Окна и фасады на практике. Применение стандарта DIN EN 14351-1/A1 2010. Рабочие характеристики окон, изготовленных из профилей классов А и В. Практические аспекты новых конструктивных концепций.

Дипл.инженер Йорн П.Ласс, ift Розенхайм Dipl-Ing. (FH) Jorn P.Lass, ift Rosenheim
Сборник докладов Международной конференции
«Окна и Фасады 2010» в Розенхайме,
ift Rosenheim, October 2010
Перевод с англ., дополненный иллюстрациями из презентации Йорна П.Ласса

1. Введение


1.1. Пересмотр промышленных стандартов на окна, входные двери и фасады.


По истечении периода продолжительностью в 3,5 года ( начало объединительного процесса), характеризующего начало существования единой марки Евросоюза – СЕ – на оконном рынке (EN 14351-1), стала понятной необходимость корректировки действующего стандарта и внесения необходимых поправок. Аналогичная ситуация возникла и применительно к стандарту EN 13830 на навесные фасады, который также был существенным образом переработан.

1.2. Рабочие характеристики


В последние годы совершенствование и обновление оконных конструкций в основном происходило с целью достижения оптимальной теплозащиты. В результате обозначилась тенденция к улучшению некоторых специфических параметров, в то время как целый ряд факторов, характеризующих работу окна как единой конструкции, фактически остался вне поля зрения. С другой стороны, наметился устойчивый рост цен на сырьё, который заставил задуматься о снижении общего расхода материала на изготовление профилей (толщина стенок, усиливающий вкладыш). Внедрение новых конструктивных решений профильных систем ( особенно изготовленных из материала uPVC)*, потребовало некоторой новой концепции, предусматривающей оценку рабочих характеристик окна как единой конструкции, которая должна стать приоритетной по отношению к эксплуатационным характеристикам, определяемым требованиями стандарта.

Непластифицированный ПВХ согласно EN 12608 «Unplasticized polivinilchloride (PVC-U) profiles for the fabrication of windows and doors – Classification, reguirements and test methods» - « Профили из поливинилхлорида (PVC-U) без пластификатора для окон и дверей - прим.переводчика 2

Существующие методы стандартных испытаний, требуемые для подтверждения соответствия изделия стандарту, не достаточны для того, чтобы выявить слабые места конструкций, изготавливаемых из профилей, оптимизированной (облегченной – прим. переводчика) конструкции. По этой причине ift-Розенхайм разработал Техническое руководство ift FE-13/1 «Пригодность оконных профилей, изготовленных из непластифицированного ПВХ (PVC-U) – Испытания и классификация» (ift FE-13/1 “Suitability of u-PVC window profiles – Testing and classification”).

Рис. 1а. Общие тенденции в конструировании профильных систем: Повышение теплозащитных качеств за счёт многокамерности и развития сечения
Рис. 1б. Общие тенденции в конструировании профильных систем: Дисбаланс  технических  решений,  направленных  на  повышение  теплозащиты,  и запросов архитектуры

2. Промышленные стандарты на окна и двери


2.1. Область действия и взаимодействие стандартов на разные виды продукции


В настоящее время в разработке находится единый европейский стандарт prEN 16034, предусматривающий использование маркировки CE для окон и дверей с функцией дымо/огнезащиты. При рассмотрении области действия указанного стандарта можно увидеть, что все требуемые характеристики покрываются рамками стандарта EN 14351-1. Это означает, что маркировка CE пожаробезопасных дверей определяется требованиями двух или более стандартов (если к тому же учитывать директивы Machinery Directive и/или Low Voltage Directive). В этом случае маркировка CE подразумевает, что при изготовлении изделия должны быть соблюдены требования всех соответствующих стандартов.

2.2. Пересмотр стандарта DIN EN 14351-1:2010-08


2.2.1. Область действия


Для автоматически управляемых дверей в стандарте DIN EN 14351-1 существует ссылка на стандарт prEN 12650 «Промышленные двери – Терминология – Часть 1: типы дверных конструкций» (“Industrial doors – Terminology – Part 1: Types of door construction”). Описание требований к автоматическим дверям в этом документе весьма запутанно и неопределённо. В краткой форме провести полноценную ревизию prEN 12650 было практически невозможно. По этой причине требования к автоматическим дверям были исключены из области действия стандарта DIN EN

14351-1:2010-08, и таким образом, снова попали в сферу регламентирования на уровне национальных нормативов.

2.2.2. Табличный метод определения воздухопроницаемости


Как показывает практика, особенно в области индивидуального ( нетипового) проектирования, возникает достаточно много трудностей с декларированием параметров воздухопроницаемости, которые, например в Германии, регламентируются национальным нормативом EnEv. В качестве компромисса, в приложение 1 DIN EN 14351-1 был введён упрощённый метод определения параметров, который позволяет классифицировать наружные входные двери и окна без ссылки на методики испытаний (табл.1).

Табл. 1.1. Приложения 1 DIN EN 14351-1:2010-08 Воздухопроницаемость, классификация изделий с описанными характеристиками

Наименование изделия Класс согласно п.4.14 и EN 12207

Наружные входные двери, стабильно устойчивые к погодным воздействиям при соответствующем давлении*

1

Глухие и открывающиеся окна стабильно устойчивые к погодным воздействиям при соответствующем давлении

2

Структурное остекление (конструкции со вклеенным стеклопакетом)

3

* Имеется в виду расчётное наружное ветровое давление, вызывающее инфильтрацию - англ. варианте – compression (сжатие) – прим.переводчика


2.2.3. Определение показателей тепловой защиты


Пересмотренная версия стандарта DIN EN 14351-1:2010-08 содержит обновлённый список стандартов на методы определения теплозащитных характеристик, на которые имеются ссылки. В новой редакции введена ссылка на новую редакцию стандарта EN ISO 10077-1 2006 года взамен старой редакции 2000 года. В результате ухудшаются показатели Psi9 для дистанционных рамок стеклопакетов из алюминия и стали. В результате снова необходимо учитывать их роль в общем снижении величины Uw (общего сопротивления теплопередаче оконного блока – прим. переводчика) на значения порядка 0,1 Вт/(м2 К). Для того, чтобы можно было использовать старые значения Uw, в стандарте содержится указание, что требуемые величины могут быть определены математически путём добавления +0,1 Вт/(м2 К) к старому значению Uw.

Более строгие требования стандарта могут быть компенсированы применением теплоэффективных спейсеров, поскольку дополнительно к таблице F1, действующая версия стандарта DIN EN 14351-1:2010-08 теперь также разрешает использование таблицы 3 для определения величины Uw в случае использования теплоэффективных дистанционных рамок в стеклопакете.

В приложении J содержится таблица с указаниями поправок при определении коэффициента теплопередачи для окон, в которых установлены стеклопакеты с раскладками.

3. Стандарт на навесные фасадные конструкции


3.1. Пересмотр DIN EN 13830


3.1.1. Термины и определения


Для того, чтобы положить конец дискуссиям по поводу того, распространяется или нет стандарт EN 13830 на двойные фасады, в новую редакцию внесена дополнительная ясность. Более того, дано определение элементов, сходных по конструктивной схеме. Это упрощает процедуру применения результатов испытаний. Более подробная информация по этому аспекту приведена в Приложении G, где рассматривается выбор образцов для испытаний и определённое функциональное назначение конструктивного элемента.

3.1.2. Устойчивость к воздействию ветровой нагрузки


Величина максимально допустимого прогиба элементов, требуемая в применяемом в настоящее время стандарте, не должна превышать фиксированной величины, равной 15 мм. Однако, как показывает практика, при длине пролёта более 3м, могут возникать гораздо большие прогибы, которые не могут быть профессионально оценены. Это узкое место стандарта было пересмотрено путём введения новых требований к величине допустимого прогиба, приведённых в табл.2. Новые регламентируемые величины базируются на спецификациях Центра оконных и фасадных технологий (Centre of Window and Cladding Technology – CWCT), апробированных и подтверждённых результатами испытаний.

Предельно допустимые прогибы конструктивных элементов

Рабочая длина пролёта

Предельно допустимый прогиб

0-3000 мм

1/200

3000-7500 мм

5 мм + 1/300

>7500 мм

1/250


3.1.3. Постоянная нагрузка от собственного веса


Планируется, что требуемая фиксированная величина предельно допустимого прогиба в 3 мм горизонтальных элементов под действием собственного веса остекления также будет отменена. Тем не менее, останется предельно допустимая величина, равная L/500. Кроме того, будет введено дополнительное требование о недопустимости передачи нагрузки через горизонтальный элемент на нижележащую заполняющую панель.

3.1.4. Звукоизоляция при падении звуковых волн под углом


В стандарт DIN EN 13830 будет добавлен показатель звукоизоляции при падении звуковых волн под углом для дифференцирования между существующими показателями для звуковых волн, падающих вертикально и горизонтально.

3.1.5. Огнезащита


На основании результатов испытаний огневому воздействию, в разрабатываемый стандарт будут включены требования стандартов EN 1364-3 (полная конфигурация/законченная комплектация) и EN 1364-4 (частичная комплектация). Классификация будет сохранена на основе EN 13601-2.

3.1.6. Пожароопасность


В стандарте будет содержаться Приложение F, включающее:

  • отбор образцов для испытаний
  • подготовка образцов для испытаний
  • монтаж образцов для испытаний

Будут иметься ссылки на стандарты EN 13823 и EN ISO 11925-2. Классификация будет основана на EN 13501-1 (классы F, E, D, C, A2 и А1).

3.1.7. Совершенствование процесса согласования


Совершенствование процесса согласования требует, чтобы в перерабатываемом стандарте содержались более точные требования относительно первичного тестирования (initial type testing – ITT), контроль изделий, установленных на объекте со стороны производителя, процесс приёмки изделий на стройплощадке и заводской контроль продукции, а также постоянный надзор. Будет введено требование поэтапного ITT – таким образом, роль производителя профильной системы теперь станет отдельно регламентируемой стандартом.

3.1.8. Приложения


В переработанной редакции стандарта будут добавлены новые приложения:

С – испытание на водонепроницаемость, проводимый на стройплощадке (EN 13051)
D – типы навесных стен (фасадов): иллюстрации и схемы
E – правила проектирования навесных фасадов в соответствии с европейским законодательством (Eurocodes)
F – отбор, подготовка и монтаж образцов для испытаний навесных фасадов в соответствии с требованиями EN 13823 и EN ISO 11925-2
G – определение характеристик

Приложение G содержит таблицу с перечислением всех характеристик изделия, требуемых стандартом со ссылками на соответствующие стандарты, определяющие:

  • Классификацию
  • Расчётные методы и испытания
  • Тип контроля ( разрушающий метод, неразрушающий метод, численное моделирование)
  • Количество испытываемых образцов
  • Размеры и особенности испытываемых образцов
  • функциональное назначение конструктивного элемента

4. Особенности использования окон из непластифицированного ПВХ (uPVC).


4.1. Руководство ift FE-13/1


Для того, чтобы повысить эффективность применения окон из непластифицированного ПВХ (uPVC) на базе изменённых методов испытаний, ift- Розенхайм разработал Техническое руководство ift FE-13/1 «Пригодность оконных профилей, изготовленных из непластифицированного ПВХ (PVC-U) – Испытания и классификация» (ift FE-13/1 “Suitability of u-PVC window profiles – Testing and classification”). В руководстве содержится классификация технических характеристик профильных систем и методов испытаний, которые должны учитываться помимо требований действующих стандартов.

Рис. 2. Комплекс  дополнительных  испытаний,  рекомендуемых  Техническим руководством ift FE-13/1 для  оценки  рабочих  свойств  окон,  изготовленных  из «облегчённых» профилей.

4.2. Деформации профилей под действием собственного веса стекла/стеклопакета


Как показывают результаты экспертных обследований завершённых строительных объектов, возрастает число случаев потери окном основных эксплуатационных свойств вследствие изгиба профилей створки. Внешне указанные дефекты, вызванные недостаточной несущей способностью створки, проявляются в виде нарушения функции открывания-закрывания окна, провисания створок, разбалтывания петель и т.п. Таким образом, необходимы объективные критерии для назначения размеров и допустимого веса створок в зависимости от типа применяемого створочного профиля. С этой целью был разработан метод испытаний с классификацией створочных профилей по несущей способности на базе диаграммы нагрузок-напряжений, полученной по результатам лабораторных испытаний. В результате был получен инструмент, пригодный для всех производителей профилей, при помощи которого может быть определена несущая способность профиля створки.

Рис.3.  Основные  конструктивные  недостатки  современных  оконных  конструкций  из ПВХ, проявляющиеся в процессе эксплуатации.
Рис.4.  Общая  тенденция  к  повышению  теплозащитных  свойств  окон  за  счёт двухкамерных  стеклопакетов  с  низкоэмиссионными  стёклами.  Увеличение  веса светопрозрачного заполнения.
Рис.5. Деформации профилей створки под действием собственного веса стеклопакета. Изгиб нижнего профиля створки, передача нагрузки на углы.

4.3. Деформации, вызываемые циклическими климатическими воздействиями


Другим, часто проявляемым слабым местом «облегчённых» профилей, является депланация ( выгиб) створки из плоскости. Причиной этого является односторонний характер воздействия климатических факторов ( с наружной стороны окна). Дополнительно ситуация осложняется ассиметричностью сечения профиля. Поведение профилей под действием таких нагрузок может быть проверено при проведении климатических испытаний в соответствии с EN 13420. Работа окна под нагрузками оценивается по показателям воздухопроницаемости, водонепроницаемости и состоянию рабочих режимов окна ( открывание-закрывание створки – прим. переводчика).

Рис.6.  Деформации оконных створок, дополнительно осложнённые асимметричностью конструкции оконного профиля.

4.4. Механическая прочность точек закрепления (петлевая группа)


В результате уменьшения толщины стенок и частичного снижения прочности усиливающего вкладыша, принципиально важным становится способ закрепления на окне механизмов фурнитуры. В этом случае для оценки поведения профильной системы производится проверка закрепления нижних опорных и верхних несущих элементов фурнитуры на действие напряжений сжатия, растяжения и сдвига. Методы испытаний базируются на EN 13126-8.

Рис.7. Усилия в точках крепления верхней и нижней петлевой группы фурнитуры

4.5. Прочность угловых соединений


Увеличение количества камер профилей и стремление к максимально эффективному расходу сырьевых материалов, породило устойчивую тенденцию к уменьшению толщины внутренних стенок и перегородок профиля. Помимо обеспечения функции тепловой защиты, эта внутрипрофильная сетка обеспечивает и организованное движение воды внутри профиля. Для предотвращения попадания влаги в профильные камеры, не обеспеченные функцией организованного дренажа, необходима высокая плотность угловых соединений. Проникновение воды может вызвать коррозию армирующего вкладыша или образование льда внутри профиля. По этой причине в Руководстве ift FE-13/1 оговаривается очевидность требований к высокой герметичности дренажных камер профиля.

Рис.8. Испытания на герметичность угловых сварных швов

5. Выводы


Опыт последних лет, связанный с использованием маркировки СЕ, показал необходимость пересмотра существующих стандартов. Требования некоторых из них были учтены в стандарте DIN EN 14351-1:2010-08 «Окна и двери» в виде дополнений. Стандарт EN 13830 «Навесные стены» также подлежит существенной переработке с целью максимально возможного устранения слабых мест. Учитывая, что в процессе задействованы много стран, достаточно трудно найти устраивающий всех компромисс. Тем не менее, удалось найти адекватные решения по многим аспектам и переработать стандарты, упростив их использование. Вместе с тем внедрение документов требует обсуждение ряда вопросов на уровне Европы, с тем чтобы они позднее были внесены в новые редакции стандартов. Мы приглашаем к обсуждению стандартов как можно большее число специалистов, для того чтобы работа в области стандартизации была как можно более эффективной.

В дополнении необходимо отметить, что в дополнение к процедурам подтверждения соответствия, определяемым законодательством, всегда будет сохраняться фактор частных требований заказчика. Технический прогресс производства всегда будет идти впереди стандартизации, поэтому все аспекты применения конструкций никогда не будут на 100% адекватно регламентированы. Следовательно, для обеспечения высокого качества продукции абсолютно необходимы дополнительная сопроводительная документация и правила. В этом заключается одна из основных миссий ift , обладающего интеллектуальным потенциалом, квалифицированными специалистами и экспертным опытом.

Если утепление пластиковых окон самостоятельно представляется непростой задачей.

Новости

  • 18.03.16 Международная выставка ОКНА/ФАСАДЫ 2016 (FENSTERBAU/FRONTALE 2016) начала работу в Нюрнберге

    Ведущая мировая выставка окон, дверей и фасадов FENSTERBAU FRONTALE 2016, которая традиционно проходит в немецком городе Нюрнберге, с первого дня показала не ослабевающую мощь игроков индустрии светопрозрачных конструкций, невзирая на не самые благоприятные рыночные условия.

  • 01.07.14 «Мир стекла-2014»

    Подведены итоги международной выставки «Мир стекла-2014», которая с успехом прошла с 4 по 6 июня в ЦВК «Экспоцентр».

  • 14.11.13 fensterbau/frontale 2014

    В Москве прошла презентация оконной выставки fensterbau/frontale 2014

  • 25.07.13 АПРОК выиграл конкурс по госзакупкам
    АПРОК выиграл конкурс по госзакупкам на поставку в Минобороны анализатора газонаполнения стеклопакетов инертными газами Gasglass и детектора формулы стеклопакетов Spyglass
  • 26.09.12 "Дни окон в Розенхайме» пройдут 11 и 12 октября в Розенхайме

    К 40-й конференции «Дни окон в Розенхайме», которая пройдет под девизом «Конструкции для будущего – простые, надежные, модульные», i.f.t. Rosenheim  подготовил многообразную и интересную программу.

  • 14.09.12 Конференция «Возможности деревянных конструкций в архитектуре» состоялась в Санкт-Петербурге 12 сентября 2012 года.
    Открыл конференцию декан архитектурного факультета ВУЗа Сергей Семенцов, модератором выступил Александр Черных — декан строительного факультета. Ниже обзор наиболее интересных выступлений и докладов конференции.