С.Н., директору Григорьеву Е.И.; техниче­скому директору 000 «Позитрон - М» Нежданову В.И., сотрудникам фирмы ЗАО «ТБМ» : заместителю начальника отдела сбыта Маринину С.Г., менеджеру Кукарцеву М.Н., руководителю группы Макарычеву В.Н., директору фирмы 000 «Эко-профиль» (официальному представителю в России фирмы PLUS PLAN) Кунину Д.А.

Главы 1, 5 и 6 написаны Борискиной И. В., глава 2 и 4 - Борискиной И.В. и Плотни­ковым А.А., раздел 2.4. - Захаровым А.В. и Борискиной И.В., глава 3 - Неждановым В.И. и Борискиной И.В.

^ ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННЫЕ ОКОННЫЕ СИСТЕМЫ ИЗ ПВХ, ДЕРЕВА И АЛЮМИНИЯ

Светопрозрачные ограждающие конструкции предназначены для обеспечения не­обходимой естественной освещенности помещений и возможности визуального кон­такта с окружающей средой. К основным светопрозрачным ограждающим конструкци­ям гражданских зданий относятся:

окна и остекленные двери (входные и балконные),

витражи и витрины,

остекленные стены фасадов,

элементы остекления крыш (фонари и наклонные остекленные поверхности), ограждения зимних садов, торговых павильонов и др.

Конструкции светопрозрачных ограждений подвержены нагрузкам и воздействиям. К нагрузкам относятся все действия и причины, которые приводят к возникновению в конструктивном элементе напряжений и соответственно деформаций. Это прежде все­го ветровые и снеговые нагрузки, а также нагрузки, возникающие при изготовлении и монтаже конструкций. Кроме этого необходимо учитывать косвенные нагрузки, возни­кающие в герметичных стеклопакетах при перепаде давлений, температур и влажно­сти.

^ К воздействиям относятся перепады температур и влажности наружного и внут­реннего воздуха, шум, естественное освещение от небосвода, солнечная радиация, обеспечивающую инсоляцию и дополнительный нагрев помещения, пыль и атмосфер­ные осадки, водорастворимые химические примеси в атмосферной влаге. К воздейст­виям также можно отнести видимость - визуальную связь внутреннего и внешнего про­странства.

^ Как несущие конструкции, светопрозрачные элементы ограждений должны обла­дать необходимой прочностью и жесткостью при действии всех описанных выше на­грузок.

^ Как ограждающие конструкции - обладать необходимыми теплозащитными, све­тотехническими и звукоизоляционными качествами при действии всех описанных вы­ше воздействий, а также обладать герметичностью сопряжения элементов ограждения между собой и с примыкающими конструкциями.

Конструкции светопрозрачных ограждений должны быть достаточно технологич­ными, легко транспортируемыми и удобными в монтаже, иметь достаточную химиче­скую стойкость и легко поддаваться очистке. Являясь выразительными элементами фасада и интерьера, окна должны обладать хорошими эстетическими качествами и дол­говечностью, а также быть удобными и доступными при эксплуатации.

По конструктивной схеме светопрозрачные конструкции подразделяются на оконные и витражные. В оконных конструкциях остекление выполняет чисто ограж­дающую функцию, и они предназначены для застекления типовых или нестандартных оконных проемов в стенах. Витражные конструкции, помимо ограждающих функ­ций, являются элементом несущих или самонесущих конструкций и предназначены для застекления вертикальных и наклонных поверхностей большой площади. К вит­ражным конструкциям относятся стены фасадов, зимних садов, торговых павильонов и т.п.

Окна по типу открывания подразделяются на поворотные, поворотно-откидные, откидные, распашные, раздвижные и глухие; по конструкции переплетов - на оди­нарные, спаренные, раздельные и раздельно-спаренные.

Кроме того, все светопрозрачные конструкции подразделяются по материалу ис­пользуемых в них профилей.

Стандартная конструкция оконного блока включает стационарную контурную об­вязку - коробку (в ряде источников —раму), подвижно закрепленные на ней элементы -переплеты (в зарубежной технической документации - створки), а также элементы остекления, обычно в виде стеклопакета, и фурнитуру. В зависимости от площади проема и действующей ветровой нагрузки, в конструкцию коробки для обеспечения жесткости вводят промежуточные вертикальные элементы - импосты и горизонталь­ные - поперечины. Дополнительно в оконном блоке могут быть установлены устрой­ства для вентиляции и различные защитные экраны.

Оконные и витражные светопрозрачные конструкции в зависимости от материала и типа сечения оконных коробок и створок относятся к той или иной системе оконных профилей. Под системой оконных профилей будем понимать совокупность профилей различного назначения, подразделяемых на основные и дополнительные и выпускае­мых определенным производителем.

В качестве материала для изготовления оконных профилей в традиционных окнах, применявшихся в России до настоящего времени, использовалось дерево, в современ­ных системах - поливинилхлорид (ПВХ), дерево, алюминий, стеклопластики, а также комбинированные системы - алюминий в сочетании с деревом и ПВХ в сочетании с алюминием. Геометрия и характеристики сечений могут изменяться в зависимости от производителей в отдельных деталях, однако при этом у всех фирм сохраняется еди­ный общий принцип построения как отдельных профилей, так и системы в целом.

^ 1.1. ОКНА С ПЕРЕПЛЕТАМИ ИЗ ПОЛИВИНИЛХЛОРИДА

Поливинилхлорид (ПВХ) относится к старейшим искусственным материалам. Впервые ПВХ был получен в лабораторных условиях в 1835 году французским горным инженером и химиком Анри Виктором Реньо. Реньо, получивший раствор винилхло-рида, случайно обнаружил, что по истечении некоторого времени, в пробирке образо­вался белый порошок. Ученый провел с порошком различные опыты, но, не получив никакого удовлетворительного результата, утратил интерес к случайно открытому им веществу.

В 1878 году продукт полимеризации винилхлорида впервые был исследован более подробно, но результаты исследований так и не стали достоянием промышленности. Это произошло только в нашем столетии. В 1913 году немецкий ученый Фриц Клатте получил первый патент на производство ПВХ. Он предполагал использовать трудно воспламеняемый ПВХ вместо легко воспламеняемого целлюлоида. Начавшаяся Пер­вая мировая война помешала Фрицу Клатте заняться подробным исследованием свойств ПВХ и возможностей его применения, а производство было приостановлено. Тем не менее, Клатте по праву считается основоположником промышленного произ­водства ПВХ.

Производство ПВХ в крупных масштабах началось в 30-е годы в Германии. В это же время успешные разработки в этой области были проведены в США и Англии. По­сле окончания Второй мировой войны ПВХ стал самым массовым материалом для из­готовления труб, профилей, покрытий для пола, пленок, кабельной изоляции и множе-

ства других пластмассовых изделий. Сырьевую базу для изготовления ПВХ составляют каменная (поваренная) соль Nad и нефть. Из каменной соли посредством электролиза хлористого натрия получается хлор. Из нефти получается этилен. Этилен и хлор всту­пают в реакцию с образованием дихлорэтана, из которого в результате последующей реакции образуется винилхлорид. Винилхлорид превращается посредством полимери­зации в ПВХ.

Родиной современных окон с переплетами из ПВХ (в дальнейшем - окон из ПВХ), по общему признанию является Германия. Именно здесь в 1954 году фирмой "Trocal" оконные профили из ПВХ были впервые запущены в серийное производство. На сего­дняшний день по разнообразию оконных профилей, оконные ПВХ-системы являются наиболее гибкими и технологичными. Относительно низкая стоимость сырья и произ­водства, наряду с хорошими физическими характеристиками (низкая теплопровод­ность, достаточно высокая химическая стойкость), сделали их самыми массовыми в центральной Европе.

Вместе с тем, эксплуатация окон из ПВХ в странах с суровым континентальным климатом, к числу которых относится и Россия, связана с определенными технически­ми ограничениями, обусловленными специфическими свойствами ПВХ.

По своему химическому составу ПВХ относится к группе термопластов, для кото­рых характерно быстрое снижение механических свойств при повышении температу­ры, обусловленное линейным строением молекул полимера и их малой связью друг с другом, снижающейся при нагревании. Такое строение обуславливает сильную зави­симость свойств ПВХ от температуры.

В настоящее время большинство профилей поставляется на российский рынок из Германии. Все эти профили выполнены из разновидностей ПВХ марки PVC-U в соот­ветствии с немецкими стандартами DIN. Базовые испытания для ПВХ немецкого про­изводства проводятся при температуре +20°С. При понижении температуры его удар­ная вязкость падает (увеличивается хрупкость), относительное удлинение при разрыве уменьшается, а прочность на сжатие и изгиб повышается. С повышением температуры относительное удлинение при разрыве увеличивается, прочность на сжатие и изгиб падает. В зоне температур от +10°С до +40°С механические характеристики уменьша­ются очень незначительно, и в большинстве случаев этими изменениями можно пренебречь.

При использовании ПВХ в интервале температур от +40°С до +60°С, действующие на него силовые нагрузки должны быть снижены. При температуре выше +60°С нагру­женный ПВХ может находиться лишь очень небольшое время. Точка размягчения на­ходится вблизи температуры +80°С.

В зоне отрицательных температур может использоваться только так называемый модифицированный ПВХ, содержащий специальные добавки, увеличивающие его ударную вязкость при температурах ниже 0°С. Такой ПВХ способен хорошо воспри­нимать динамические нагрузки при температуре не ниже -40°С.

ПВХ имеет очень высокий коэффициент температурного расширения, равный 80 х 10-6 [1/°С]. Для сравнения эта величина для стали и бетона составляет порядка 10 х 10-6 [1/°С], а для стекла 8.5 х 10-6 [1/°С]. Таким образом, ПВХ имеет коэффициент в 10 раз больший по сравнению со стеклом. Такое соотношение величин приводит к тому, что температурные деформации, а соответственно, и напряжения в профиле и остеклении, резко отличаются по величине. Окна разуплотняются, при этом в профи­лях начинают накапливаться остаточные деформации. Особенно болезненно на температурные воздействия реагируют цветные (не белые) профили, обладающие более низ­кими прочностными характеристиками и способные хорошо поглощать тепло.

В табл. 1.1. приведены физические характеристики ПВХ, используемого для произ­водства оконных профилей немецким концерном "Veka".

Таблица 1.1

Физические характеристики поливинилхлорида ^ FM DIN 7748-PVC-U

Объемный вес, кг /м3

1430

Температура размягчения, 0С

82

Отрицательная температура разрушения, °С

-40

Теплопроводность, Вт/(м К)

0,16

Удельная теплоемкость, кДж /(кг К)

1,00

Коэффициент температурного расширения, 1/°С

80 х 10 –6

Модуль упругости, Н/ м2

2,7 х 10 9

Предел прочности при разрыве, Н/ м2

48 x 10 6

Предел прочности на сжатие, Н/ м2

80-90 х 10 6

Ударная вязкость образца с надрезом, кДж/м² , при +20°С

30

Ударная вязкость образца с надрезом, кДж /м2 ,при 0°С

8

Ударная вязкость, кДж/м2 ,при -40°С

Неразрушаемый

ПВХ-профили получают методом экструзии - непрерывного выдавливания размяг­ченного материала через отверстие определенного сечения, определяемого типом фильеры (детали машины для формования химических волокон в виде колпачка или пластины) при температуре 80-120 °С. При этом для получения требуемых свойств профилей - светостойкости, устойчивости к атмосферным воздействиям, цветового оттенка, качества поверхности, свариваемости и т.п., в ПВХ добавляют стабилизаторы, модификаторы, пигменты и вспомогательные добавки.

По своей конструкции все ПВХ-системы, независимо от производителя, образованы тонкостенными полыми профилями, имеющими несколько камер, заполненных возду­хом. В зависимости от предъявляемых требований, могут использоваться одно-, двух-, трех- и четырехкамерные профили. При этом, с увеличением числа камер растет значе­ние термического сопротивления профиля. Толщина стенок профиля, в зависимости от расположения, составляет 1.5-3 мм.

Оконная система образуется основными и дополнительными профилями. Основные профили формируют базу всей системы. К основным относят профили коробок, ство­рок, импостов и поперечин, а также специальные профили для распашных безимпостных окон (в некоторых источниках - профили с нащельной манжетой (штульпом) или упорной планкой -'так называемые штульповые профили). Все производители выпус­кают по нескольку наименований основных профилей. При этом в зависимости от ар­хитектурной композиции и расчетных нагрузок, основные профили устанавливаются в окне в различных комбинациях. .

Наиболее распространенные в настоящее время профили имеют три камеры (рис. 1.1) - основную камеру (поз.1), дренажную камеру (поз.2) и камеру для крепления фурнитуры (поз.З). При этом трехкамерный профиль применяется далеко не всегда. Все крупные производители предлагают вариации профилей, различающиеся по коли­честву камер (см. рис. 1.1), что дает возможность проектировщику более гибко адапти­роваться к конкретным решаемым задачам. Так, например, в профиль может быть добавлена дополнительная камера для повышения его термического сопротивления (рис. 1.1. б), или же, наоборот, одна из камер может быть ликвидирована в пользу более мощного армирования (рис. 1.1. в) для восприятия повышенных статических нагрузок.





Рис. 1.1. Конструкция оконных профилей из ПВХ. Комбинация коробки и створки: а) трехкамерные коробка и створка (система PlusTec Softline 3-К); б) четырехкамерные коробка и створка (система Veka Top-line); в) трехкамерная коробка и двухкамерная створка (система Veka Softline AD); r) комбинация коробки и створки со средним уплотнением (система Veka Softline MD); д) одноплоскостная комби­нация коробки и створки (система PlusTec Softline 3-К). I - профиль коробки (рама), II - профиль створки (створка), III - штапик, 1 - основная камера, 2 - дренажная камера, 3 - камера для крепления фурнитуры, 4 - дополнительная камера для увеличения термического сопротивления, 5 - армирование, 6 - паз для крепления фурнитуры, 7 - пазы для крепления дополнительных профи­лей, 8 - паз для крепления штапика, 9-наклонный фальц для отвода воды, 10-водоотвод, 11 - уплотнения, 12 - подкладка под стеклопакет


Рама и створка могут иметь наружные поверхности, расположенные в одной плос­кости или же смещенные друг относительно друга. При расположении рамы и створки вровень, в профиле появляются дополнительные камеры - предкамеры, что дает воз­можность устанавливать остекление большей толщины. Такие конструкции называют­ся одноплоскостными (рис. 1.1 .д).

Рассмотрим назначение каждой камеры на примере комбинации коробки и створки (рис. 1.1).

Основная камера служит для установки усилительного вкладыша (армирующего профиля, в дальнейшем - армирования). Сечение усилительного вкладыша и толщину стенок принимают на основании статического расчета профиля на действие ветровых нагрузок, принимая во внимание возможность температурных деформаций. Армирую­щие вкладыши, как правило, выполняются из оцинкованной стали, реже - из алюми­ния, и предохраняют профили от избыточных прогибов, которые могут иметь место вследствие низкого значения модуля упругости ПВХ. За счет наличия армирующего вкладыша, окна из ПВХ получили свое второе название - металлопластиковые окна.

Значения модуля упругости для ПВХ и армирующих материалов для сравнения приведены в табл. 1.2.

Таблица 1.2

Материал

Е, Н/м2 х 10 6

Прочность

ПВХ твердый

2 700




Алюминий

70 000




Сталь

210 000

2 100 000

^ Дренажная камера оконного профиля предназначена для отвода наружу воды, проникающей через уплотнение при сильном дожде и ветре. С этой целью в коробке и створке делается фальц, имеющий наклон к наружному краю, или специальная выемка (поз. 15), куда стекает вода, попадая затем в дренажные отверстия, вырезаемые в не­скольких точках по длине коробки и створки в дренажной камере. Геометрия камеры для крепления фурнитуры назначается в соответствии с требованиями производите­лей оконной фурнитуры, работающих по единым европейским стандартам. Централь­ный паз для крепления прибора в основной камере предназначен для установки основ­ных элементов фурнитуры (главного механизма с закрепленной в нем оконной ручкой; кронштейнов, обеспечивающих поворотное или поворотно-откидное открывание створки и др. - см. главу 3).

Для обеспечения воздухо- и водонепроницаемости, по всему контуру коробки и створки устанавливаются пористые уплотнения*. Система уплотнения имеет два контура - наружный и внутренний. При этом наружное уплотнение может быть уста­новлено как непосредственно по наружному контуру профиля, так и в середине (рис. 1.1. г). В этом случае оно называется средним-уплотнением.

* Оконные уплотнения изготавливаются из материала, обозначаемого аббревиатурой^ ЭПТК (эти­лен-пропилен-термополимер-каучук), Международное обозначение - EPDM. ЭПТК-EPDM обладает значительной долговечностью, устойчивостью по отношению к атмосферным воздействиям, высокой прочностью на растяжение (8.3 х 106 Н/м2) и эластичностью (удлинение при разрыве - 400%). При этом его эластичность сохраняется в интервале температур от -50 °С до +120 °С. Будучи устойчивым к воз­действию кислот и щелочей, ЭПТК-EPDM имеет низкую сопротивляемость по отношению к минераль­ным маслам и жирам; набухает в таких растворителях как бензин и углеводороды. При этом процесс набухания носит частично обратимый характер


В створке и коробке по всему контуру предусматриваются пазы (поз.8) для крепле­ния штапика. Профиль штапика может быть самым разнообразным и определяется архитектурным замыслом. На штапике находится паз, куда вставляется уплотнитель, плотно прижимающий стеклопакет или стекло. Существуют штапики, выпускающиеся с так называемым коэкструдированным уплотнением, которое составляет со штапиком неразрывное целое.

Штапик относится к группе дополнительных профилей. Дополнительные профили в каждой оконной системе отличаются многообразием, в силу чего достаточно сложно поддаются классификации. Однако, по функциональному назначению, можно принци­пиально выделить несколько групп наиболее распространенных профилей.

К первой группе относятся профили, служащие для обеспечения качественного и технологичного монтажа оконного блока в существующем проеме. К ним относятся подставочные профили, нащельники, удлинители (доборные профили) и облицовочные профили.

^ Вторую группу дополнительных профилей образуют профили, набор которых оп­ределяет гибкость и разнообразие архитектурных решений, возможных в рамках дан­ной системы. К этой группе относятся штапики, соединители, всевозможные декора­тивные накладки, а также поворотные профили.

В особую группу следует выделить реставрационные и усилительные профили.

^ Реставрационный профиль представляет из себя профиль рамы, закрепляемый на существующую коробку старого окна без ее демонтажа. Применение реставрационных профилей делает работы по замене окна менее трудоемкими и позволяет сохранить устоявшийся за много лет температурно-влажностный режим в зоне примыкания окна к стене. В качестве недостатка окон с реставрационным профилем следует отметить уменьшение площади светопроема при замене окон.

Уси^ ГЛАВА 2. СТРОИТЕЛЬНЫЕ СТЕКЛА И СТЕКЛОПАКЕТЫ

2.1. СТРОИТЕЛЬНОЕ СТЕКЛО. ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА И КЛАССИФИКАЦИЯ

Стекло представляет собой находящуюся в застывшем состоянии жидкость. Стек­ло - аморфное вещество, которое не обладает в твердом виде свойствами кристалличе­ского вещества. У стекла нет собственной точки плавления, а переходы из жидкого состояния в твердое и наоборот происходят в широкой температурной области, которая для стекла обычно составляет 500 °С.

Традиционными основными сырьевыми компонентами оконного стекла являются:

кварцевый песок (69 • 74%), сода (12-16%), известняк и доломит (5-12%). Основные прочностные и физико-технические характеристики стекла приведены в табл. 2.1.

Таблица 2.1

Прочностные и физико-технические характеристики стекла

Плотность, кг/м3


2500


Теплопроводность, Вт/(м К)


0.84


Коэффициент температурного расширения, 1/°С


6-9 х 10 -6


Прочность на сжатие, кН/м2


100 х 104


Прочность на растяжение, кН/м2


3-10 х 104


Прочность на изгиб, кН/м2


3-10 х 10 4


Удельная теплоемкость, кДж/(кг К)


0.84


Коэффициент Пуассона


0.25


Излучательная способность, Вт/(м К)


0.84


Показатель преломления


1.5


Открытием, сделавшим переворот в истории стекольного производства, было изо­бретение, связанное с процессом выдувания стекла. В летописных источниках в связи с этим упоминается город Сидон* в 50 г. до нашей эры. Спустя некоторое время, из го­тового стекла, используя метод выдувания, научились делать длинные стеклянные ци­линдры, которые "раскрывали" и выпрямляли, получая плоский лист. Этот способ ис­пользовали вплоть до 1900-х гг. для изготовления художественного стекла.

Следующим значительным этапом развития в производстве листового стекла стал метод машинной вытяжки стекла, который Эмиль Фурко разработал в 1902 году. При этом способе стекло вытягивалось по вертикали из стекловаренной печи через прокат­ные вальцы в виде непрерывной ленты наружу, поступая в шахту охлаждения, в верх­ней части которой оно резалось на отдельные листы. Этот метод вплоть до настоящего времени находит ограниченное применение, в основном для производства каких-либо специальных стекол. Стекло, получаемое этим методом, называется тянутым стек­лом .

* Сидон - древний город-государство в Финикии на восточном побережьи Средиземного моря. Совре­менное название - г. Сайда (Ливан). Основан в четвертом тысячелетии до н.э. Во втором тысячелетии до н.э. - крупный центр международной торговли

Самым последним этапом в производстве листового стекла был так называе­мый флоат -метод, разработанный и запатентованный в 1959 г. английским изобретателем Пилкингтоном. При этом процессе, стекло поступает из печи плавления в го­ризонтальной плоскости в виде плоской ленты через ванну с расплавленным оловом на дальнейшее охлаждение и отжиг. Огромным преимуществом флоат-метода, по сравне­нию со всеми предыдущими, является, кроме всего прочего, более высокая производи­тельность, стабильная толщина и качество поверхности. Флоат - стекло характеризует­ся исключительной ровностью и отсутствием оптических дефектов. Наибольший раз­мер получаемого стекла, как правило, составляет 5100 - 6000 мм х 3210 мм, при этом толщина листа может быть даже меньше 2 мм и достигать 25 мм. Получаемое стекло может быть прозрачным, окрашенным или иметь специально нанесенное покрытие. Стекло, получаемое при помощи флоат-метода, называется флоат-стеклом, и в на­стоящее время является наиболее распространенным типом стекла. Схема произ­водства флоат-стекпа показана на рис. 2.1.



Рис. 2.1. Производство флоат-стекла

Кроме обычных стекол в стеклопакета