ОКНА. ОСНОВЫПРОЕКТИРОВАНИЯ. КОНСТРУКТИВНЫЕ РЕШЕНИЯ
ПЛАН ЛЕКЦИИ.
Основы проектирования.
Конструктивные решения окон
Ключевые слова и понятия
5.1. Окна.
5.2. Оконный блок.
5.3. Оконная коробка.
5.4. Переплеты.
5.5. Форточка.
5.6. Фрамуга.
5.7. Стеклопакет.
6.8. Шумозащитные окна.
Структурно-логическая схема содержания темы
Основы проектирования.
Окна (12.1) относятся к светопрозрачным вертикальным ограждениям здания,
защищающим его внутреннюю среду от внешних неблагоприятных воздействий.
Окна являются одним из важнейших элементов здания, влияющих на архитектурно-конструктивное решение, внешний облик и интерьер.
Основное назначение окон – обеспечение необходимой величиной естественной освещенности основных помещений и возможность визуального контакта с окружающей средой.
Конструкции светопрозрачных ограждений подвержены силовым и несиловым воздействиям: снаружи на них воздействуют ветровые нагрузки, атмосферные осадки, переменные температура и влажность воздуха, солнечная радиация, шум, пыль и водорастворимые примеси в атмосферной влаге; изнутри – потоки тепла и пара, шум.
Соответственно перечисленным воздействиям конструкции светопрозрачных ограждений должны обладать следующими требованиями: необходимой прочностью и жесткостью; герметичностью сопряжений элементов светопрозрачного ограждения друг с другом и со стеной при температурно-влажностных деформациях конструкции и инфильтрации наружного воздуха; соответствующими звукоизоляцией и теплоизоляцией. Конструкция светопрозрачного ограждения должна быть химически стойкой, а также износостойкой к абразивному воздействию пыльных ветров, легко поддаваться очистке. Для выполнения своих основных функций светопрозрачное ограждение должно сохранять максимальную прозрачность и обеспечивать достаточную освещенность.
|
|
В целом конструкции окон состоят из светопрозрачного материала и обрамляющих его элементов. Основной светопрозрачный материал – обычное силикатное стекло. Для ограждения подсобных и коммуникационных помещений наряду со стеклом могут быть применены стеклоблоки или стеклопрофилит. Эти материалы обеспечивают рассеянное естественное освещение и защиту от солнечной радиации, но исключают визуальный контакт с внешней средой.
В качестве обрамляющих применяют деревянные, дерево-алюминиевые, алюминиевые, стальные или железобетонные элементы, пластиковые и метало-пластиковые..
Поскольку светопрозрачные и обрамляющие их элементы имеют различные температурные и влажностные деформации, в местах их сопряжений предусматривают зазоры. Они исключают разрушение стекла при обжатии металлическим обрамлением или набухающей при увлажнении древесиной. Зазоры заполняют упругими материалами, морозо- и озоностойкой резиной, замазкой и тому подобными материалами, компенсирующими разницу температурных деформаций и защищающими места сопряжений от инфильтрации наружного воздуха.
Размеры окон назначают в соответствии с нормативными требованиями естественной освещенности, архитектурной композиции, экономии единовременных и эксплуатационных затрат. Площадь окон жилых комнат и кухонь должна быть в пределах от 1/ 5,5 до 1/ 8 от площади пола этих помещений.
|
|
Необходимость ограничения площади окон и остекленных балконных дверей объясняется их высокой стоимостью (в 1,5 - 1,8 раза дороже глухой части ограждения) и увеличением эксплуатационных затрат на отопление при увеличении размеров окон в связи с меньшим (в три-четыре раза) по сравнению с глухой стеной сопротивлением теплопередаче светопрозрачного ограждения. В южных районах дополнительный удорожающий фактор – устройство солнцезащиты световых проемов.
Светопроемы обладают также меньшей звукоизолирующей способностью, чем стены, поскольку их масса существенно меньше и они недостаточно герметичны. Герметизация с целью защиты от шума усложняет конструкцию.
Конструктивные решения окон
Окно представляет собой световой проем в наружной стене, в который вставляется оконный блок (12.2).
Деревообрабатывающие предприятия поставляют законченные (остекленные и окрашенные) конструкции заполнения проемов в виде столярных блоков непосредственно на стройку.
Стандартную конструкцию оконного блока (рис.5.1) выполняют из дерева и силикатного стекла толщиной 4 – 5 мм. Он состоит из стационарной контурной обвязки – оконной коробки (12.3), подвижно закрепленных на нем остекленных створных элементов – переплетов (12.4) и подоконной доски. При площади проемов более 2 м2 для обеспечения жесткости коробки вводят промежуточные вертикальные или горизонтальные бруски – импосты и средники. Коробки с навешенными на них остекленными переплетами называют столярными блоками. Часто конструкция столярного блока объединяет окно и балконную дверь.
|
|
Коробку устанавливают в проем и крепят гвоздями к деревянным пробкам в бетонных стенах или ершами, забиваемыми в швы кладки в каменных стенах. Защиту сопряжения коробки со стеной от инфильтрации в каменных и бетонных стенах обеспечивают: верхняя и боковые четверти в проемах, уплотнение зазоров между коробкой и стеной конопаткой, специальные внутренние наличники или штукатурка откосов (рис.12.2).
Рис.12.1. Конструкция оконного блока: 1 – оконная коробка; 2 – гидроизоляция оконной коробки; 3 – конопатка; 4 – железобетонная перемычка; 5 – форточка; 6 – оконный откос; 7 – подоконная доска; 8 – подоконная ниша для отопительного прибора; 9 – створка оконного переплета; 10 – ветроостанов; 11 – шпингалет; 12 – подоконный наружный слив; 13 – деревянная пробка в стене для крепления коробки; 14 – оконная четверть; 15 – штанга фрамуги; 16 – фрамуга.
Коробка, выполненная из сухой антисептированной древесины и обернутая по контуру гидроизоляционным материалом (чаще всего прокладочным рубероидом), не подвержена увлажнению и гниению в бетонных и каменных стенах. Отводу воды с поверхности светопрозрачного ограждения и исключению сквозных протечек способствуют следующие меры: изоляция герметизирующими мастиками сопряжения коробки с каменной или бетонной стеной, заглубленное размещение окна по отношению к фасадной плоскости (глубина четвертей 70, 120 мм и более), специальные водоотводящие выступы на нижних обвязках переплетов – «отливы» и подоконный металлический слив. В панельных зданиях с этой целью предусмотрено дополнительно уклон верхнего откоса наружу и специальная профилировка нижней грани проема (рис.12.2б).
Рис.12.2. Сопряжение деревянных оконных коробок со стенами: а – кирпичными; б – панельными; 1 – коробка; 2 – рубероид; 3 – конопатка; 4 – штукатурка откосов; 5 – металлический подоконный слив; 6 – подоконная доска; 7 – упругая прокладка; 8 – герметизирующая мастика.
Государственные стандарты включают деревянные конструкции окон и балконных дверей с двойным и тройным остеклением. При этом ГОСТ содержит две конструкции с двойным остеклением: в спаренных или раздельных переплетах. Для блоков со спаренными переплетами обвязку оконной коробки выполняют цельной из одного бруска, в остальных случаях – составной из двух брусков (рис.12.3).
Подвижное крепление переплетов к коробкам может иметь различные варианты открывания: наружу или внутрь, наружного переплета наружу, а внутреннего внутрь; вращением вокруг горизонтальной или вертикальной грани, либо вертикальной или горизонтальной оси створки; реже применяют откатные или подъемные переплеты. Наиболее распространено открывание внутрь, обеспечивающее простоту и безопасность смены и очистки стекол. Однако для удобства открывания при этом необходимо иметь различные (на 50 – 70 мм) размеры наружного и внутреннего переплетов, так называемый рассвет. Открывание в разные стороны применяют только в одноэтажных деревянных домах.
В жилых зданиях предусматривают открывание окон с поворотом створок вдоль вертикальной грани. Для проветривания помещений оконные блоки имеют форточки (12.5) или фрамуги (12.6). Для помещений большинства жилых зданий, нуждающихся в периодическом проветривании, обычно применяют столярные блоки с форточками.
Рис.12.3. Конструкции деревянных оконных блоков (по вертикальному сечению): а – с двойным остеклением в спаренных переплетах; б – то же, в раздельных; в – с тройным остеклением; 1 – коробка; 2 – переплет; 3 – упругая прокладка; 4 – наплав; 5 – замазка; 6 – деревянный
Для открывания и фиксации створок используют металлические приборы – петли, навески, ветровые стопоры, ручки, совмещенные со щеколдой, кнопкой или натяжным устройством. Створность переплетов не должна приводить к увеличению теплопотерь вследствие инфильтрации наружного воздуха. Для этого стык переплетов с элементами коробки перекрывают специальной четвертью («наплавом») обвязки переплетов и уплотняют все притворы переплетов упругими шнуровыми прокладками из полиуретана, пористой резины или шерстяного шнура. Стекла в деревянных переплетах фиксируют съемными деревянными штапиками.
Конструкция балконной двери имеет одинаковые с окном решения переплетов, коробки и светопрозрачной части. Глухая часть балконной двери имеет следующее стандартное заполнение: во внутреннем переплете – шлифованную древесностружечную плиту толщиной 16 мм, в наружном – слои твердой и мягкой древесноволокнистых плит, слой пергамина и наружную шпунтованную деревянную обшивку.
Сопротивление теплопередаче окон назначают в зависимости от климатических условий строительства: при расчетном перепаде температур воздуха внутри помещения и наружного воздуха наиболее холодной пятидневки до 25ºС 
окон должно быть не менее 0,14; при перепаде в 25 – 49º – 0,25; при перепаде 50 – 65º – 0,31; более 65º – 0,44 м2 ºС/Вт.
В связи с тем что опасность выпадения конденсата на остеклении при температуре его внутренней поверхности, равной или превышающей 5ºС, практически отсутствует, в жилых домах по всей территории Украины принимают заполнение оконных проемов с тройным остеклением.
Для уменьшения холодной радиации и повышения температуры внутренней поверхности остекления отопительные приборы располагают в подоконной зоне, высоту которой назначают не менее 800 мм.
Сопротивление столярного блока атмосферным воздействиям может быть увеличено, а его масса и габариты сечения уменьшены при наружной облицовке коробки или выполнении наружного переплета из алюминиевых профилей (рис.12.4).
Рис.12.4. Оконный блок с деревянными спаренными переплетами и облицовкой из алюминиевых сплавов: 1 – облицовка коробки; 2 – облицовка переплета.
Для повышения теплозащитной способности и светоактивности окон применяют заполнение переплетов двух- или трехслойными (с двумя или тремя слоями стекла) стеклопакетами (12.7). Толщина прослоек 9 – 18 мм фиксируется распорными рамками из гнутого алюминиевого профиля или свинцовой полосы, их герметичность - клеющими герметизирующими синтетическими мастиками, монтажное единство стеклопакета – склейкой с обрамляющей рамкой из металлического или пластмассового профиля. Температурные зазоры между стеклопакетом и переплетом заполняют не твердеющими мастиками (рис.12.5).
Рис.12.5. Оконный блок с заполнением стеклопакетами: 1 – уплотняющая прокладка; 2 – опорные распорные и ветровые фиксирующие прокладки: 3 – опорная клиновидная подкладка; 4 – прорезь для отвода воды.
Еще одно эксплуатационное требование к окнам – защита от транспортного шума. На крупных магистралях уровень уличного шума достигает 80 дБА. В то же время санитарные нормы требуют, чтобы уровень шума в жилых помещениях составлял не более 40 дБА. Таким образом, конструкции окон в домах на магистралях должны обладать звукоизоляцией не менее 40 дБА. Снижение шума, обеспечиваемое стандартными конструкциями, существенно меньше: окна со спаренными переплетами снижают уровень шума на 22 – 24 дБА, с раздельными на 30 – 32 дБА. Поэтому для зданий, строящихся на магистралях, применяют специальные конструкции шумозащитных окон (12.8).
Шумозащитные окна имеют как спаренную, так и раздельную конструкцию (рис.12.6), которая позволяет снизить уровень шума на 40 дБА и применяется на особо шумных магистралях. Звукоизоляции такого окна помимо перечисленных мер способствует применение самостоятельных коробок для наружного и внутреннего переплетов. Коробки жестко объединены друг с другом только в углах. По всему остальному периметру коробки имеют только гибкую связь из тонких перфорированных пластин ДВП или слоистого пластика, между которыми размещен звукопоглощающий материал (стекловата или др.). Два внутренних ряда остекления шумозащитных окон выполняют из отдельных стекол или из стеклопакетов. 
Рис.12.6. Конструктивные решения шумозащитных окон (по горизонтальному сечению): а – со спаренным переплетами и тройным остеклением; б – то же, со стеклопакетом во внутреннем переплете; в – с раздельными переплетами и тройным остеклением; г – то же, со стеклопакетом во внутреннем переплете; 1 – звукопоглощающая обкладка; 2 – сверхтвердая древесноволокнистая плита; 3 – то же, перфорированная; 4 – звукопоглощающий материал; 5 – стеклопакет; 6 – упругая прокладка.