Научно-исследовательская работа «Окна пвх или дерево? Что лучше?». Призовое место.

Муниципальное казенное учреждение

Шумская средняя общеобразовательная школа

Работа

«Окна пвх или дерево? Что лучше?»

Выполнили: Мухина Мария,

Дырикова Мария

обучающиеся 8б класса

Руководители:

Быкова Елена Владимировна, учитель физики;

Старостенко Альфинур Нагимуловна, учитель математики.

п.Шумский, Нижнеудинский район, Иркутская обл.

2015

1. Введение

Цель работы:- шумоизоляционные и теплоизоляционные свойства деревянных и пластиковых окон.

Задачи работы:

• изучить основные материалы для окон;

• изучить тепло- и звукопроводимость

• сделать сравнительный анализ деревянных и пластиковых окон.

• на основе проделанной работы сделать вывод о преимуществах и недостатках окон ПВХ по сравнению с деревянными .

Методы исследования: измерение тепло- и звукопроводности с помощью шумомера, термометра, анализ материалов СМИ и опросов.

1. Современные окна.

1. Происхождение деревянных окон

Так как в древности способов защиты проемов от стихии еще не было изобретено, жилые дома практически не имели окон. Прародителем окна было элементарное отверстие для выхода дыма из первобытного жилища, которое в то же время обеспечивало некоторую освещенность помещения и поступление свежего воздуха. Извечное стремление человека отгородиться от опасностей внешнего мира (злых духов, птиц - вестниц беды и несчастий) послужило причиной полного отсутствия проемов во внешних стенах в древнейших постройках цивилизаций Средиземноморья - Египта, Греции, Римской империи. Свет проникал только через внутренний дворик. В греческих постройках окно было редкостью, и имело оно вид узкой щели. В зале для пиров, предназначенном только для мужчин, в стене с южной стороны прорезали одно или несколько таких окон-щелей. А на женской половине дневного освещения не полагалось.

Позднее в России в деревянных крестьянских постройках и даже городских зданиях стали применять слюдяные оконницы. Из-за больших морозов использовали специальную задвижную доску, “заволакивающую” оконный проем. Родилось так называемое волоковое окно. Первые остекленные окна появились в Романский период. И тогда архитекторы сразу почувствовали их огромные возможности: обеспечивать освещенность помещения, регулировать поступление свежего воздуха, украшать фасад здания и, что особенно важно, обеспечивать хороший вид из окна - безусловный дополнительный комфорт помещения.

Из истории известно, что первое остекленное здание - это помещение бани в Помпеях с окнами размером 0,9х1,2 м. В средние века Венеция становится главным центром декоративного и оконного стеклопроизводства.

Новая технология изготовления плоского стекла была разработана во Франции еще в XVII в. Производство стекол большой прозрачности и размеров существенно расширило сферу их применения - в качестве зеркал, например, в Зале зеркал Версальского дворца, для окон больших размеров, получивших название “французский балкон”.

В России большие оконные проемы начали делать при Петре Первом. В строящемся Петербурге появились и реальные образцы, которым надлежало следовать архитекторам по указу Царя, - Летний и Зимний дворцы, дворец князя А.Меньшикова. “Французский балкон” у нас не прижился из-за климата. Но уже в начале XIX века здания, построенные в стиле классицизма, современники раскритиковали и назвали их малопригодными для жилья. С начала ХХ века до его середины “советская Россия” застраивалась типовыми домами с вставляемыми в них такими же типовыми деревянными окошками. В результате, как у всего массового и дешевого, происходит потеря качества.

Как результат: cреди всех северных стран Россия прочно удерживает первое место по площади “обогрева” окружающей среды. На 1 м2 отапливаемого помещения у нас расходуется энергоресурсов в 3 - 4 раза больше, чем в государствах Европы. И не только потому, что климат в России самый суровый. Главная причина - потеря тепла через наружные ограждающие конструкции: стены, крышу, двери и окна.

Безусловный лидер в этом списке - окна. Через них на улицу уходит в среднем 41% тепла, впрочем, в домах первых массовых серий соотношение “в пользу” окон еще более впечатляющее - 50 - 80% теплопотерь.

В 60-х годах XX столетия появились первые системы так называемых окон из поливинилхлорида, сокращенно ПВХ. Это материал, относящийся к группе термопластов. Чистый ПВХ на 43% состоит из этилена (продукта нефтехимии) и на 57% из связанного хлора, получаемого из поваренной соли. Для производства оконных профилей в порошкообразный ПВХ добавляют стабилизаторы, модификаторы, пигменты и вспомогательные добавки. Эти компоненты оказывают влияние на такие свойства оконных профилей, как светостойкость, устойчивость против атмосферных воздействий, цветовой оттенок, качество поверхности, свариваемость и т. д.

1. Плюсы и минусы деревянных окон.

На сегодняшний день сокращение рынка ПВХ - окон оттесняет пластик в Восточную Европу и Россию. Сами же европейцы предпочитают паркет линолеуму, хлопок - синтетике, а деревянные окна – поливинилхлориду. Деревянное окно, помимо своих изумительных технологических качеств, заложенных в материал самой природой (устойчивость к температурным перепадам, экологичность, уникальная способность поддерживать влажностный баланс в помещении и т.д.) служит еще и "ключом" ко всему интерьеру. Пластик ничего не пропускает, а дерево дышит. Пластик холодит, а дерево греет. И еще:

• высокая прочность древесины при небольшой объемной массе, что обеспечивает высокий коэффициент конструктивного качества ( ПВХ лопаются в постройках на нестабильных болотистых местностях)

• высокая морозоустойчивость

• легкость в обработке

• экологичность

• привлекательный внешний вид натурального материала

• ремонтопригодность

• Естественная вентиляция, которая обеспечивает поддерживание нормальной влажности (см. данные диаграмм приложение 4)

Дерево - это природный материал, который используют для строительства уже на протяжении веков, но в то же время технология подготовки древесины и процесс ее обработки постоянно совершенствуются.

Дерево подвержено гниению и заражению грибковыми микроорганизмами, но современные методы обработки древесины значительно улучшают все ее характеристики и продлевают срок ее службы. Именно поэтому для дерева очень важна предварительная обработка, от которой зависит, на сколько долго прослужит деревянное окно. Например, такой этап, как сушка древесины, может значительно повлиять на долговечность деревянного окна и на его технические характеристики, а это не всегда есть возможность проследить. К минусам деревянных конструкций можно еще отнести и то, что стекла покрываются инеем изнутри

Нужно много сил потратить, чтобы подготовить их к зиме. Это обработка и покраска рам, и увеличение герметичности, и работа со вторыми рамами

Поэтому человек ищет пути решения этих проблем.

1. Происхождение пластиковых окон

В далёком 1835 году германский учёный-химик Регнальд, лабораторным методом получил полимерный материал-поливинилхлорид (ПВХ), который до настоящего времени являющийся одним из самых старейших хим. составов. Но лишь через несколько десятков лет после открытия этого материала, он встал на путь промышленного синтеза ПВХ. А уже в 1931 году корпорация BASF, впервые выпустила ПВХ в промышленных масштабах.

Также ПВХ использовался для создания оконных рам, которые немецкий конструктор Паше запатентовал в 1952 году. В отличии от нынешних пластиковых рам, для создания рам того времени использовались металлические сооружения с облицовкой из мягкого или полумягкого пластика. Через некоторое время появились профили из твёрдого ПВХ.

Впервые пластиковые окна стали использоваться бесплатно, один Германский производитель заменил окна своего клиента, с целью рекламной акции. Но, не смотря на старания производителя широким спросом пластиковые окна стали пользоваться лишь через несколько лет.

С появлением пластиковых окон, в 1960 году, появилась необходимость в создании срока службы. Благодаря использованию окиси титана, стабилизаторов и разных добавок, удалось увеличить срок службы до 40 лет.

Благодаря этим высоким показателям , пластиковые окна стали вытеснять деревянные.

Но проблемой при разработке пластиковых окон, стала экологичность. Хотя ПВХ химически инертен, для достижения наилучшего результата, возникла необходимость в специальных примесях, которые в большинстве своём экологически чистые, за исключением соли свинца. Но уже к концу 2005 года, благодаря комиссии по защите окружающей среды, содержание свинца значительно снизилась. Также создан закон о полном запрете использования свинца, который вступит в силу до 2015 года. На смену свинцу, явились кальций и цинк.

На российских рынках пластиковые окна появились в 1990 году.

Для пластиковых окон, использующихся с целью декора, выпускаются модули различной формы и цвета.

На сегодняшний день почти 90 % пластиковых окон – продукция немецких производительных компаний. Сейчас достаточно широкий выбор подобной продукции и у нас в Нижнеудинске.

1. Плюсы и минусы пластиковых окон.

Окна из пластика славятся своей тепло- и звукоизоляцией, которые подтвердились и нашими исследованиями (смотреть диаграммы исследования приложение 2 и 3). А так как стеклопакеты более устойчивы к разрушающим физическим воздействиям, то ими оформляют целые фасады зданий, стекло для этих целей использовать не экономично.

Но за период эксплуатации пластиковых окон в нашем регионе, а это составляет около 15-20 лет, исследуя данные литературы и опросы людей, мы пришли к выводу, что окна ПВХ имеют и существенные недостатки:

1. Прочность и неизменность геометрических размеров окна из ПВХ зависит от металлического профиля внутри и собственно пластика снаружи. Приличное пластиковое окно не может стоить дешево. Все, что дешевле - экономия за наш счет. А экономия будет или на качестве металла внутреннего каркаса ("текут" ржавчиной подделки)

или на пластиковом профиле, который через 3-4 года может пожелтеть, покоробиться или потрескаться.

1. Окна ПВХ не в состоянии поддерживать в помещении оптимальный влажностный режим (смотреть табл. исследования приложении 4)

2. Нужно приспосабливать ПВХ - окно к температурным колебаниям российского климата.

3. Полностью безопасных добавок для пластика пока еще нет. Передовые фирмы заменяют свинец на кадмий, а кадмий на цинк, но и кадмий и цинк совсем не так безвредны, как утверждается.

4. Пластик не ремонтируем - царапины и повреждения на нем неисправимы.

5. Коэффициент расширения ПВХ - профиля достаточно велик. Другими словами, это означает, что в сильную жару пластиковое окно слишком расширяется, а в крещенские морозы чересчур сжимается.

6. Окна ПВХ электростатичны и притягивают пыль.

7. К недостаткам пластиковых окон можно отнести сложность ремонта, в случае их повреждения, чрезвычайно сильную зависимость качества работы окна от правильной сборки и установки.

1. Сравнительный анализ рынка окон разных стран.

Привлекательность применения того или иного материала во многом обусловлена уровнем и условиями развития отдельных отраслей в разных странах. Так, например:

В США до середины 1980-х годов почти половина всех выпускаемых окон для жилых домов были с алюминиевыми рамами. Но постепенно, алюминиевые рамы уступили свое лидирующее положение на рынке.
В Германии в 1997 году на долю пластиковых окон пришлось 51,9 % рынка, на долю деревянных - 26,7 %, алюминиевых - 18,2 %, дерево – алюминиевых -3,2%.
Совсем другая ситуация сложилась в Финляндии, где дерево считается традиционным материалом и деревообрабатывающая отрасль занимает лидирующее положение, а следовательно и применение деревянных окон стоит на первом месте.

из краткого обзора материалов, которые, на сегодняшний день, наиболее широко используются для изготовления оконных блоков в поселке и, проезжая по улицам города и района, мы видим, что пластик почти полностью вытеснил натуральные материалы.

Осознанный сделать выбор или отдать дань моде решать только хозяину.

1. Заключение.

И в заключение хочется сказать, что работать над данной темой было и увлекательно и познавательно.

Любому человеку хочется, чтобы ему было удобно, комфортно, безопасно и красота радовала глаз. Конечно, сейчас предпочтения отдаются природным материалам – дереву.

Благодаря этой работе, мы узнали, что деревянные окна выпускаются всех модификаций, различных форм и размеров. Возможны любые варианты их открывания: поворотный, откидной, поворотно-откидной механизмы. Использование уплотняющих профилей, позволило повысить звукоизоляцию деревянных окон. В качестве остекления применяется не только стекло, но и стеклопакеты, которые существенно улучшают технические характеристики современных деревянных окон. Современные приспособления для отвода влаги (водосливы), как правило, выполненные из металла, надежно предохраняют дерево от гниения. Дерево легко ремонтируется, покрытие лакокрасочными материалами деревянной поверхности позволяет легко менять цветовое решение окон.

В тоже время возникает вопрос: «А так уж много у нас лесных ресурсов?»

И возможно, как следствие этого, переход к окнам – ПВХ является альтернативным решением этой проблемы.

Ведь технологии не стоят на месте, каждый материал имеет свои особенности, достоинства и недостатки, которые проявляются в данной местности и, только зная их, можно осознанно сделать правильный выбор.

Удачного Вам выбора!

Приложение 1

Данные опроса по предпочтению окон из разных материалов.

Диаграмма 1

Обучающиеся 8 класса (количество-17)

Таблица 2

Диаграмма 2

Опрос жителей посёлка (количество -42)

Звукоизоляционные свойства окон

Дата	ДБ/ПВХ	ДБ/СТЕКЛО	ДОПОЛНИТЕЛЬНО
7.12.14г	36-37	50-52	Включен телевизор, лай собаки
9.12.14г	15-18	20	Полная тишина
11.12.14г	18-19	23-25	Ветер за окном
14.12.14	40-43	52-54	Ветер +снег + тихо работает телевизор
15.12.14	30-35	40-43	Снег +телевизор
21.12.14	10-11	18-19	Полная звукоизоляция

Из таблицы видно, что звукоизоляционные свойства выше у окон ПВХ.

Приложение 3

Сравнительные данные о температуре в помещении с пластиковыми и деревянными окнами.

Таблица1

Дата измерения температуры	Пластиковые окна (t)	Деревянные окна (t)
12.11.2014г.	22	18
12.12.2014г.	25	16
12.01.2015г.	20	17
12.02.2015г.	22	18

Из таблицы видно, что при одинаковым отоплении температура в помещении с пластиковыми окнами выше, чем с деревянными окнами.

Приложение

Сравнительные данные о влажности в помещении с пластиковыми и деревянными окнами (измерялось утром).

Таблица1

Дата измерения влажности	Пластиковые окна	Деревянные окна
12.11.2014г.	Низкая	Низкая
12.12.2014г.	Средняя	Низкая
12.01.2015г.	Высокая	Средняя
12.02.2015г.	Средняя	Низкая

Из таблицы видно, что небольшое различие по влажности. Можно сказать, что всё зависит от того как качественно и правильно вставлены окна.

Таблица 2

Опрос жителей города Нижнеудинска и Иркутска (количество 16 человек), жителей поселка Шумский Нижнеудинского района (количество 42 человека).

Какие окна в вашей квартире (дома) и почему?

Пластиковые окна		Деревянные окна
Плюсы	Минусы	Плюсы	Минусы
Пластиковые окна надежно защищают от уличного шума, пыли и холода	Важно регулярно проветривать помещение	По деревенски уютно	Наступает весна и надо красить окна.
Не придется утеплять окна и думать о сквозняках	Окна из ПВХ отличаются высокой герметичностью и в закрытом состоянии пропускают очень мало воздуха. Таким образом в помещениях скапливается влага.		Слышно хорошо любые звуки и шумы.
Просто красивое окно, через которое проникает много света и поднимает настроение			Зимой придется утеплять окна и вставлять вторые рамы
Максимально комната заполнена светом, проникающим сквозь окна