Физические процессы в местах соединения окна с ограждающей конструкцией

1.1 Нагрузки и требования к монтажному шву
Нагрузки, которые испытывает стык окна с окружающей его конструкцией, схематично показаны на рис. 1.



Монтажный шов должен:
1) быть механически прочным и в то же время пластичным;
2) отвечать экологическим и противопожарным требованиям;
3) обеспечивать, в необходимой мере, изоляцию помещения от передачи тепла, проникновения шума, проникновения дождя, проникновения ветра;
4) не допускать образования конденсата на поверхности стыка и примыкающих к нему участках окна и стены, обращенных в помещение;
5) обеспечить необходимую паронепроницаемость и отсутствие конденсата в толще шва;

Все эти требования должны соблюдаться и при тепловых деформациях оконных блоков.

Для обеспечения этих требований в местах стыка необходимо разграничить функции элементов: несущие, предъявляемые к конструкции (собственно, окну) и соединительно-изоляционные, предъявляемые к монтажному шву.

1.2. Передача усилий и компенсация температурных расширений
Усилия от собственного веса оконного блока, нагрузок и воздействия механического характера, вызванные ветром, дождем, вибрацией, открывания и закрывания окон, в том числе, при экстремальных значениях, должны быть восприняты конструкцией, и переданы на стену (рис. 2).



Собственный вес и другие силы, действующие в плоскости окна, передается ограждающей конструкцией через опорные и распорные колодки

1.3. Передача шума и воздуха
Проникновение уличного шума – один из факторов, который необходимо учитывать при выполнении изоляции стыков окон со стеной.

Главным правилом при проведении монтажных работ является то, что все швы должны быть повсеместно уплотнены. Малейшая сквозная щель или неоднородность (крупные включения воздуха и твердых материалов) значительно снижают звукоизоляцию, так как они являются прямыми проводниками звука (рис. 3). Звуковая изоляция швов должна быть вы# ше, чем общее значение звукоизоляции конструкции.



Известно, что холодный воздух более плотный, чем теплый. Поэтому зимой происходит фильтрация холодного наружного воздуха сквозь ограждения в помещения зданий. На фильтрацию воздуха также сильно влияет ветер, который может значительно интенсифицировать этот процесс. Для городской застройки характерно уменьшение ветрового давления у поверхности земли и значительное повышение его в верхних этажах.

Поступление воздуха в помещение при закрытых створках происходит в основном через неплотности, имеющиеся в стыках конструкции, и увеличивается с повышением ветрового давления. В верхних этажах зданий (из-за более высокого ветрового давления, чем у поверхности земли) следует обеспечивать больший прижим створок (см. раздел "Система фурнитуры Winkhaus", регулировка фурнитуры).

1.4. Передача тепла
Тепло – один из видов энергии.

Передача тепла в твердых материалах всегда происходит от более нагретой поверхности к менее нагретой (рис. 4).



Величина теплового потока зависит от теплотехнических свойств материала, через который он проходит.

Коэффициент теплопроводности зависит от плотности материала: чем плотнее материал, тем больше у него коэффициент теплопроводности и, соответственно, тем хуже его теплоизоляционные свойства. К примеру, коэффициент теплопроводности льда в 100 раз больше, чем у воздуха.

Именно поэтому нельзя допускать образования конденсата в теплоизоляционном материале шва – это приведет к резкому ухудшению его тепло# изоляционных свойств, особенно в зимнее время.

Количество тепла, переданное за 1 час через 1 м2 конструкции при разнице температур между поверхностями в 1°С, называется коэффициентом теплопередачи К и измеряется в Вт/ м2 · °С.

В отечественных нормативных документах, как правило, используется величина, обратная коэффициенту теплопередачи R=1/K, которая называется коэффициентом сопротивления теплопередаче.

1.5. Передача влаги
Влага, как правило, может попадать в монтажный шов двумя путями: летом снаружи, во время дождя или тумана, а зимой изнутри помещения в результате диффузии водяного пара и его конденсации.

Дождевая вода не должна проникать вовнутрь помещения и бесконтрольно внутрь конструкции. Это достигается применением различных гидробарьеров (например, саморасширяющиеся ленты типа ПСУЛ, гидроизоляционные ленты, герметики и мастики, предназначенные для внешних работ). Дренажные отверстия всегда должны находиться над монтажным швом.

Проникновение влаги изнутри помещения имеет более сложный характер и связано с понятиями давление водяного пара, его диффузия и конденсация. Рассмотрим их.

Воздух всегда содержит некоторое количество влаги в виде водяного пара, давление которого в воздухе называется парциальным давлением. Чем больше влажность (т. е. содержание водяного пара) и температура воздуха, тем больше парциальное давление.

Парциальное давление водяного пара, а значит, и количество влаги, содержащейся в воздухе, резко уменьшается с падением температуры. Зимой, когда температура воздуха в помещении намного выше, чем на улице, внутри помещения парциальное давление водяного пара будет значительно выше, чем снаружи. Поэтому водяной пар будет стремиться диффундировать (пройти) через конструкцию со стороны помещения наружу. При этом по мере приближения к внешней поверхности его температура будет уменьшаться (рис. 5).



Максимальная концентрация водяного пара в воздухе уменьшается с понижением температуры. Поэтому, если температура воздуха в помещении понизится, то «лишняя» влага начнет конденсироваться в виде капель на поверхности ограждения.

Температура, при которой начинается конденсация влаги, называется точкой росы. Ее значение зависит от влажности воздуха внутри помещения и температуры снаружи.

На поверхностях, температура которых меньше или равна точке росы, образуется конденсат. Образования конденсата можно избежать при правильном подборе материалов ограждающей конструкции и монтажного шва. При этом нужно учитывать, что чем плотнее материал, тем он менее паропроницаем. По этой причине необходимо конструировать швы, исходя из принципа: изнутри плотнее, чем снаружи.

1.6. Выполнение экологических и противопожарных требований
Материалы, применяемые при монтаже окон, не должны наносить вред окружающей среде и людям как во время монтажа, так и в процессе эксплуатации окон. Они не должны выделять отравляющих веществ в случае пожара, а степень пожарной безопасности шва должна быть не ниже, чем у окна. Для этого при монтаже следует применять только сертифицированные материалы.