Стальные окна: прошлое и настоящее

Все хорошо знают, что окна в квартирах бывают деревянные или пластиковые и очень редко алюминиевые. В общественных зданиях, например, школах и больницах – окна должны быть алюминиевыми, хотя бы с точки зрения пожарной безопасности, но обычно опять же и там они тоже пластиковые. А где же ставят стальные окна и почему?

Стальные окна – элитные окна

Стальные окна – это в полном смысле элитные окна. Их устанавливают на замену стальным же окнам столетней давности в исторических зданиях, чтобы сохранить для потомков их архитектурных стиль.

Стальные окна применяют не только в исторических зданиях… Что там говорить, хорошие стальные окна – прочные, красивые и теплые – довольно дорогие. Поэтому их под силу устанавливать только в роскошных апартаментах, отелях и резиденциях, особенно в тех, что стараются выглядеть презентабельно и старомодно.

От деревянных окон к стальным окнам

Стальные окна были известные еще с 1860-х годов, но действительно стали популярными в мире, в первую очередь, в США, только после 1890 года. Два фактора способствовали в то время повышению  потребности в стальных окнах вместо доминировавших тогда  деревянных окон.  Во-первых, тогда научились катать стальные профили более-менее сложной конфигурации и, во-вторых, серии городских пожаров привели к ужесточению применения деревянных окон, особенно в высотных промышленных и офисных зданиях.

Прогресс прокатки стали – прогресс стальных окон

Подобно процессу прокатки рельсов, стальные оконные профили катали из горячих стальных прутков за несколько проходов, пока не получали довольно примитивные, по нынешним временам, угловые профили. Эти стальные оконные профили имели толщину около 3 мм и ширину 25-40 мм. Эти профили применялись во всех элементах окна: раме, створке, импосте и так далее. В сочетании с безопасным стеклом с проволочной сеткой внутри эти окна были по-настоящему  безопасными окнами в случае возникновения пожара. Такие окна в то время ставили практически исключительно в кирпичных и бетонных зданиях.

Стальные окна – и ограждающие, и несущие конструкции

Кроме пожарной безопасности эти стальные окна имеют и другие преимущества. Их прочная стальная рама позволяет устанавливать в здания окна значительно больших размеров, чем деревянные и алюминиевые, не говоря уже о пластиковых. Кроме того, стальные окна можно устанавливать в виде сплошной ленты окон – их стальные конструкции являются не только ограждающими, как другие окна, но и вполне выполняют функции несущих конструкций.  Это сильно повлияло на дизайн промышленных и общественных зданий тех времен – их проектировали просторными и с большими окнами.

Алюминиевые окна вместо стальных

Широкое применение окон из катаных стальных профилей продолжалось вплоть до 1940-50 годов, когда более дешевые и коррозионностойкие алюминиевые окна стали набрать свою популярность. В настоящее время алюминиевые окна постепенно уступают первенство пластиковыми окнам, особенно в бытовом, домашней секторе. В общественных зданиях алюминиевые окна имеют определенный приоритет перед пластиковыми окнами по тем же противопожарным, а также и санитарным, соображениям.

Современные стальные окна

В современных стальных окнах применяют в основном холоднокатаные профили и профили, гнутые из стального листа. Применяемые марки стали охватывают диапазон от  обыкновенных низкоуглеродистых сталей типа Ст3, 10 и 20 с различной степенью раскисления, как это указано в ГОСТ 23344-78, до нержавеющих сталей различного типа.

Теплопроводность алюминия и стали

Коэффициент теплопроводности низкоуглеродистой стали составляет около 55 Вт/(м∙К), что в четыре раза ниже, коэффициента теплопроводности 210  Вт/(м∙К) алюминиевого сплава 6063 (АД31), который применяют в оконных профилях. Коэффициент теплопроводности нержавеющей стали еще ниже – около 14 Вт/(м∙К). Однако, даже при таком большом, казалось бы, преимуществе перед алюминием, применять стальные профили без терморазвязки в зимних условиях даже в умеренных широтах нельзя. В Северной Америке и в Европе действуют строгие строительные правила, которые предписывают применять в зданиях только окна из «теплых» профилей, которые обеспечивают окнам определенный минимум потерь тепла в зимних условиях.

Теплые стальные оконные профили

Примером современных стальных оконных профилей с терморазрывом могут служить системные профили американской фирмы Dynamics Windows (рисунок 1). Конструкция такого «теплого» стального профиля похожа на конструкцию аналогичных «теплых» алюминиевых профилей. «Теплый» профиль состоит из холоднокатаных стальных наружного и внутреннего профилей, которые прочно соединены между собой по все длине через термоизоляционную вставку (термовставку) – обычно один или два профиля из специального прочного пластика, например, полиамида или полиуретана. Таким образом, в готовом окне из таких профилей наружная и внутренняя металлические части окна полностью термоизолированы друг от друга. Коэффициент теплопроводности полиамида составляет около 0,30 Вт/(м∙К), а полиуретана – 0,12 Вт/(м∙К).

stalnoe-oknoРисунок  – Поперечное сечение рамы стального окна фирмы Dynamics Windows. Размеры указаны по-американски – в дюймах (1 дюйм = 25,4 мм). «Чистая» ширина терморазвязки – ширина термовставки без учета зажатых в стальных профилях участков – составляет около 30 мм, что близко к максимальной ширине в современных европейских «теплых» алюминиевых оконных системах.