Монтаж оконных блоков

От правильной установки во многом зависит, будет ли оконный блок из ПВХ безотказно работать много лет. Окна из ПВХ — самые сложные в монтаже из-за значительных температурных деформаций: этот фактор определяет и способ их крепления в проёмах наружных стен, и заполнение монтажных швов. Основные требования при установке пластиковых окон:

1. Надёжно закрепить оконный блок в стене с учётом его возможных температурных деформаций.
2. Обеспечить нужный температурно-влажностный режим в месте примыкания оконной коробки (рамы) к стене: окно устанавливают так, чтобы в расчётный зимний период откосы и профиль рамы не промерзали и на них не выпадал конденсат.
3. Монтажные швы по всему периметру примыкания оконной коробки к стене должны:
   • быть плотными и герметичными;
   • иметь низкую теплопроводность и высокую долговечность;
   • воспринимать температурные растяжения и сжатия оконного блока, не теряя герметичности;
   • быть достаточно устойчивыми к парообразной и капиллярной влаге.

Закрепление оконных блоков в наружных стенах

Чтобы уменьшить изгибающий момент от температурных напряжений, окна из ПВХ крепят по периметру с шагом не больше 700 мм между точками крепления для белых профилей и не больше 600 мм — для профилей, окрашенных в массе. Расчётную схему здесь определяет не ветровая нагрузка, а более значительные температурные напряжения.

Если расчётную схему нарушить (поставить меньше точек крепления, чем требуется), температурные деформации рамных элементов становятся необратимыми и проявляются практически сразу после установки. Такое окно становится неремонтопригодным и подлежит замене. Крепёж должен позволять окну свободно смещаться в монтажной плоскости проёма при расширении и сжатии от нагрева и охлаждения и одновременно не давать рамным элементам выгибаться из плоскости.

Для монтажа окон используют специальные монтажные пластины или дюбели. И то и другое позволяет оконному блоку свободно смещаться при нагреве и охлаждении, которые вызывает изменение температуры наружного воздуха. Когда блок нагревается и увеличивается в размерах, монтажная пластина изгибается, а закреплённые в стене анкеры работают на выдёргивание. Дюбель работает на выдёргивание, когда окно охлаждается и уменьшается в размерах; при температурном расширении блок свободно смещается вдоль оси дюбеля.

Тип крепления выбирают по конструкции примыкающего участка стены. Анкерные пластины легче приспособить к разным видам наружных стен. Если в стене есть слой эффективного утеплителя, пластины крепят к внутреннему слою стены. При этом анкерные пластины не рекомендуют для проёмов в стенах, полностью выполненных из эффективных каменных материалов (пенобетона, многощелевого кирпича или керамического камня): в этих случаях окно рекомендуется закреплять на дюбелях.

С дюбелями в нижней части окна есть проблема: атмосферная вода может попасть в основную камеру ПВХ-профиля (что может вызвать коррозию металлического армирования), а дальше — в монтажный шов и стену. Поэтому низ оконной коробки рекомендуют закреплять анкерными пластинами. Если это невозможно по конструктивным причинам (геометрия проёма, эффективный стеновой материал и пр.), отверстия под дюбели в нижней части проёма после установки закрывают декоративными заглушками и тщательно герметизируют силиконовым герметиком на нейтральной основе.

Температурный режим в узле примыкания окна к наружной стене

Положение окна по глубине проёма выбирают с учётом температурного режима в месте его примыкания к стене. Термическое сопротивление остекления в 2–3 раза ниже, чем у глухих участков наружных стен. Поэтому в световых проёмах общее термическое сопротивление наружной оболочки здания снижается, и у оконных откосов формируются характерные температурные поля.

В месте установки окна одновременно действуют два негативных фактора: резко падает термическое сопротивление ограждения и появляются дополнительные потери тепла через откос. По мере приближения к окну параллельные изотермы изгибаются к наружной поверхности, и откос оказывается почти полностью в холодной зоне. Температура в месте примыкания коробки к стене при этом значительно ниже точки росы, и по всей высоте окна выпадает обильный конденсат. Если сдвинуть окно в сторону помещения, в тёплую зону стены, откос обогревается тёплым воздухом помещения. Поэтому, чтобы откосы не промерзали, окно устанавливают в тёплой зоне наружного ограждения.

В зависимости от того, где в стене расположен утеплитель и как дополнительно утеплён откос, коробка может примыкать к твёрдому материалу (кирпичу, бетону и т. п.) или к лёгкому пористому утеплителю. Это, наряду с прочими факторами, учитывают при выборе крепёжных элементов.

Чем утеплить пространство за внутренним откосом и из какого материала его облицевать, разобрано в статье «Откосы на пластиковые окна своими руками».

Принципы устройства монтажных швов

По всему периметру примыкания окна к непрозрачным участкам стены образуются монтажные швы. Они воспринимают усилия от расширения и сжатия рамы, на них действуют атмосферная влага, ветер, солнечная радиация и перепады температур внутреннего и наружного воздуха. Через монтажные швы парообразная влага диффундирует из помещения наружу, а через неплотности в местах примыкания в помещение может проникать уличный шум.

Монтажный шов в месте примыкания оконной коробки к стене должен:

1. обеспечивать свободное температурное расширение оконного блока при повышении температуры наружного воздуха;
2. быть плотным, герметичным, воздухонепроницаемым;
3. быть устойчивым к атмосферной влаге;
4. иметь термическое сопротивление, достаточное, чтобы исключить локальное промерзание ограждающей конструкции по монтажному шву;
5. быть достаточно долговечным и сохранять свойства весь расчётный период эксплуатации окна;
6. хорошо сопротивляться водяному пару, который в холодный период идёт из помещения наружу.

Заполняющие материалы и системы герметизации

Из-за сложных условий работы монтажного шва ни один уплотнительный материал в одиночку не выполняет всех требований к нему. Поэтому в месте примыкания окна к стене применяют комплекс материалов, которые вместе образуют систему. Шов должен включать:

1. Податливый материал с низкой теплопроводностью и низким модулем упругости, который легко сжимается и возвращается в прежнее положение с малыми остаточными деформациями. Уплотнительные шнуры и специальные ленты из такого материала (предварительно сжатые уплотнительные ленты, ПСУЛ) прокладывают между стеной и окном: они не мешают оконному блоку расширяться при нагреве, а при охлаждении принимают исходную форму и сохраняют теплозащитные свойства шва.
2. Утеплитель, который заполняет пустоты вне зоны температурных напряжений растяжения-сжатия. Чаще всего для этого применяют саморасширяющийся полиуретановый герметик — монтажную пену.
3. Уплотнительный влагонепроницаемый материал, который защищает шов от водяного пара из помещения и от атмосферной влаги. Как правило, это герметизирующие мастики или специальные уплотнительные ленты.

Российские монтажные фирмы применяют самые разные подходы. Наиболее известна система трёхслойной изоляции монтажного шва: в её основе — принцип постоянно сухого утепляющего слоя. Предполагается, что даже при очень хорошо продуманном уплотнении часть парообразной влаги всё равно проникнет в толщу шва из-за существенной разницы парциальных давлений водяного пара во внутреннем и наружном воздухе. По мере приближения к наружной поверхности разница давлений между влагой в шве и наружным воздухом постепенно выравнивается. Если наружный контур шва сделать таким же плотным, как внутренний, влага будет постепенно накапливаться в шве, и он потеряет теплозащитные качества. Трёхслойная изоляция реализует конструктивный принцип «изнутри плотнее, чем снаружи».

Для долговечности шва этот принцип можно считать достаточно эффективным, потому что полиуретановая пена в шве — утеплитель, вдвойне чувствительный к влаге. Во-первых, это пористый материал, который хорошо впитывает влагу, как практически все утеплители, кроме экструдированного пенополистирола с замкнутыми порами. Во-вторых, пена сразу вступает в химическую реакцию с влагой: именно за счёт реакции с влагой из воздуха или на обрабатываемых поверхностях пена затвердевает после выхода из баллона. Затвердевшая пена — однородная ячеистая пластмасса с воздухом в ячейках.

С пеной, как правило, работают при температуре от +5 до +35 °С, с зимней пеной — при температуре не ниже −10 °С. При температуре ниже 0 °С в воздухе недостаточно влаги, и вулканизация пены не происходит.

Признаки качественной пены:

• широкий интервал рабочих температур нанесения;
• пористость, равномерно распределённая по объёму застывшей пены, — это сразу видно на срезе ножом; у «профессиональной» пены, которую наносят монтажным пистолетом, объём пор можно регулировать;
• стабильность свойств и объёма при изменении температуры и влажности окружающей среды.

Затвердевшая пена — хрупкий и малопластичный материал. Она выдерживает лишь около 10 % изменения толщины шва, после чего её ячеистая структура разрушается. После этого пена начинает интенсивно впитывать влагу и выкрашиваться, а шов — намокать и продуваться. Практика рекламационных работ показывает, что именно эти два фактора в основном определяют неудовлетворительное состояние монтажных швов в эксплуатации. Поскольку в реальных условиях частичное разрушение ячеек пены из-за температурного расширения-сжатия оконного блока практически неизбежно, пену в шве нужно хорошо защищать от всех видов влаги: атмосферной, парообразной (идущей из помещения наружу), а также капиллярной технологической и эксплуатационной влаги в стене. Этот принцип и реализует система трёхслойной изоляции.

Для внутренней защиты пены применяют герметизирующие ленты на основе бутилового каучука. Для наружного слоя чаще всего используют ленты мембранного типа: они пропускают молекулы парообразной влаги, но не пропускают атмосферную влагу. Паропроницаемые мембранные ленты выпускают двух типов:

1. обычные, на тканевой основе — как правило, их наклеивают с наружной стороны оконного блока под водоотливом;
2. паропроницаемые саморасширяющиеся уплотнительные ленты (ПСУЛ) из эластичного пенополиуретана, пропитанные специальным составом, — их наклеивают на наружную поверхность оконного блока по контуру перед закреплением окна в проёме.

У лент ПСУЛ есть липкий клеевой монтажный слой; их поставляют в рулонах с наклеенной защитной лентой. После снятия защитной ленты и наклейки на рабочую поверхность лента расширяется до эксплуатационных размеров и заполняет полости и пустоты в стыке. Ленты ПСУЛ между оконной рамой и стеновым проёмом с наружной стороны монтажного узла расширяются и сжимаются под силовыми деформационными нагрузками по «принципу сжатой пружины», не пропускают дождевую влагу и защищают утепляющий слой от ультрафиолета.

В комплексной системе изоляции шва наружная и внутренняя ленты работают совместно как «силовой элемент», который воспринимает усилия растяжения-сжатия. Для этого нужна хорошая адгезия к поверхности стены: её дают обработкой проёма специальным праймером, который одновременно защищает пену от капиллярной влаги, содержащейся в стене.

Опыт монтажных работ показывает, что трёхслойная изоляция с лентами не всегда удобна в работе — особенно зимой и при неровностях и пыли на стеновом материале (пенобетон, кирпичная кладка). В этом случае внутренний слой можно выполнить из мастик на основе бутилкаучука, а наружный — из паропроницаемых силиконовых герметиков.

В России в центральном слое шва вместе с пеной часто применяют уплотнительный шнур из вспененного полиэтилена; наиболее известен «Вилатерм» диаметром 8, 12, 20, 30, 40 и 50 мм. Кроме окон, Вилатерм применяют для герметизации стыков крупнопанельных зданий. У него малый вес (35–50 кг/м³) и низкий коэффициент теплопроводности (0,03–0,04 Вт/(м·К)). Относительная остаточная деформация составляет 10 % при сжатии на 25 % и 20 % при сжатии на 50 %.

Статья подготовлена по материалам учебника «Проектирование современных оконных систем гражданских зданий», авторы И. В. Борискина, А. А. Плотников, А. В. Захаров.