Путешествие в мир окна.

Сегодня окна из ПВХ - это неотъемлемая часть любой квартиры. Производство оконных изделий из пластика становится более технологичным, а стоимость таких стеклопакетов доступна многим слоям населения. Современные окна ПВХ защищают жителей мегаполисов от загазованности и пыли, позволяют говорить о снижении уровня уличного шума в квартирах и домах. И если традиционные рамы не могли решить проблему воздействия техногенных факторов на человека, то окна из ПВХ отлично справляются с поставленной перед ними задачей.

Исторические сведения

На раннем этапе развития цивилизации окон, как таковых, не было. Древние жилища всех регионов окон не имели. Вплоть до Средневековья проёмы в стенах представляли собой простые отверстия, которые прикрывались шкурами животных или тканью. Также для этих целей использовался бычий пузырь, плёнка, снятая с брюшины животного, которая пропускала свет внутрь жилища.

В Древнем Риме использовались окна без стёкол. При этом их форма оставалась прямоугольной, но внутри окна создавались специальные украшения, в том числе и из камня. Первые стеклянные окна появились в эпоху Римской империи, но позволить себе такую роскошь могли лишь очень состоятельные граждане.

На Руси в XI - XIII веках стеклодувы освоили технику изготовления толстостенных круглых окон диаметром 20-30 см, для чего расплав стекла отливался на металлическую плиту. Также использовались слюдяные окна, составленные из обработанных кусочков слюды. Такие окна пропускали больше света, чем окна из мутного толстого стекла.

Виды окон

Берлинское окно - широкое трёхстворчатое окно, обычно расположенное во внутреннем углу и служащее для освещения помещений, образованных пересечением двух флигелей дома.
Бифориум - окно с двумя проёмами, разделённое колонной или столбиком. Существовало в романской культуре.
«Бычий глаз» - окно овальной формы, расположенное над дверным проёмом.
Веерное окно - окно, верхняя часть которого состоит из расположенных веером секторов. Также пришло из романской культуры.
Венецианское (палладианское) окно - широкое, трёхчастное арочное окно.
Волоковое окно - маленькое прямоугольное окно, высотой в диаметр бревна сруба, шириной до 3 метров. Изнутри задвигались деревянными дощечками - во́локами, откуда и пошло название.
Красное (косящатое) окно - окно с рамой, обрамлённой косяками. Название «красное» окно получило не только из-за того, что обычно эти окна были украшены деревянной резьбой, но также и потому, что через такие окна в дом проникало много света.
Мезонинное окно - окно, расположенное над основным рядом окон, для лучшего освещения.
Окно второго света - окно в тёмном помещении, через которое падает свет из освещённого помещения.
Окутное окно - угловое окно.
Роза - большое круглое окно над входом с ажурным переплетением в виде лучей, радиально исходящих из центра.
«Рыбий пузырь» - оконный проём сложной криволинейной формы (в поздней готике).
Слепое окно - ниша в стене, имитирующая оконный проём.
Слуховое окно - окно на скате крыши, чердачное окно.
Флорентийское окно - окно, состоящее из нескольких арочек, объединённых одной большой аркой.

В России с XIV века существовали волоковые и красные (косящатые) окна.

В XIV вв. в наземных срубных жилищах появились прямоугольные маленькие окна, высотой в диаметр бревна сруба, вырубленные в двух расположенных друг над другом брёвнах. Их принято называть волоковыми окнами, так как в старину они изнутри задвигались деревянными дощечками - волоками. Тем не менее, в XIII-XV вв. в бедных домах с курной печью люди обходились даже без волоковых окон, сберегая тепло.

В XIV-XVII вв. окна в жилых домах крестьян и горожан располагались, как и в более позднее время, на фасаде и боковой стороне. Если все три окна фасада были волоковыми, то одно из них помещалось посередине стены, два других значительно ближе к углам избы, но всегда на одном уровне. Боковое окно располагалось на стене, образующей с фасадной стеной красный угол. Верхнее окно служило для выхода дыма и освещения внутреннего пространства дома, не имевшего потолка. Одно нижнее окно освещало устье печи, другое нижнее и боковое красный угол. В случае, если дом имел одно косящатое окно, то оно прорубалось в середине фасадной стены, волоковые окна по его сторонам на некотором расстоянии и чуть ниже, чем косящатое. Три косящатых окна даже в XVIII в., в русской деревне считались большой роскошью. Косящатое окно взяло на себя функцию общего освещения избы. Через него проникало большее количество света. Солнечные лучи, несмотря на малопрозрачные окончины, освещали не только печь и красный угол, но и пространство около двери. Такие замечательные с точки зрения людей того времени окна получили название красных окон, то есть красивых, солнечных. Волоковое окно, дававшее верхний свет, перестало быть необходимым в избах с косящатым окном и исчезло с фронтонов средневековых домов. Оно появилось вновь, но уже как чердачное, слуховое окно, когда в домах стали делать потолки.

Рамы красных окон окрашивали краской. На рамы натягивали паюсный мешок рыб (откуда паюсная икра) - такое окно называлось паисным. Также использовался бычий пузырь, слюда (такие окна назывались слюдяные окончины), промасленная ткань. До XVIII века стеклянные окна (стекольчатые оконницы) употреблялись редко. Красные окна подъёмные и отворные, волоковые окна отворные и задвижные.

Рама слюдяных окончин состояла из четырёх металлических прутов. В центре окна в свинцовый переплёт размещали самый большой кусок слюды в виде круга, вокруг располагались мелкие куски слюды разной формы и мелкие обрезки. В XVII веке слюдяные окна начали расписывать. Стекольчатые оконницы изготовлялись так же, как и слюдяные: в металлической раме и свинцовом переплёте. Применялось и цветное стекло с росписью красками.

Для защиты от холода и ветра применялись вставни, или ставни. Вставни обивались сукном, они могли быть глухими, или со слюдяными оконцами. Ночью и в морозы окна изнутри закрывались втулками. Втулка - щит, по размерам совпадавший с окном. Обивался войлоком и сукном. Щиты просто втулялись, или навешивались на петли и закрывались.

Светлица - горница с красными окнами. Окон в светлице было больше, чем в горнице. Светлица - самая светлая, освещённая комната жилища. Окна в светлице прорубались в трёх, или во всех четырёх стенах. В горнице окна прорубались в одной, или двух стенах.     

Светлицы чаще всего устраивались на женской половине дома. Они использовались для рукоделий, или других работ.

Современные окна

Окно - это элемент стеновой или кровельной конструкции, предназначенный для сообщения внутренних помещений с окружающим пространством, естественного освещения помещений, их вентиляции, защиты от атмосферных, шумовых воздействий и состоящий из оконного проёма с откосами, оконного блока, системы уплотнения монтажных швов, подоконной доски, деталей слива и облицовок; оконный блок - светопрозрачная конструкция, предназначенная для естественного освещения помещения, его вентиляции и защиты от атмосферных и шумовых воздействий;

- ГОСТ 23166-99 «Блоки оконные. Общие технические условия»

.В современных окнах используются преимущественно стеклопакеты, реже (когда не нужна надежная теплоизоляция) - одиночные стёкла.

Окна различаются по материалам из которых изготовлены, конструкциям и назначению. Рамы и коробки окон могут изготавливаться из:

дерева (клееный брус).
алюминия.
поливинилхлорида (ПВХ).
стеклопластика (стеклокомпозита).
стали.
комбинации материалов (деревоалюминиевые, деревополивинилхлоридные и т. п.).

Современные оконные рамы имеют специальные уплотнители, позволяющие свести к минимуму потери тепла через щели в окнах, однако наиболее эффективны они в случае наличия в доме системы приточной вентиляции. При отсутствии подобных систем окна желательно оснащать системами проветривания, позволяющих регулировать ток воздуха.

История

Оконные рамы из профиля ПВХ, в которых был использован поливинилхлорид, были запатентованы в 1952 году немецким конструктором Хайнцом Паше. В них были использованы металлические конструкции, облицованные мягким и полумягким пластиком. Профиль из твёрдого ПВХ, усиленный деревянными и металлическими вкладышами, появился несколько позднее.

Использования оксида титана, стабилизаторов и различных добавок повышает срок службы современных пластиковых окон до 40 лет.

Характеристики и конструкция

Оконные конструкции защищают жилище от сырости, пыли, шума, а также других негативных факторов. В зависимости от материала, из которого изготовлена оконная конструкция, окно обладают различными характеристиками по теплоизоляционным свойствам, шумоизоляции, долговечности, экологичности и стойкости к атмосферным воздействиям.

Современные пластиковые окна из профиля ПВХ являются довольно сложной конструкцией, состоящей из следующих элементов:

Оконный профиль - рама (оконная коробка и створка)
Внутреннее заполнение (стеклопакет или ПВХ плита)
Система уплотнителей (уплотнение створки, коробки, стеклопакета)
Фурнитура (элементы запирания, оконные ручки, декоративные накладки на петли)

Декоративные окна

С давних времён окна являлись декоративным элементом здания, не менее важным, чем его двери. Иногда (такой подход встречается и сейчас, например, в банях) в них использовались специальные цветные или полупрозрачные стёкла с нанесённым на них рисунком.

Форма окон также очень различна. Для средневековых храмов типичны арочные окна, для классической традиции, идущей от Палладио, - трёхчастные окна: термальные либо итальянские.

В России чаще всего встречаются обычные прямоугольные окна.

Оконный профиль

Погонажное изделие из дерева, поливинилхлорида (ПВХ), стеклопластика, стали или алюминия, либо их комбинаций, из которого производятся элементы окон - рамы и створки.

Нарезные заготовки соединяются механическим способом или сваркой в элементы окна. Как правило, для изготовления окон требуется множество оконных профилей, составляющих «профильную систему».Производители профилей и окон традиционно делят профильные артикулы на основные (рама (коробка), створка, импост, штапик) и дополнительные (соединители, расширители, декоративные профили и т.д..

Оконный профиль из ПВХ

Окна из ПВХ-профилей (в просторечии - пластиковые окна) начали массово производиться в Западной Европе и США в шестидесятые годы 20 века. Лёгкость обработки пластика, возможность проектирования и производства оконных элементов самых ранообразных форм и конфигураций, высокие эксплутационные свойства окон из ПВХ-профилей (прежде всего - энергоэффективность) и сравнительно низкий порог вхождения в бизнес обусловили их широкое распространение во всём мире.

Оконные профили из ПВХ производят на специальных предприятиях методом экструзии. Специально подготовленное сырьё (т.наз. экструзионный компаунд) под давлением проходит через специальную матрицу - экструзионную фильеру, в которой формируется "тело" производимого профильного артикула. После выхода из фильеры профиль калибруется, охлаждается, на него наносится маркировка и наклеивается защитная плёнка для зашиты от транспортных повреждений. Обрезка профиля происходит в конце экструзионной линии либо дисковой пилой, либо специальной термической гильотиной (разогретый металлический нож).

Пластик обладает высоким коэффициентом линейного расширения. Для сохранения геометрической устойчивости окон из ПВХ в процессе их производства в профили (за исключением некоторых артикулов, например, штапика) помещается оцинкованное металлическое армирование.

Оконные профили из стеклопластика

Стеклопластик - гигеничный, лёгкий, термостабильный, устойчивый к влажности, химическим веществам и механическим воздействиям материал.

Стеклопластик нашёл широкое применение в авиастроении, судостроении, ракетной промышленности. Попытки использовать стеклопластик для производства оконных рам предпринимались с конца 50-ых гг. - в СССР и намного позже в Канаде. Северная часть СССР схожа с климатическими условиями Канады и проблемы с теплоизолирующими и другими потребительскими свойствами окон оказались одинаково актуальными для этих государств. Распространённые в Европе металлопластиковые ПХВ-окна совершенно не обеспечивают нужную теплоизоляцию в северном климате из-за конструктивных недостатков и свойств материала. Поэтому учёные серьёзно занялись разработкой технологий, обеспечивающих производство окон из стеклопластика отвечающим необходимым требованиям. Пути разработки технологии в СССР и Канаде оказались разными.
«Советская» технология производства оконных рам

В конце 50-ых начале 60-ых начался бум жилищного строительства в СССР. Типовые жилые дома сделанные из железобетонных панелей имели унифицированный набор стандартов оконных проёмов. Гигантский объём однотипных «хрущёвок» требовал огромных затрат материальных ресурсов, в частности древесины (в некоторые безлесные регионы лесоматериалы приходилось доставлять издалека) для изготовления окон, громадными оказались и трудозатраты на производство этих окон. В этих условиях, созданная инициативная группа архитекторов, инженеров, химиков из разных институтов СССР (ЦНИИЭПжилище, ГИПРОпласт, Гипростроммашина и др.) в короткий срок разработала технологию производства оконных рам из стеклопластика и оборудование для их производства. По расчётам разработчиков, одинарный оконный переплёт из стеклопластика должен был иметь теплоизолирующие свойства двойного переплёта из древесины. Материалы для производства переплётов из стеклопластика должны быть максимально дешёвыми.
В начале 60-ых, окна из стеклопластика выпускались на Саратовском заводе технического стекла, были укомплектованы два строящихся жилых панельных дома в г. Саратове.
Инициатива учёных не была поддержана в центральных органах власти и после смены заинтересованных в этой технологии руководителей в министерствах и на местах, она была быстро забыта.
Технология производства оконных переплётов из стеклопластика основана на прессо-литьевом принципе. В алюминиевые прессформы в соответствие с размерами и формой оконного переплёта, укладываются куски прямоугольной формы вспученного пенополиуретана (пенопласта), они оборачиваются стеклохолстом, пресс-форма герметично закрывается и нагревается, туда нагнетается полиэфирная смола. После застывания, прессформа размыкается, извлечённое изделие покрывается декоративным слоем гелькоата, обеспечивающим гладкую, глянцевую поверхность переплёта, затем к раме прикручивается фурнитура, устанавливается стекло или стеклопакет, и изделие готово. Основное отличие от всех других «химических» оконных переплётов - внутренняя часть профиля переплёта не полая, а заполненная теплоизолятором, пенопластом, что является серьёзным преимуществом при учёте теплоизолирующих свойств окна.

В начале 90-х, член-корреспондент Российской Академии архитектуры и строительства, проф.архитектуры Евгений Васильевич Кавин - начальник отдела ЦНИИЭПжилища, автор конструкции оконного переплёта из стеклопластика, к.т. н. Юзеф Кивович Подольский, сотрудник проектно-конструкторского института «Гипростроммашина» (г. Киев Украина) - руководитель создания производственного оборудования и другие специалисты, попытались воссоздать производство стеклопластиковых оконных переплётов на базе специализированного предприятия ОАО «Тверьстеклопластик» (ген.директор Н.И. Лютов).
К сожалению, эти попытки не увенчались успехом.
Философия отечественной технологии производства окон из стеклопластика основана на одинаковом наборе нескольких типоразмеров оконных проёмов, то есть массовом строительстве жилых зданий с одинаковыми типовыми размерами окон, а современный рынок окон требует оконные переплёты разных конфигураций, форм и размеров. И несмотря на вполне достойные потребительские качества разработанных отечественных стеклопластиковых окон (прекрасная теплоизоляция, универсальное остекление - обычным стеклом или стеклопакетом, возможность вбивать гвозди или саморезы, окрашивания разными красками, блестящая глянцевая поверхность рам), они так и не смогли стать достойными конкурентами окнам из других материалов, с гораздо более худшими свойствами. Но недостатки оказались не в самом окне, а в технологии производства, основанной на старом советском принципе «вала», изготовлении массы одинаковых изделий.
Возможно, время и люди ещё востребуют когда-нибудь новаторские идеи советских архитекторов и конструкторов, воплотившиеся в стеклопластиковом окне.