→ Сравнение алюминиевых и ПВХ конструкций

Сравнительный анализ конструкций из алюминия и ПВХ

Преимущества ПВХ

В таких системах изначально плохую термостабильность полимера поднимают до нужного уровня, добавляя в исходный материал неорганические и органические добавочные стабилизаторы. Эти добавочные стабилизаторы более дорогостоящие по сравнению с традиционными соединениями свинца. Поэтому рецептура ПВХ профилей на базе кальция и цинка на сегодняшний день дороже традиционной рецептуры на базе свинца. Выпускаемые в настоящее время профили, стабилизированные кальцием-цинком, обладают безупречными качественными характеристиками. Их стойкость к атмосферным воздействиям исключительна, и в повседневной эксплуатации они безупречны, проблем, связанных с утилизацией, так же, как и у профилей, стабилизированных свинцом, не существует вообще. В процессе вторичной переработки их можно смешивать с составами других рецептур.
Ниже приведена сравнительная таблица технических характеристик получаемого материала ПВХ с различной стабилизацией.

Характеристика (наименование )	Единица измерения	Стабилизация свинец	Стабилизация кальций-цинк
Объёмный вес (плотность)
Модуль упругости
Предел прочности при растяжении
Предел текучести
Температура размягчения

На основании изложенного можно выделить следующие достоинства ПВХ для изготовления оконных профилей :
- низкая стоимость сырья;
- высокие теплофизические и звукоизолирующие характеристики;
- атмосферостойкость;
- возможность нанесения декоративного покрытия (окрашивание в массе – методом коэкструзии, поверхностное покрытие или покраска);
- экологическая безопасность;
- возможность вторичной переработки;
- долговечность, срок службы до 50 лет.

Недостатки ПВХ

В тоже время ПВХ профили имеют и недостатки.
1. Низкий модуль упругости.
Среди применяемых в строительстве материалов модуль упругости у ПВХ самый низкий Е =2,47-2,98 Н/мм 2 , тогда как у дерева поперёк волокон он равен Е =50 Н/мм 2 , а у алюминиевых сплавов Е =71 Н/мм 2 . Поэтому для повышения прочностных параметров ПВХ профилей требуется их армирование.

2. Зависимость механических свойств от температуры.
При понижении температуры модуль упругости ПВХ повышается, но при этом увеличивается его хрупкость. Не случайно оконные фирмы приостанавливают монтаж окон из ПВХ в зимнее время при температуре ниже -10 -15 °С, когда риск хрупкого разрушения ПВХ профиля при механическом воздействии велик.
С повышением температуры ПВХ постепенно размягчается и при температуре выше +40°С начинается резкое падение его прочностных характеристик.

3. Высокий коэффициент линейного расширения.
ПВХ имеет коэффициент температурного расширения α =80х10-6 1/ºС гораздо больший, чем у применяемых смежных строительных материалов таких, как бетон (10 х10-6 1/ ºС) и стекло (8,5х10-6 1/ ºС. Такое соотношение величин приводит к тому, что температурные деформации ПВХ изделий могут оказывать воздействие на сопрягаемые конструкции.

4. Избирательность к чистящим средствам
Хотя ПВХ как материал и обладает химической стойкостью, агрессивная окружающая среда, особенно в крупных городах, способна загрязнять поверхности конструкции. При выборе подходящих чистящих средств нужно избегать средства с содержанием растворителей. Поверхность ПВХ профиля, обработанная растворителем, обладает более слабой атмосферостойкостью, и при дальнейшей эксплуатации возможно проявление пятен или изменение цвета профиля.

Особенности технологии производства ПВХ профилей

Благодаря высокой температуроустойчивости, малой склонности к усадке и короблению, широкому диапазону размягчения ПВХ идеально подходит для изготовления профилей методом экструзии.
Серийное производство оконных профилей из пластифицированного ударовязкого ПВХ было начато в 1954 году фирмой «Trocal » (Германия).
Линия экструзии для производства оконных профилей состоит из экструдера, фильеры, калибровочного охладительного элемента, калибровочного стола, приёмных тянущих валков, пилы, профилеукладчика и устройства для упаковки готовой продукции.
Процесс производства состоит из отдельных технологических этапов:
- подача порошка или гранулята ПВХ в воронку экструдера;
- пластификация формовочной массы в экструдере до температуры 80-120ºС;
- формовка и охлаждение в фильере и калибровочно-охладительном элементе;
- проход через приемные валки;

Кроме того, оконные профили из ПВХ пригодны для вторичной переработки. Например, в Германии действует система сбора и утилизации ПВХ, и уже можно встретить сертифицированные оконные профили, полученные из вторичного материала. Они по своему качеству ничуть не хуже профилей, полученных из первичного материала.
Все развитые оконные системы ПВХ состоят из конструктивно увязанных между собой элементов, которые включают в себя основные и вспомогательные профили. Основными профилями считаются профили рам, створок и импостов. К вспомогательным профилям относятся: стекольные штапики, накладки, соединительные элементы, направляющие, короба для свертывающихся жалюзи и подоконники.

Доля рынка ПВХ конструкций

Для изделий из ПВХ идеально подходит остекление небольших оконных проемов жилых и общественных зданий (как вновь возводимых, так и реконструируемых), то есть там, где остекление выполняет только ограждающую функцию, а несущая способность профильной системы практически не учитывается. В данной группе конструкций системы из ПВХ достигли такого качественно высокого технического уровня, что с ними уже трудно соперничать конструкциям из других материалов.
Ко второй группе конструкций из ПВХ можно отнести конструкции зимних садов, небольшие торговые павильоны, балконы, веранды, небольшие участки стен. В этих случаях профиль также не воспринимает больших статических нагрузок.
Что касается изготовления указанных объемных конструкций, особенно, зимних садов, то в настоящее время у различных производителей профильных систем из ПВХ можно проследить два принципиальных подхода к решению этой задачи.
Первый базируется на их сборке из элементов простой оконной системы, дополненной набором различных усилительных и соединительных профилей, а также стропильными конструкциями кровли. Второй более дорогой вариант, предусматривает применение фасадной системы. Потому и позиция производителей профилей ПВХ по отношению к зимним садам носит сложный и неоднозначный характер. Многие крупные производители (например, VEKA) считают, что применение ПВХ в конструкции является неоправданным и уступают эту сферу производителям алюминиевых систем. Концерны «Rehau» и «Thissen» имеют специально разработанные системы зимних садов с проработанными конструктивными элементами кровли.

С учётом особенностей поливинилхлорида, профильные системы из ПВХ имеют ограниченные возможности для применения в фасадных системах, здесь они уступают алюминиевым системам почти по всем показателям за исключением теплофизических характеристик.
Одним из серьезных препятствий для применения ПВХ в фасадных конструкциях является подверженность профильной системы значительным температурным деформациям.
Если для стойки из алюминиевого сплава длиной 3300 мм изменение длины при перепаде температур от -28 ºС до +22 ºС составит 3,84 мм, то для аналогичной стойки из профиля ПВХ изменение длины уже будет равно 13,4 мм. Такое изменение длины элементов фасада на больших участках приведёт к значительным деформациям конструкции в целом, вследствие чего возможно нарушение гидроизоляции или разрушение стеклопакетов.
Следующее ограничения для применения ПВХ профилей - остекление ячеек большой площади. Длинный ригель из ПВХ будет также испытывать деформацию при перепаде температур и потребует серьезного армирования от нагрузки большим стеклопакетом.
Поэтому, остекление фасадов зданий, куполов, фонарей большой площади принято изготавливать из алюминиевых профилей, разнообразие которых представляет широкий набор возможностей для архитектора.

Характеристики алюминиевых сплавов для светопрозрачных конструкций

Алюминий – металл серебристого цвета, плотностью 2,699г/см 3 при 20°С, модуль упругости Е = 71 Н/мм 2 , температура плавления 660°С.
В земной коре содержится 8,8% алюминия. Это третий по распространённости в природе элемент после кислорода и кремния и первый среди металлов. Он входит в состав глин, полевых шпатов, слюд. Известно несколько сотен минералов Al (алюмосиликаты, бокситы, алуниты и другие). Важнейший минерал алюминия - боксит содержит 28-60% глинозёма - оксида алюминия Al 2 O 3 .
В чистом виде алюминий впервые был получен датским физиком Х. Эрстедом в 1825 году. В 1885 году, основываясь на технологии, предложенной русским учёным Н. Бекетовым, был построен завод по производству алюминия в немецком городе Гмелингеме. За пять лет на этом заводе было получено около 58 т алюминия - более четверти всего мирового производства на тот период.
Метод, изобретенный почти одновременно Ч. Холлом во Франции и П. Эру в США в 1886 году и основанный на получении алюминия электролизом глинозема, растворенного в расплавленном криолите, положил начало современному способу производства алюминия. Такой метод получения требует больших затрат электроэнергии, и поэтому оказался востребован только в XX веке.
Технически чистый алюминий вследствие низкой прочности в строительстве применяется редко. Для повышения прочности в него вводят легирующие добавки – магний, марганец, кремний, цинк, медь, хром и др. Поэтому алюминиевые сплавы имеют в 2-5 раз бо льшую прочность по сравнению с чистым алюминием.
Для производства оконных конструкций используются сплавы на основе Al-Mg-Si, которые по своему химическому составу относятся к деформируемым алюминиевым сплавам, упрочняемым термической обработкой. В России используется сплав АД31, в Европе - сплавы 6060, 6063 (отличия по более жёстким требованиям на содержание примесей). Прочностные характеристики указанных сплавов принципиально не отличаются между собой – см. таблицу.

Характеристика	Единица измерения	Сплав 6063, состояние Т1	Сплав АД31, состояние Т1
Объёмный вес (плотность)
Предел прочности (временное сопротивление разрыву)
Предел текучести
Относительное удлинение при разрыве
Коэффициент температурного расширения

br>D0.B8.D0.BD.D0.B8.D0.B5.D0.B2.D1.8B.D1.85_.D1.81.D0.BF.D0.BB.D0.B0.D0.B2.D0.BE.D0.B2"> Преимущества алюминиевых сплавов

К достоинствам алюминиевых сплавов следует отнести:
- высокая механическая прочность при малой плотности (удельная прочность);
- сравнительно высокая коррозионная стойкость;
- высокая технологичность, хорошая обрабатываемость и свариваемость;
- высокая пластичность;
- сохранение прочностных характеристик при температурах от -80°С до +100°С;
- высокая отражательная способность;
- отсутствие искр при ударе;
- отсутствие токсичных продуктов горения;
- отсутствие примесей тяжелых металлов;
- отсутствие магнитных свойств;
- срок службы 80 лет.

Недостатки алюминиевых сплавов

К недостаткам относится:
- коэффициент линейного расширения в два раза больший, чем у стали;
- высокая теплопроводность;
- подверженность электрохимической коррозии во влажной среде;
- высокая стоимость полуфабрикатов.

Особенности технологии производства системных профилей из алюминия

В 1906 году архитектор Фрэнсис Plym, основатель компании «Kawneer » (США) изобрёл первое окно из металла. К 1920 году его компания стала первым производителем конструкций из алюминия для архитектуры. Производство алюминиевого профиля можно разделить на два основных этапа: изготовление непосредственно профиля и его последующее защитно-декоративное покрытие. Профили из алюминиевых сплавов получают методом прессования, а именно продавливания заготовки алюминия через матрицу с заданным сечением. По аналогии с ПВХ процесс прессования профилей также называется экструзией.
Линия экструзии профилей состоит из печи для разогрева заготовки, гидравлического пресса, контейнера с матрицей, блока охлаждающих вентиляторов, приемных столов, вытягивающей машины, пилы, печи для старения профиля. Производство алюминиевых профилей состоит из следующих технологических этапов:
- порезка алюминиевого столба на заготовки;
- подача заготовки в индукционную печь для нагрева до температуры 450–500 °С;
- проход заготовки через матрицу, формирование геометрии профиля;
- охлаждение профиля на выходе из матрицы – закалка;
- вытягивание заготовок профиля;
- резка профилей на мерные длины.
- упрочнение профиля в печи искусственного старения.
В качестве защитно-декоративного покрытия профилей наибольшее применение нашли электрохимическое оксидирование (анодирование) и окрашивание порошковыми красителями по шкале RAL.
В соответствии с функциональным назначением профили для алюминиевых окон имеют аналогичную ПВХ классификацию и подразделяются на основные (рамные, створочные, импостные и др.) и вспомогательные профили.
В связи с высокой теплопроводностью алюминия как материала существует деление профилей на две основные группы по теплотехническим характеристикам:
- «холодный» профиль для внутренних конструкций;
- «тёплый» профиль для наружных ограждающих конструкций.
Тёплый отличается от холодного наличием термоизолирующих вставок из полиамида, которые осуществляют разрыв теплового потока. Но несмотря на применение изолирующих вставок, термическое сопротивление профилей из алюминия остается более низким по сравнению с ПВХ профилями (0,35…0,66 м 2 °С/ Вт в среднем у алюминия против 0,5…0,75 м 2 °С/ Вт у ПВХ).
Для остекления больших поверхностей зданий, когда доля светопрозрачных ограждений приближается к 100%, были разработаны витражные, или фасадные системы, которые могут воспринимать значительные по величине ветровые нагрузки, нагрузки от веса заполнения, а также эксплуатационные нагрузки. Это преимущество предопределено самим материалом, а именно – металлом.

Доля рынка алюминиевых конструкций

В настоящее время все светопрозрачные конструкции для фасадов зданий и сооружений изготавливаются из алюминия, как и устанавливаемые в фасады элементы (окна и двери с различными типами открывания). Прочностные характеристики металла позволяют изготавливать оконно-дверные конструкции из алюминия не только большего формата, но и с большим сроком службы, чем из профилей ПВХ. Также благодаря этому появились изделия специального назначения: противовзломные, дымозащитные, огнестойкие (со специальными наполнителями) и другие.
Так как коэффициент температурного расширения алюминия близок к коэффициенту температурного расширения стекла (одинаковые температурные деформации) появились фасадные системы со структурным остеклением без риска разрушения стеклопакета.
Собирающийся по типу оконной рамы модуль предопределил появление технологии элемент-фасадов, предназначенной для навесных ограждающих стен. Данная технология изготовления и монтажа остекления больших площадей фасадов позволила значительно сократить общие сроки строительства исходя из следующих принципов:
- стандартизации изготовления (производство большого количества идентичных модулей);
- качественного изготовления модулей в контролируемой среде (сборка и герметизация в заводских условиях);
- снижение трудоёмкости работ по монтажу модулей;

Какой материал выбрать: ПВХ или алюминий?

На сегодняшний день доля пластиковых окон на Европейском рынке превышает 51%, тогда как деревянных – около 27% и алюминиевых 18%. Оставшаяся часть рынка приходится на различные комбинации материалов, самый распространенный из них - дерево-алюминий.
Популярность окон ПВХ в этом сегменте конструкций сохранится и в будущем. Однако в связи развитием технологий алюминиевые окна постепенно возвращают себе утерянные доли рынка, их всё чаще используют для жилых домов.
Но всё-таки главная ниша, в которой алюминий практически незаменим - это остекление лоджий, балконов, больших витражей и фасадов останется за ним. Тенденция развития современной архитектуры с максимальным остеклением фасадов, что делает здания более лёгкими, светлыми и комфортными, полностью способствует развитию алюминиевых систем.

Примечание

В статьи использованы материалы :

Борискина И.В., Плотников А.А. «Проектирование современных оконных систем гражданских зданий» 2004г.
Рерль Э. Доклад на международном конгрессе КБЕ 18.11.1997 г. «ПВХ как особый материал».

Остекление балконов является популярным вариантом благоустройства выносных конструкций. Его выполняют с применением деревянных рам, изделий из пластикового или алюминиевого профиля. Наиболее часто используются два последних варианта. Их популярность объясняется значительной долговечностью и надежностью конструкций из ПВХ и алюминия.

Рис. 1 Внешний вид остекления балкона из пластика

Однако пластиковые и алюминиевые рамы отличаются по своим характеристикам. Перед началом работ следует выяснить, какие окна лучше ставить на балконе пластиковые или алюминиевые.

Выясняя, чем лучше застеклить балкон, следует обратить внимание на окна из пластикового профиля. Такие конструкции активно используют для благоустройства лоджии. Они обладают значительной герметичностью. В результате помещение максимально полно защищается от осадков и ветра, влаги, пыли и теплопотерь.

Использование рам из металлопластикового профиля позволяет превратить лоджию в теплое помещение. Одного остекления окнами ПВХ для этого недостаточно. Потребуется качественное утепление. Чтобы поддерживать комфортную температуру и в холодное время года, на балконе из пластика необходимо установить обогреватели.

Рис. 2 Теплое остекление пластиком

Достоинства и недостатки пластиковых рам

Определяясь, какое остекление балкона лучше, следует оценить достоинства и недостатки вариантов. У конструкций из пластикового профиля есть ряд плюсов и минусов. Прежде чем выбирать пластик для остекления, с ними стоит ознакомиться.

К плюсам окон из ПВХ относят высокую герметичность. Она обусловлена наличием качественных уплотнителей, которые защищают от сквозняков. В результате пластиковые окна обеспечивают высокий уровень тепло- и шумоизоляции.

Поливинилхлорид – долговечный и надежный материал. Он не разрушается при воздействии влаги и перепадов температуры. Если рамы сделаны из качественного профиля, то они все время службы останутся белыми, не пожелтеют и не посереют. При желании белую поверхность можно заламинировать специальными пленками и получить цветную раму для лоджии. Срок службы пластиковых конструкций составляет более сорока лет.

Процесс установки окон из ПВХ относительно прост. Сложных процессов нет, но требуется соблюдать ряд правил.

Есть у пластиковых окон для остекления балкона и недостатки. Полимерный материал способен накапливать статическое электричество. В результате к поверхности активно притягивается пыль.

Механические воздействия оставляют на пластмассовой поверхности царапины. Сильные удары приводят к появлению вмятин. Такие повреждения не ремонтируются.

Оконные конструкции из ПВХ обладают значительным весом. Еще больше его увеличивают стеклопакеты. Это обязательно требуется учитывать, планируя остекление балкона. Нагрузка на балконную конструкцию может оказаться слишком высокой.

Окна из алюминиевого профиля для остекления балконов

Рис. 3 Раздвижной вариант холодного остекления балкона алюминиевым профилем

Алюминиевый профиль – недорогой материал, обладающий небольшим весом. Из него делают разнообразные оконные конструкции для остекления балконов. В том числе используют и раздвижные варианты рам. С их помощью экономится свободное пространство на балконе.

Алюминиевые окна надежные и долговечные. Они обладают высокой прочностью и жесткостью.

Профиль окрашивают в разные цвета, что позволяет подобрать оптимальный вариант для любого дизайна балкона.

Рис. 4 Распашные алюминиевые окна

Плюсы и минусы окон из алюминиевого профиля

Выбирая, как лучше остеклить балкон, следует учесть, что остекление окнами из алюминиевого профиля обладает множеством достоинств. В первую очередь отмечают их более доступную стоимость по сравнению с пластиковыми вариантами.

Такие окна эффективно защищают от ветра, попадания осадков и проникновения пыли. Алюминиевые конструкции уменьшают количество шума, проникающего извне.

Вес окон из алюминия относительно небольшой, поэтому нагрузка на несущие элементы балконов не будет чрезмерной.

Служат конструкции из алюминиевого профиля долго, не теряя привлекательности внешнего вида. Слабым местом являются только ролики в раздвижных окнах, но они легко заменяются.

Недостатков у алюминиевых окон для остекления балкона немного. Основным минусом является низкий уровень теплоизоляции. Теплопроводность алюминия высокая, поэтому тепло быстро уходит. С помощью алюминиевого профиля сложно создать теплое остекление. Потребуется специальный вариант профиля с теплоизолирующими прокладками, но цена его гораздо выше.

Какой вариант остекления предпочесть?

Выбирая, как лучше застеклить лоджию, следует определиться с ее использованием. Именно от этого в большей мере зависит пластиковые или алюминиевые окна предпочесть.

Рис. 5 Остекление лоджий рамами из пластика

Если планируется создать утепленное пространство или балкон будет объединяться с помещениями квартиры, то стоит предпочесть остекление окнами ПВХ. Они лучше теплоизолируют и создают надежную защиту от перепадов температур. Теплое алюминиевое остекление выбирают в том случае, когда балкон нельзя сильно нагружать.

Алюминиевые конструкции стоит выбрать для неутепленного пространства. Они эффективно защитят от погодных катаклизмов и прочих неприятностей, а стоит будут меньше.

Кроме того, рамы из алюминия выбирают в тех случаях, когда требуется уменьшить нагрузку на несущие элементы балкона. В этом случае конструкции лучше стеклить именно легкими окнами.

Выбирая как лучше застеклять балкон и какие балконы лучше, рассматривая алюминиевые или пластиковые окна, следует учитывать все особенности конструкции и предполагаемое использование. Окна для балкона должны сочетаться с фасадом здания. Не меньшее значение имеет и внутренняя отделка. Однако выбрав пластик или алюминий, можно рамы сделать любого подходящего цвета.

Определяясь, что лучше, важно не упустить ни одной важной детали. Любой хороший и качественный материал будет эффективен. Но в некоторых случаях лучше пластик, а в других – алюминий.

Занимаясь застеклением, важно сделать качественный замер, чтобы рамы точно подходили для места установки. Если замер будет неточный, то результат остекления окажется далеким от идеала.

Или жесткий оконный винил гораздо более популярен, чем алюминий, для производства окон. В то время как в азиатских странах все наоборот: большинство покупателей покупают окна с алюминиевыми рамами. В чем же разница между этими двумя типами рамы?

Алюминиевые рамы дешевы и просты в установке, имеют свой определенный стиль и свойства, они прочные, легкие и дешевые. Алюминиевые рамы также устойчивы к различным погодным условиям. Они не ржавеют, вместо этого они просто окисляются, приобретая специфический цвет.

Окна из алюминия превосходят ПВХ окна с точки зрения долговечности — служат гораздо дольше, чем пластиковые, которые обычно имеют гарантийный срок службы около 25 лет.

Однако, по некоторым важным параметрам ПВХ окна превосходят алюминиевые. Первый параметр — это тепловое сопротивление. Алюминиевые окна не обеспечивают хороший тепловой барьер: зимой они не держат тепло в доме, а летом они не препятствуют поступлению тепла в дом извне. Пластиковые окна, особенно с двойным остеклением, являются хорошим изолятором. Они предотвращают выход теплого воздуха из помещения в атмосферу и поступление холодного воздуха из атмосферы в помещение зимой, а летом такие окна сохраняют прохладный воздух в помещении, не допуская поступления горячего воздуха с улицы в дом. Этот процесс называется термическим сопротивлением, благодаря которому ПВХ окна помогают сэкономить деньги на отопление и охлаждение помещения. Слабое тепловое сопротивление алюминиевых окон делает отопление и охлаждение дома дороже.

Другое важное различие между алюминиевой рамой и рамой из ПВХ — это прочность и безопасность. Алюминий — легкий и податливый металл. Он очень легко гнется, и, соответственно, рама, сделанная из алюминия, тоже легко гнется. Поэтому рамы, изготовленные из алюминия, представляют собой ненадежную преграду для взломщиков. Поливинилхлорид (ПВХ) на стальном каркасе твердый и жесткий, его трудно сломать или согнуть. Поэтому ПВХ рама в сочетании с двойными стеклопакетами является более сложной задачей для потенциальных грабителей, чем алюминиевые рамы окон.

И, наконец, еще одна разница между двумя типами окон — это их утилизация. Алюминий очень легко перерабатывается. При производстве самого материала ПВХ используются соединения, содержащие хлор, и соединения, получаемые из нефти. Поэтому, при сжигании ПВХ выделяет диоксины, очень опасные для человека соединения. В дальнейшем, пластиковые окна и другие изделия из ПВХ заполоняют свалки, которые постепенно заполняются и часто самовозгораются, выделяя в атмосферу очень опасные и ядовитые для живых организмов вещества. Таким образом, ПВХ окна невозможно безопасно утилизировать из-за опасности для здоровья человека, и выделения загрязняющих веществ.

В статье рассмотрим достоинства и недостатки оконных конструкций из алюминия, будем их сравнивать с деревянными и ПВХ-блоками. Упор сделаем на физических и эксплуатационных характеристиках этой профильной системы.

Светопрозрачные конструкции из алюминия в строительстве применяются уже довольно давно — с полвека точно. Изначально их использовали только для комплектации промышленных объектов, различных неотапливаемых помещений. Затем алюминиевые системы стали появляться в общественных зданиях (магазины, больницы, школы…). В девяностых окна из алюминия заняли своё место в квартирах и частных домах — дело было в Европе. На рубеже веков отечественные производители остекления также приобщились к процессу, и потребитель получил ещё один вариант решения оконного вопроса. Сейчас алюминиевые системы активно используются для создания окон и дверей, балконов и лоджий , интерьерных перегородок, зимних садов, стеклянных фасадных конструкций. Чётко прослеживается положительная динамика потребительского спроса, неуклонно расширяется сфера применения.

Профильные системы из алюминия явно чем-то примечательны, если при повсеместном ужесточении требований к энергосбережению в жилом фонде и сравнительно высокой цене, они двинулись в квартиры и частные дома. Причины популярности кроются в физико-механических и эксплуатационных характеристиках алюминия как строительного материала, а качественный скачок был достигнут благодаря некоторым инновационным решениям в вопросах конструирования окон.

Особенности и необычные свойства алюминиевых профилей

Чтобы понять, в чём плюсы и минусы алюминиевых окон, предлагаем сначала разобраться с отличительными чертами профилей, из которых они изготовлены, а затем уже рассматривать оконный блок в целом.

Что собой представляет алюминиевый профиль

На самом деле для производства таких профильных систем применяются сложные сплавы на основе алюминия. Добавки других элементов (кремний, магний, марганец…) к чистому металлу делают материал заметно прочнее. Для создания рам остекления чаще всего используют сплав AlMgSi. Марка АД31 — это российский вариант сырья. Он отвечает нашим нормам, но содержит много примесей, поэтому за границей не используется. А европейские сплавы, которые активно у нас применяются, намного жёстче регламентированы по содержанию примесей, маркируются они как 6063 и 6060. Алюминиевый оконный профиль получают путём горячего прессования (разогретая цилиндрическая заготовка продавливается через матрицу экструдера), у нас производство ведётся и контролируется в соответствие с ГОСТ 22233-2001. Европейцы выдерживают параметры профилей по следующим стандартам (кстати, многие отечественные производители алюминиевых подсистем тоже ими пользуются):

• DIN 1748 — прочность
• DIN 1725 — структура
• DIN 17615 — геометрия/допуски

Традиционный холодный алюминиевый профиль для остекления (оконно-дверной) обычно является полым изделием, без промежуточных переборок — то есть воздушная камера всего одна. Несколько иначе выглядят тёплые рамы, но о них будет ниже. Толщина стенок алюминиевого оконного профиля варьируется в пределах 1,5-2 мм, но специальные облегчённые системы имеют стенку потоньше — 1,2-1,3 мм. Сечение профилей из алюминия для распашных конструкций похоже на известные всем изделия из ПВХ — имеются фальцы, обеспечивающие притвор створки и опору для заполнения, а также пазы для уплотнителей и пазы для фурнитуры («европазы», хотя они шире в отличие от ПВХ — 20 мм, вместо 16 мм). Интересно, что фальц для организации примыкания стеклопакета к наружному уплотнителю образован внешней, изогнутой к стеклу стенкой профиля, тогда как в рамах ПВХ это поднятая наружная камера.

В зависимости от типа перемещения подвижных створок может существенно разниться конфигурация профиля, выделяют два основных типа:

• для распашных систем;
• для раздвижных систем (имеют полозья, как в шкафах купе).

Технические характеристики алюминиевых профилей

Профили из алюминия имеют сразу несколько отличительных особенностей, по сравнению с системами из ПВХ или клееного деревянного бруса и все они в той или иной степени влияют на функциональность и долговечность алюминиевых окон.

Высокая пространственная жёсткость. Алюминий примерно в 2-3 раза прочнее поливинилхлорида и в 5-7 раз прочнее древесины. Это обстоятельство позволяет разработчикам создавать более лёгкие рамы (этому способствует и невысокая плотность материала), профили которых имеют меньшую видимую высоту. Как результат:

• намного меньше нагружаются несущие основания (например, это важно, если необходимо остеклить балкон со слабой плитой);
• при той же площади остекления существенно увеличивается световой проём окна (светопрозрачная часть).

Из алюминиевых профилей можно создавать очень крупные секции и объединять их в сложнейшие объёмные конструкции: купола, зимние сады, перегородки, наклонные кровельные скаты, прямые и криволинейные фасады… Впечатляющими могут быть размеры подвижных створок, которые просто невозможно изготовить из других профильных систем. Некоторые производители предлагают рекордные габариты в 2x2,5 метра массой около 200 килограмм (здесь, конечно, многое зависит от фурнитуры, но ведь профиль должен её удерживать).

Коэффициент температурного расширения алюминия в разы меньше, чем у ПВХ. Изделия получаются очень стабильные, появления трещин и деформаций практически исключены. Нет негативного воздействия на окружающие строительные конструкции. Из-за того, что поверхности не растягиваются/сжимаются, не подвергаются кручению — они отлично удерживают финишные покрытия (порошковое напыление, анодирование, шпонирование…). Нет необходимости использовать армирующие вкладыши, что, в свою очередь, также влияет на массу. Хотя технически ничего не мешает внутреннее армирование сталью или алюминиевым коробом всё-таки применить, чем и пользуются иногда конструкторы.

Справедливости ради, заметим, что древесина ещё меньше расширяется, поэтому при комбинировании этих материалов, детали имеют подвижное соединение.

Алюминий — материал пластичный. С одной стороны, это позволяет производить профили самых сложных конфигураций — на помощь приходит метод экструзии (как для ПВХ). Стоит заметить, что эти профили имеют высокоточную геометрию, совершенно недостижимую для брусьев из древесины. С другой стороны, появляется возможность достичь высокого уровня ремонтопригодности рам, так как есть не только корректоры для наружных защитных слоёв, но и составы для заделки крупных повреждений (в народе именуется «алюминиевая смола»).

Несмотря на сравнительно невысокую температуру плавления, это всё-таки металл, поэтому конструкции из алюминия не горят. Они способны долгое время выдерживать высокую температуру при пожаре и позволяют людям вовремя покинуть помещение, остановить распространение огня и дыма. Возможны даже противопожарные варианты остекления с классом огнестойкости до EI60 (работоспособны 60 минут).

Алюминиевые профили обладают исключительной устойчивостью к внешним воздействиям. Нет проблем с ультрафиолетом, агрессивным городским смогом и выбросами промзон. Эти профили не так загрязняются и за ними легко ухаживать (можно использовать любое моющее средство).

Профили из алюминия совершенно не боятся влаги, поэтому они могут применяться при остеклении даже таких непростых в этом плане мест, как, например, бассейны или различные кровельные конструкции.

Экологическая безопасность. Много вопросов у сторонников «чистых» материалов вызывают окна из ПВХ. Не идеальны и деревянные изделия, которые нуждаются в комплексной защите многокомпонентными лакокрасочными составами. Алюминиевые конструкции считаются совершенно безвредными, во всех странах они легко проходят гигиеническую сертификацию (у нас — в Госсанэпидслужбе).

Высокая теплопроводность. Это самое интересное, стоит рассмотреть данную особенность подробнее.

Разделение алюминиевых профильных систем на «холодные» и «тёплые»

Алюминий имеет коэффициент теплопередачи примерно в 1000 раз больше, чем ПВХ или древесина твёрдых пород. Простой алюминиевый профиль из-за этого очень быстро промерзает при минусовых температурах, являясь идеальным мостиком холода. Выходом из положения стали композиционные конструкции с изолирующей вставкой, которые получили название «тёплые».

Название «вставка» не совсем правильное, тёплый алюминиевый профиль состоит из трёх частей: два алюминиевых профиля соединяются полиамидным (политермидным) элементом. Алюминиевая рама полностью разделена, металлических точек соприкосновения нет, поэтому в ходу точные сленговые понятия «термомост», «терморазрыв». Полиамидный термомост чаще всего представляет собой замкнутый профиль, иногда это две независимые планки-переборки. Сборка сложного алюмополимерного оконного профиля осуществляется на прокатных устройствах: гребни на полиамидной части заходят в пазы алюминиевых частей и материалы спаиваются. Так внутри рамы из стенок алюминиевых и полимерных элементов образуются замкнутые камеры. Минимум их три, но иногда вкладыш термомоста бывает и сам разделен переборками, которые не только формируют воздушные прослойки, но и являются дополнительными рёбрами жёсткости.

Полиамид является слоистым синтетическим композитом, в составе которого около 25% стекловолокна, изделия из него прочнее стали и эффективно препятствуют передаче тепла. То, насколько действенно работает терморазрыв в оконной конструкции , зависит от ширины вставки, то есть на какое расстояние разведены алюминиевые части профиля друг от друга. Обычно есть варианты от 15 до 45 мм, для большей части России он должен быть не мене 25 мм. Если говорить о показателях сопротивления теплопередаче, то тёплый алюминий в среднем выдаёт от 0,32 до 0,55 м 2 ⋅°С/Вт. Получается, что только лучшие изделия могут применяться для комплектации жилых помещений, так как, например, в Европе профили с теплотехническими характеристиками ниже 0,55 м 2 ⋅°С/Вт для остекления таких объектов запрещены. Постепенно подобные требования появляются и у нас.

Внимание! По характеристикам теплопроводности производители разделяет алюминиевые профили на классы в соответствие с положениями ГОСТ 22233-2001 или европейского стандарта DIN 4108. Если вы интересуетесь маркировками, то лучше точно знать, на что опирался производитель (в обоих случаях классы обозначаются цифрами).

Для улучшения изоляционных характеристик, создатели тёплых алюминиевых окон применяют ещё одну интересную технологию — они заполняют камеры профиля полимерными вспененными материалами, как правило, это полиуретан. Снижая конвективные потоки внутри профиля, параллельно удаётся повысить звукоизоляцию рамы, но самое главное, что сопротивление теплопроводности теперь может доходить до 0,75 м 2 ⋅°С/Вт.

Итак, по теплоизоляции алюминиевые окна разделяются на:

• холодные — которые не имеют полимерного терморазрыва и могут применяться только для неотапливаемых помещений, внутри зданий (например, перегородки);
• тёплые — которые имеют термоизолирующий мост и могут быть использованы в любых условиях.

Особенности алюминиевых оконных блоков

Рама алюминиевого окна

Процесс сборки светопрозрачных конструкций из алюминия нормируется ГОСТом 21519-2003. Рамы алюминиевых окон изготавливают из стандартного набора профилей (по номенклатуре они такие же, как и для блоков из ПВХ). Это — профиль коробки и створки, импосты, штульпы, расширители, соединители, адаптеры створки, штапики. Угловые соединения профилей рамы осуществляются механическими способами (ПВХ — сваривается). Для этого используют внутренние угловые и Т-образные металлические соединители («сухари»), которые запрессовываются в детали рамы и обкручиваются винтами/штифтами. Сами крепежи применяются или из нержавейки, либо из очень качественной оцинкованной стали с толщиной покрытия не менее 12 мкм. Для упрочнения и защиты соединений в зону стыка нагнетаются специальные полимерные клеи-герметики. При соединении тёплых профилей угловые и Т-образные крепежи устанавливаются и в наружную и во внутреннюю алюминиевую камеру.

Уплотнители

Как и любое другое окно, алюминиевый блок оснащается уплотнителями, которые обеспечивают конструкции герметичность и водоотвод. Вариантов решения этих задач несколько, начиная от количества контуров и заканчивая материалом и формой уплотнительного элемента. Для отечественных условий наиболее оптимальным является лента EPDM на основе натуральных каучуков, как достаточно эластичная и устойчивая к морозам. Форма сечения — не так принципиальна, а вот дополнительный контур лишним не будет (помимо внутреннего и среднего, производитель может добавить и внешний, если, конечно, профиль на это рассчитан).

Следует понимать, что хорошая герметичность нового оконного блока часто становится причиной приостановки поступления в квартиру свежего воздуха и, как следствие, ухудшения вентиляции, повышения влажности. Чтобы в оконной зоне не выпадал конденсат, необходимо заранее продумать способы принудительного проветривания. Можно установить фурнитуру с щелевым проветриванием, можно смонтировать на раме вентиляционный клапан.

Заполнение светового проёма

Заполнять алюминиевые рамы можно единичными стёклами, стеклопакетами, непрозрачными листовыми материалами (МДФ, гипсовинил, сэндвич-панели…). Важнейший показатель окна — какой максимальной толщины можно использовать стеклопакет, или, например, сэндвич, так как от этого зависят изоляционные характеристики конструкции. Данная способность окна прежде всего определяется глубиной профиля коробки и створки. Традиционно тёплые алюминиевые системы различных производителей, имея собственную глубину около 70 мм, рассчитаны на заполнение толщиной свыше 40 мм — то есть без проблем можно поставить двухкамерный стеклопакет любого типа.

Внимание! Между алюминиевой рамой и стеклопакетом обязательно располагают полимерные прокладки, которые исключают возможность соприкосновения профиля и заполнения.

Интересной особенностью алюминиевых остекляющих конструкций является возможность устанавливать в раму тонкие материалы. Если не нужны особые теплоизоляционные и звукопоглощающие свойства системы (холодный балкон, офисная перегородка), применяя крупный штапик, закрепляют и 3-миллиметровое стекло, и любую отделочную панель типа гипсовинила.

Фурнитура, варианты открывания

Стоит начать с того, что фурнитура алюминиевого окна может закрепляться как в полости европаза, так и внутри камеры профиля. Несмотря на ряд сходств с деревянными и ПВХ системами, фурнитура здесь устроена по-другому. Из-за жёсткости рамы производителям удалось применить меньшее количество запорных элементов и соединить их специальными тягами, то есть, уменьшив перечень деталей — упростить и удешевить механизм.

Вообще окно из алюминия может обладать одной или несколькими створками, импостным или штульповым притвором. Фурнитура для алюминиевых окон позволяет реализовать любой известный ныне способ открывания подвижной створки, но наряду с подвесным, распашным, откидным и поворотно-откидным есть ещё интересные варианты.

Например, очень примечательно «среднеповоротное» открывание сворки, когда полотно вращается вокруг оси, которая проходит через его середину. Это позволяет сделать открываемыми даже криволинейные окна (круг, эллипс…).

Отдельно можно рассматривать раздвижные системы, в которых основную работу выполняют направляющие полозья (до 3 штук) и двигающиеся параллельно рамы створки со скрытыми роликами (до 6 штук). Уплотнение здесь производится с помощью щёточного элемента из фетра. Подобная конструкция эффективно экономит полезное пространство, поэтому отлично подходит для холодного остекления узких балконов и лоджий.

Есть возможность сделать качающиеся алюминиевые полотна, складывающиеся створки. Необычное исполнение в алюминиевых окнах могут иметь петли. Помимо традиционных вариантов, доступна и накладная, а также скрытая установка петель внутри фрезерованного паза на коробке. Это касается и рукояток, которые тоже не обязательно закрепляются на рамах внакладку — их механизм может быть врезан в профиль створки.

Фурнитуру для алюминиевых окон выпускают профильные компании, такие как SAVIO, ROTO, SIEGENIA, но некоторые западные производители комплектных оконных систем сами разрабатывают и выпускают механизмы управления.

Вопросы дизайна

Есть устоявшееся мнение, что алюминиевые окна не очень красивые, и устанавливать их в жилых помещениях — не лучшая идея. В первую очередь, претензии касаются «угловатости» профилей, но сейчас многие компании выпускают весьма симпатичные изделия, в которых скруглены и элементы коробки, и штапики.

Также всегда есть возможность выбрать отделку профиля. Алюминий без проблем выдерживает температуру в +200 градусов, поэтому его можно покрывать методом порошкового напыления (ГОСТ 9.410-88), в данном случае к нашим услугам вся палитра каталога RAL. Покраской можно имитировать фактуру древесины, для этого сначала наносят основной цвет, а затем рисунок текстуры. В зависимости от типа состава толщина окрасочного слоя составляет от 60 до 120 мкм, это — качественное, невероятно устойчивое к любым воздействиям покрытие.

Ещё один замечательный способ получить красивое и долговечное защитно-декоративное покрытие — это электрохимическое анодирование (оксидирование). На поверхности профилей создают («выращивают») тонкую оксидную плёнку толщиной 5-30 микрон. Примечательно, что это покрытие «прорастает» и в массив алюминия, поэтому отличается повышенной прочностью. Оксидная плёнка, пока не прошла стадию уплотнения, поддаётся тонированию. Таким образом, можно создать: золотистое покрытие, под старую бронзу, чёрное, бесцветное.

Красиво смотрятся алюминиевые окна, отделанные натуральным или синтетическим шпоном, визуально их трудно отличить от деревянных. Однако апофеозом дизайнерской мысли стали комбинированные окна «алюминий-дерево». Их силовую основу составляет алюминиевые профили, которые обеспечивают окну несущую способность. Декоративная функция возлагается на деревянные накладки, скользящими крепежами фиксируемые на рамах со стороны помещения. Такое окно изнутри выглядит абсолютно как деревянное — очень солидно и богато, тем более что для отделки применяется недешёвая древесина — дуб, ясень…

Интересно, что, так как тёплый алюминий состоит из нескольких отдельных профилей, то они могут быть отделаны по разным технологиям, в разных тонах. Так одно и то же окно можно органично вписать и в канву фасада и в любой интерьер.

Рассмотрев все особенности алюминиевых светопрозрачных конструкций, понятно, почему их доля на рынке потихоньку, но растёт. И по каким причинам не становится преградой для этого сравнительно высокая стоимость тёплых профильных систем. А если говорить о холодных конструкциях, то они и по цене могут быть предпочтительнее пластиковых и деревянных аналогов.

Алюминиевые окна обычно считают холодными и непригодными для использования в жилых домах. Тем не менее, последние инновационные решения в производстве евроокон из алюминия готовы удивить даже самого требовательного пользователя эстетическими свойствами и теплосберегающими параметрами, сообщает портал ОКНА МЕДИА.

Проекты современных домов, часто возводимых по образцу классических особняков, отличаются удивительными архитектурными решениями, но в техническом плане должны соответствовать современным требованиям функциональности и энергоэффективности. Алюминиевые профильные системы позволяют создание оконных конструкций с различными способами открывания и в широком диапазоне размеров, форм и моделей, гарантирующих высокие показатели, связанные с теплоизоляцией, шумоизоляцией или защитой от кражи со взломом.

Теплоизоляция алюминиевых окон

Алюминий легкий (в три раза легче стали), и одновременно прочный материал. Соответственно идеально подходит для конструкций с большой площадью остекления (террас, зимних садов и прочих). Не требует использования армирования, поэтому алюминиевые профили могут быть более узкими. Они имеют камерную конструкцию, такую же, как у ПВХ-профилей.

Существует два вида алюминиевых профильных систем: «теплые» и «холодные». Первые полностью выполнены из алюминия, поэтому имеют низкую тепловую изоляцию. Как правило, из них сделаны неотапливаемые конструкции консерваторий (зимних садов), остекление балконов или веранд.

Для производства «тёплых» окон используется профиль, состоящий из двух алюминиевых элементов, соединенных термической прокладкой. Это позволяет создать тепловой барьер, благодаря которому алюминиевые профили будут иметь лучшую теплоизоляцию (хотя обычно хуже, чем дерево или ПВХ).

«Холодные» алюминиевые профили имеют обычно одну камеру (отсюда и название однокамерные) и коэффициент Uf = 5,0 Вт/(м2К); «теплые» - обычно двух- или трёхкамерным и, как правило, Uf в диапазоне 1,4 -3,0 Вт/(м2К).

С недавнего времени на рынке появились очень современные алюминиевые профили с высокой тепловой производительностью, то есть коэффициентом теплопередачи Uf ниже 0,8 Вт/(м2К). Ранее такой хорошей теплоизоляции можно было достичь только для окон с профилями из дерева или ПВХ, которые, однако, не дают так много конструкционных возможностей, как алюминий. Это открыло путь для использования алюминиевых окон в энергоэффективном и пассивном строительстве.

Форма и размеры

Алюминий дает свободу создавать окна различной формы. Профили могут быть изогнуты для формирования арки и почти произвольно могут быть объединены в различные архитектурные ансамбли. Современные технологии позволяют проектировать алюминиевые окна с различными способами открывания и в широком диапазоне форм, размеров и конфигураций.

Крупногабаритные подъёмно-раздвижные двери патио с соответствующей фурнитурой могут иметь вес створки до 400 кг и максимальный размер до 2700 мм в высоту и 3235 мм в ширину. Учитывая, что подвижная створка должна задвигаться за глухую створку – реально получить стеклянную поверхность до 6500 мм.

Современные производители алюминиевых систем готовы также предоставить индивидуальные решения, специально разработанные с учетом потребностей конкретного здания.

Эстетичный внешний вид

Благодаря использованию алюминия в качестве конструкционного материала достигается и поддерживается эстетичный вид окна в течение длительного времени.

Алюминиевые профили могут быть окрашены различными способами:

• Анодированный в металлических оттенках профиль обычно бывает темно-коричневого, золотого или натурального цветов. При анодировании образуется прочный слой оксида, который герметично отрезает подачу воздуха на алюминий, в результате чего обеспечивается надёжная защита от коррозии. Анодированную поверхность можно подвергать дальнейшей обработке (полировка или шлифовка).
• Метод порошковой окраски. Процесс высыхания покрытия происходит при высокой температуре, поэтому эти алюминиевые профили более устойчивы к коррозии или случайным царапинам, чем анодированные. Типичные цвета лака белый и коричневый, за другие обычно приходится платить дополнительно. В последнее время возможно окраска профилей в цвета, имитирующие различные породы дерева.
• Ламинированные однотонными или древоподобными пленками, обладающими аналогичными свойствами, как пленка для ПВХ-профилей, являются интересным с точки зрения дизайна решением. Этот спектр охватывает не только окна, но и двери, которые также ламинированы теми же цветами, что и профильные системы из ПВХ. С помощью этого решения, вся системы поставляемых окон и дверей для одного дома могут выглядеть одинаково, то есть экстерьер и интерьер будут выдержаны в одной колористической гамме.

Преимущества и недостатки алюминиевых окон

Алюминий с точки зрения технических характеристик и высокой стойкости к атмосферным воздействиям широко используется в строительной отрасли. Этот материал устойчив к воздействию влаги и ультрафиолетовых лучей и механических повреждений. Благодаря этому окна из алюминия отличаются повышенной устойчивостью к царапинам и коррозии в течение многих лет, сохраняя свой первоначальный вид, и поэтому идеально подходят, как для общественных, так и жилых зданий.

Преимущества алюминиевых окон:

• Оконные конструкции из алюминия не нуждаются в армировании и дополнительном укреплении балками и консолями, что упрощает производственный процесс, не влияя на прочность изделия.
• Алюминиевый профиль значительно тоньше аналогов из дерева или ПВХ, поэтому светопрозрачные конструкции выглядят современно и изящно, способствуя максимальному светопропусканию.
• Возможность создания очень больших остеклённых поверхностей, при этом сохраняя высокую производительность системы и изысканный дизайн (это касается самых современных и дорогих профилей).
• Большое разнообразие отделки, что позволяет подобрать внешний вид профилей под архитектуру фасада.
• Большим преимуществом алюминиевых профилей является также возможность обеспечения подготовки продукта индивидуально для проекта или адаптации системы к объекту.
• Отсутствие проблем с обслуживанием. Оконные профили из алюминия не требуют дополнительной профилактики, кроме мойки.

Недостатки алюминиевых окон:

• Более низкий уровень теплоизоляции. Стандартные профили холоднее, чем аналоги из дерева и ПВХ.
• Низкая доступность, так как не каждая компания оконного рынка включает в свой ассортимент этот вид окон или предлагает только стандартный набор решений.
• Высокая цена. Алюминиевые окна сегодня одни из самых дорогостоящих конструкций на рынке.

  В современном строительстве чаще всего комбинируют пластиковые и алюминиевые системы. Возможность окраски различных материалов в одну цветовую гамму позволяет создавать поистине гармоничные фасады с визуально неотличимыми друг от друга окнами. Алюминиевые окна являются привычным элементом остекления лоджий и балконов, фасадов и атриумов, зимних садов и террас.