От чего зависит уровень шумоизоляции пластиковых окон?

Шумоизоляционные стеклопакеты и окна

Жизнь в мегаполисе трудно назвать тихой и спокойной. Находясь вне дома, с этим приходится мириться, и современного горожанина скорей удивит звенящая тишина, чем привычный гул транспорта и техники. Однако, шумная обстановка вряд ли будет способствовать полноценному отдыху в домашних условиях или концентрации на работе.

Уровень звукоизоляции помещений в основном зависит от типа остекления световых проемов, то есть от окон и, в частности, стеклопакетов в них установленных. Именно они будут подробно рассмотрены далее.

  1. Чем отличаются шумоизолирующие стеклопакеты от обычных
  2. Насколько эффективно снижается шум
  3. Технологии повышения шумоизоляционных качеств окон
  4. Замена стеклопакетов на шумозащитные
  5. Производители
  6. Многокамерные профили
  7. Как правильно выбрать шумопоглащающие стеклопакеты
  8. Дополнительная шумоизоляция окон
  9. Акустические пленка
  10. Акустические жалюзи и шторы
  11. Второй контур остекления

Чем отличаются шумоизолирующие стеклопакеты от обычных

В бюджетные пластиковые окна, как правило, устанавливают однокамерные стеклопакеты, стекла в которых одинаковой толщины, а пространство между ними заполнено осушенным воздухом. Звукоизоляционные свойства подобных изделий гораздо выше традиционных деревянных блоков, распространенных в недалеком прошлом. Но в ряде случаев этого бывает недостаточно, тем более что современные технологии позволяют заметно снизить проникновение шума в помещение, изменив конструкцию стеклопакета и его наполнение.

Шумоизоляционный стеклопакет состоит из трех и более стекол, толщина которых различна.

Для достижение еще большего звукоизоляционного эффекта увеличивают просвет одной из камер и заполняют ее инертным газом. Уменьшению проникновения шума также способствует использование специальных стекол, например, триплекса.

Насколько эффективно снижается шум

Внешние шумы в городе или вблизи магистралей с оживленным движением транспорта могут превышать 80 дБ, а порой достигают критических и даже вредных для здоровья значений (рев двигателя скоростных мотоциклов – 110 дБ). Для относительно комфортного пребывания в помещении шумовой фон в нем не должен быть больше 40дБ в дневное время и 30 дБ ночью. Таких условий возможно достичь, только если окно нейтрализует минимум половину внешних звуков.

Степень звукоизоляции в зависимости от типа остекления и конструкции оконного блока:

  1. Традиционные деревянные окна поглощают менее 20дБ, при этом часть шумов проникает по причине не плотного примыкание створок к раме. Обычное одинарное стекло, толщиной 4 мм обеспечивает уровень изоляции в 20 дБ.
  2. Бюджетные металлопластиковые конструкции с обычным стеклопакетом (2 стекла по 4 мм на расстоянии 16 мм) – 27 дБ. Заметная разница, сравнительно с первым пунктом достигается благодаря большей герметичности ПВХ окон.
  3. Дополнительная камера в стеклопакете увеличивает степень сопротивления шуму всего на 1 дБ (при одинаковом расстоянии и толщине стекла). Так стеклопакет с двумя камерами по 10 мм и тремя стеклами по 4 мм поглощает 28 дБ.
  4. Более продуктивный подход – установка однокамерного стеклопакета, заполненного аргоном вместо обычного осушенного воздуха. Два четырёхмиллиметровых стекла с промежутком 16 мм и Ar-заполнением обеспечивают изоляцию до 32 дБ.
  5. Аналогичного результата можно достичь, используя стекла разной толщины. Формула стеклопакета 6/16/4, где 16 расстояние, а 6 и 4 толщина стекол в мм, позволяет уменьшить проникновение внешнего шума на 32 дБ.
  6. Наиболее эффективно борется со звуком триплекс (трехслойное стекло). Однокамерный стеклопакет 4/12/9 поглощает 42 дБ, если добавить еще одну камеру (4/10/4/10/9), этот показатель увеличится до 44 дБ.

Характеристики стекол и стеклопакетов

Технологии повышения шумоизоляционных качеств окон

Современные компании, работающие в сфере изготовления оконных конструкций, используют три технологии увеличения звукоизоляционных качеств своей продукции:

  • Различная толщина стекла и просвет камеры. Стекла, используемые в большинстве светопрозрачных сооружений, по своей структуре плохо пропускают шумы и даже отражают их. Проблема в том, что обычное силикатное стекло достаточно упругий материал, который под действием звуковых волн вибрирует, тем самым передавая их внутрь помещения. При одинаковой толщине каждый слой колеблется одинаково, резонируя друг с другом. Если же стекла и промежутки между ними различны, эффект резонанса заметно снижается, увеличивая таким образом поглощение шумов оконным блоком.
  • Заполнение инертным газом. Распространение звука напрямую зависит от плотности среды, через которую он передается – чем она меньше, тем больше шумов поглощается. Максимально разреженная среда – вакуум, вообще не пропускает звуковые волны. Но его использование невозможно по причине внешнего давления, которое попросту разрушит вакуумный стеклопакет. Одно из свойств инертных газов – низкая проводимость звуковых волн, в сравнении с обычным воздухом. Благодаря этому колебания наружного стекла в стеклопакете, заполненном такими газами, в незначительной степени передаются внутреннему, что препятствует проникновению внешних шумов в помещение. Например, при использовании смеси аргона (70%) с фтористой серой (30%) возможно увеличить звукопоглощение на 4 дБ.
  • Использование специальных стекол (триплекс). Понижения шумоизоляции вплоть до 60%, в сравнении с обычным остеклением, можно добиться при помощи стекол, склеенных между собой. В качестве связующего применяют либо полимерную пленку, либо компоненты на основе смол. В первом случае, толщина разделяющего слоя не превышает 6 мкм, во втором – 8 мкм, что позволяет более эффективно поглощать шумы. Лучшие, сравнительно с другими вариантами звукоизоляции, результаты триплексы показывают в низкочастотном диапазоне.
Читайте также:
Откатные ворота: особенности конструкции, достоинства и недостатки, этапы монтажа

Данные способы, принято комбинировать, однако у этого подхода есть и свои подводные камни. При использовании многокамерного стеклопакета с триплексом в открывающихся элементах, весьма высока вероятность их провисания со временем и преждевременного выхода из строя фурнитуры. Это происходит из-за значительной массы стеклопакета и особенно актуально для габаритных створок.

Наиболее эффективный в плане шумопоглощения, но несколько уступающий по эргономичности, является вариант спаренного окна, иначе говоря – двойник.

Каждая из створок блока оснащается однокамерным стеклопакетом, а при совместном использовании вышеописанных технологий, конструкция поглощает свыше 46 дБ шумов.

Эффективная связка для максимальной шумоизоляции

Замена стеклопакетов на шумозащитные

Часто случается так, что проблемы с внешними шумами возникают уже после установки ПВХ окон, полностью менять которые мероприятие не из дешевых. Более экономически целесообразно произвести замену стеклопакета, оставив профиль нетронутым. Дело в том, что самым слабым участком на пути посторонних шумов выступает именно остекление, а не профиль рамы или створок.

Выполнение подобной доработки имеет ряд ограничений, связанных с глубиной посадочного места для остекления в профиле.

Например, не получится поставить многокамерный стеклопакет в раму, где находился однокамерный. В основном практикуют замену прозрачного заполнения сходного по количеству камер, но отличного по толщине стекол и промежутков между ними.

Производители

Изготовлением стеклопакетов занимаются как промышленные предприятия, так и небольшие частные компании. Некоторые производители ПВХ окон также собирают стеклопакеты, однако большинство из них работает с крупными организациями, специализирующимися на изготовлении стекла и продукции, связанной с ним.

  • На данный момент группа компаний обладает десятью заводами, суммарная производительность которых превышает 500 000 м² стеклопакетов в месяц.
  • Компания Oknasalut помимо изготовление разного рода остекления из ПВХ профиля, производит шумоизоляционные стеклопакеты. Стоимость от 1000 р за м².
  • Компания «ИЗОЛЮКС» специализируется исключительно на производстве стеклопакетов. Основана в 1996 г и на данный момент обладает мощным промышленным комплексом. Стоимость двухкамерного изделия с триплексом – 2400 р за м².

Многокамерные профили

Светопрозрачная поверхность оконных конструкций занимает более семидесяти процентов блока, поэтому является основной в плане звукоизоляции. Оставшиеся 30% нейтрализует профиль, что также необходимо учитывать, если требуется максимальное поглощение внешних шумов.

Качественный профиль разделен внутренними перегородками на изолированные секции (некоторые модификации включают до семи таких секций).

Помимо этого, часть камер профиля может содержать специальный наполнитель, что также положительно сказывается на звукоизоляционных качествах конструкции.

Как правильно выбрать шумопоглащающие стеклопакеты

Перед тем как заказывать шумоизолирующие окна необходимо проанализировать интенсивность внешних шумов. Наиболее высокую степень поглощения следует выбирать, если вблизи здания расположены функционирующие строительные объекты, автомагистрали с интенсивным движением или железнодорожные пути. Оценивать уровень внешнего звука необходимо в периоды его максимальной интенсивности, например, если рядом с помещением есть оживленная трасса, наибольший шум от нее будет исходить в часы пик.

Немаловажным фактором при выборе звукоизолирующего остекления является частотный диапазон окружающих шумов. Для поглощения сравнительно высоких частот, таких как человеческий голос, достаточно двухкамерного ассиметричного стеклопакета (разные по толщине стекла и промежутки между ними).

Низкие частоты (вблизи промышленных предприятий, железнодорожных путей и строительных объектов) лучше всего нейтрализует триплекс, ассиметрично скомпонованный с толстым стеклом. Максимального эффекта можно добиться, установив двойные финские блоки с качественными шумоизолирующими стеклопакетами.

Деревянные окна по финской технологии

На интенсивность проникновения звука в значительной степени влияет размер остекления. Как было замечено выше, стекло плохо пропускает шумы. Из-за своей жесткой структуры оно вибрирует, ретранслируя колебания в помещение. На больших площадях эти колебания значительно интенсивнее, чем на малых, поэтому, выбирая окна, следует отдавать предпочтение конструкциям, разделенным на мелкие секции.

Дополнительная шумоизоляция окон

Для увеличения звукоизоляционных качеств световых проемов не всегда стоит прибегать к радикальным мерам. Существует ряд способов, которые увеличат степень поглощения внешних шумов без замены уже установленных оконных блоков.

Акустические пленка

На данный момент широко распространена виниловая пленка, повышающая шумоизоляцию стекла. Для окон, в которых установлены стеклопакеты (одно- или двухкамерные) желательно наклеить ее со стороны улицы и помещения. Таким образом можно увеличить поглощение шумов на 3 дБ. Существуют более современные аналоги, также изготовленные из винила, но благодаря инновационным технологиям их степень звукоизоляции достигает 5 дБ (как утверждают производители). На пленке нет какого-либо клеящего состава – фиксация на стекле осуществляется шпателем при помощи воды и мыла.

Акустические жалюзи и шторы

Звукопоглощающие жалюзи или шторы заметно толще и плотнее обычных аналогов. Изоляция от внешних шумов возможна благодаря винилу, который в виде волокон вплетен в материал изделия. Современные изготовители предлагают широкий ассортимент форм, расцветок и дизайнерских решений, так что кажущаяся грубость акустических занавесок ни коим образом не нарушит гармонию внутреннего интерьера.

Второй контур остекления

По сути, это установка дополнительного окна в проем, если позволяет его глубина. Данный способ относится скорей к радикальным мерам по увеличению звукоизоляции, чем к оперативным, но демонтаж ранее установленных блоков в таких случаях не потребуется. Кроме того, эффект от второго контура будет лучше, чем от способов, описанных выше, в особенности если использовать качественные шумоизоляционные материалы.

Читайте также:
Затирка швов керамической плитки

На вопросы шумоизоляции окон отвечают специалисты оконных компаний:

Шумоизоляция окон в квартире: как улучшить звукоизоляцию

Проблема слышимости звуков с улицы, казалось бы, должна исчезнуть при замене старых деревянных окон на пластиковые. Однако даже владельцы домов и квартир с новыми ПВХ-окнами нередко жалуются на плохую шумоизоляцию. Причина, как правило, в ошибочном выборе комплектации окна, не учитывающей уровень уличного шума.

Почему пластиковые окна пропускают шум

Громкость звука измеряется в децибелах, а уровень шума с поправкой на порог слышимости человека — в акустических децибелах (дБа).

Чувствительность к громким звукам усиливается вечером, в состоянии усталости после трудового дня, и ночью. Большинство людей легко просыпаются от умеренного шума в 50 дБ, например, от разговора на обычной громкости в непосредственной близости или звука проезжающего под окнами автомобиля. Некоторые более чувствительны к громким звукам и не могут спать при шуме меньшей громкости.

Каждому окну присваивается класс по звукоизоляции. Звукоизоляция окон по ГОСТ 23166–99 определяется громкостью звука, в дБа, которую оконная конструкция способна сдерживать.

Уровень снижения в дБа

Рекомендации по монтажу

«Г» класс звукоизоляции окон ПВХ, который имеют недорогие конструкции с двухкамерным стеклопакетом, не подходит для шумной местности. Такое окно снижает уровень шума всего на 30 дБа. Если его установить в комнату, выходящую окнами на железнодорожные пути с ежечасно проезжающими составами с уровнем шума 80 дБа, шумоизоляция окна окажется недостаточной.

Как повысить шумоизоляцию пластиковых окон

Если комната не выходит на тихий дворик, желательно сразу выбирать окна с повышенной шумоизоляцией, они имеют многокамерный профиль шириной от 70 мм, в который можно установить толстый, а значит, более «тихий» стеклопакет. Шумозащитный стеклопакет имеет, как правило, три стекла. При этом наружное стекло должно иметь толщину не менее 6 мм.

Для самой надежной звукоизоляции стоит выбрать стеклопакет с многослойным стеклом — триплексом.

Даже самые «тихие» ПВХ-окна не смогут обеспечивать достойный уровень звукоизоляции, если установить их неправильно. Неплотно прилегающая створка снижает шумоизоляцию в два раза. Слишком большой монтажный шов и воздушные полости в утеплителе также увеличивают шумопропускание конструкции.

Дополнительная шумоизоляция окон возможна при выборе конструкций EXPROF Aero с системой внутрипрофильной вентиляции. Они обеспечивают постоянный приток свежего воздуха в комнату, но не пропускают уличный шум, в то время как режим микропроветривания или открытый оконый клапан сразу же лишает окно шумозащитных свойств.

Что делать, если окно уже установлено

Звукоизоляция окон своими руками возможна лишь частично. Если характеристики стеклопакета и профиля не позволяют ему обеспечивать нужный уровень шумоподавления, можно устранить факторы, ухудшающие и без того низкий показатель.

Для этого необходимо:

отрегулировать створки, обеспечив полный прижим в закрытом положении;

заменить уплотнитель для пластиковых окон — изношенная резина часто становится причиной хорошей слышимости шума с улицы в квартире;

проверить герметичность шва между профилем и стеной и при необходимости дополнительно запенить пустоты в шве;

закрепить отливы на звукоизолирующие дюбели, обезжирить и оклеить их рулонными материалами для звукоизоляции — такая шумоизоляция отлива на окне избавит от шума, вызванного стуком капель по металлической поверхности во время дождя;

запенить пустоты под пластиковыми откосами и подоконником, делать это нужно аккуратно — пена в процессе затвердевания расширяется, ее избыток может выгнуть откосы;

в крайнем случае заменить стеклопакеты на более шумозащищенные – новые пакеты конечно стоят денег, но это в разы дешевле и проще замены всего окна.

Что делать, если шумят сами окна

Окна, расположенные на верхних этажах высотных зданий и испытывающие повышенную ветровую нагрузку могут издавать гул. Точные причины можно установить только на месте, при осмотре конструкции специалистами. Скорее всего, появление неприятного звука связано с неправильным выбором стеклопакета. Наружное стекло в оконных блоках, подвергающимся повышенным ветровым нагрузкам, должно быть закаленным и иметь толщину не менее 6 мм.

Свист пластиковых окон может быть связан разницей в давлении в помещении и на улице и наличии в оконной конструкции микроскопических отверстий, через которые проходит воздух. Это могут быть отверстия под крепление фурнитуры, штапиков, места фиксации ручек, неравномерный прижим уплотнителей. Чтобы избавиться от навязчивых звуков, достаточно загерметизировать эти отверстия.

Шумность может быть связана с ошибками монтажа, а именно наличием щелей в контурах уплотнений или монтажного шва. Для избавления от свиста и звона необходимо заново загерметизировать конструкцию.

Работы по поиску источника шума и устранению причин свиста, завывания, гула, треска и других звуков лучше доверить профессионалам.

Вывод

Правильно выбранное и установленное профессионалами пластиковое окно с многокамерным стеклопакетом и качественным профилем защитит от шума даже неудачно расположенные комнаты, выходящие на оживленные проспекты, магистрали, расположенные в домах рядом с железнодорожной станцией или аэропортом.

Читайте также:
Статусы про уют в доме и о домашнем уюте

Обратите внимание на оконные конструкции с профилем EXPROF серий Profecta, Experta, Suprema. Эти профили имеют по 5–6 изолирующих камер и ширину 70 мм, которая подходит для установки толстых «тихих» стеклопакетов. Версии Aero с системой внутрипрофильной вентиляции обеспечивают проветривание помещения с закрытыми створками, наличие камеры доступа приточного воздуха в таких окнах никак не влияет на высокие звукоизоляционные показатели.

Шумоизоляция пластиковых окон – что это, от чего зависит, как её улучшить

Уличный шум негативно сказывается на состоянии здоровья людей: он мешает нормально отдыхать, существенно снижает работоспособность и препятствует комфортному сну. Неприятные и резкие звуки являются настоящей проблемой для жителей крупных мегаполисов, особенно, если окна квартиры или дома выходят на автомобильную магистраль или многолюдный проспект.

Многим по несчастливой случайности пришлось поселиться возле железнодорожной магистрали, возле вокзалов, промышленных мощностей или аэропортов. Полностью изолировать квартиры и дома от вибрации, звуков, поступающих из окружающего пространства, позволяет специальная конструкция металлопластиковых изделий.

Что такое шумоизоляция пластиковых окон?

Шумоизоляция пластиковых окон – свойство оконной конструкции снижать и блокировать воздействие посторонних звуков. Такие свойства зависят от качества исполнения стеклопакета и металлического профиля. Выбор материалов для оконной конструкции будет напрямую зависеть от локализации объекта.

Профиль и стекло для дома, который находится возле городского парка, автомобильной дороги или железнодорожных путей, будут существенно отличаться. Перед изоляцией профиля стоит подробнее ознакомиться с базовыми физическими явлениями:

  • Чтобы существенно повысить уровень тишины в доме или квартире, достаточно улучшить шумоизоляцию оконных изделий минимум на 4 дБ;
  • Разница между уровнем шума передвигающихся автомобилей и обычной оживленной беседы составляет 10 дБ;
  • В момент звукоизоляции пластиковых окошек рекомендуется ориентироваться на эталонные нормативы.

Как улучшить звукоизоляцию металлопластиковых окон?

Главное требование в выборе материалов для звукоизоляции заключается в его надежности, долговечности и безопасности. Для подобных целей отлично подходят силикон, герметизирующие вещества. Необходимо избавиться от зазоров, свободного пространства в момент монтажа.

В конструкции всех изделий имеются резиновые уплотнители, которые требуют регулярной замены. Такие меры способен выполнить каждый домашний мастер, а производители обеспечивают звукоизоляцию за счет специальных технологий:

  1. Стеклопакеты с большим количеством камер.
  2. Аргоновое наполнение камер.
  3. Стеклопакеты с применением триплекса.

Установка в окна стеклопакетов с дополнительными камерами

Наиболее эффективный, доступный и популярный способ улучшить изоляцию от посторонних звуков – установка стеклопакетов с двумя или тремя камерами. Чем больше дополнительных камер будет присутствовать в конструкции, тем меньше звука и вибраций будет проникать в помещение.

Чтобы понять выгоды такого подхода к звукоизоляции окон, достаточно уточнить, что звук представляет собой колебательное движение мелких частичек. Максимальный уровень звукового давления воспринимает на себя наружная стеклянная поверхность, далее звуковое воздействие воспринимает камера стеклопакета. В случае установки стеклопакета с двумя камерами, шумовую нагрузку дополнительно распределяют еще одно стекло и камера.

Заполнение камеры стеклопакета аргоном

Сделать стеклопакеты в окнах более устойчивыми к внешнему звуку и вибрации позволяет заполнение внутренней камеры аргоном. Стеклопакеты с многофункциональным стеклом и аргоновым наполнением существенно отличаются от стандартных оконных конструкций за счет следующих выгод:

  • Повышенная прозрачность;
  • Улучшенное сохранение тепла в зимний период и сбережение прохлады в жаркое время года;
  • Повышение звукоизоляции примерно на 30%, по сравнению со стандартными изделиями;
  • Защита пространства квартиры или загородного дома от чрезмерного ультрафиолетового излучения.

Многие покупатели окон с двухкамерными стеклопакетами достаточно скептически относятся к новым моделям с аргоновым наполнением, так как существует распространенный миф, что аргоновая масса спустя несколько месяцев полностью выветривается из пространства между камерами окна.

Европейские ученые провели специальные исследования и доказали, что в течение одного года эксплуатации аргоновой массы выветривается не более 3%. Соответственно, даже спустя 5 лет (стандартный гарантийный срок для большинства производителей стеклопакетов) использования оконная система потеряет не более 30% аргонового наполнителя. И даже в таком состоянии стеклопакет будет препятствовать проникновению лишних звуков и шумов.

Установка триплекса в стеклопакет

Для максимальной защиты от воздействия шума в жилых и офисных помещениях можно использовать в составе стеклопакета многослойные стекла – триплекс. В таких конструкциях несколько слоев стекла соединены между собой с помощью специальной пленки. В случае установки стекла с толщиной стеклопакета в 44 мм уровень шума снижается на 38 дБ. Вместе с шумовой изоляцией в случае с триплексом повышается уровень устойчивости к повреждениям и теплоизоляция.

Шумоизоляция пластикового окна

При замене окон владельцы квартир все чаще обращают внимание на пластиковые каркасы. Они надежные, простые в обслуживании, а также имеют хорошие результаты в шумо- и теплоизоляции.

Содержание [Скрыть]

Рис. 1. Как работает звукоизоляция

Но не всегда ожидания покупателей оправдываются, поэтому стоит иметь на заметке несколько способов дополнительного усовершенствования изделие.

Когда необходима шумоизоляция окна?

Рис. 2. Уровни шума

Несмотря на заверения производителей, они не могут гарантировать 100% изоляции от громких раздражающих голосов со стороны дороги или двора. Так как продукция имеет определенные нормы подавления шума – от 24 до 35 дБ. Для сравнения, шелест деревьев примерно равен 20 дБ, а рев взлетающего самолета – от 75 до 100 дБ. По ГОСТ уровень шума в комнате не должен превышать 40 дБ в дневное время. При таком уровне фоновых звуковых раздражителей человек может себя достаточно комфортно чувствовать.

Читайте также:
Полиуретановые карнизы: весь ассортимент в Москве

Справка! Изменение уровня шума очень сложный процесс, на который влияют частоты, интенсивность и другие показатели. Самостоятельно провести замеры невозможно.

Шумоизоляция однокамерных стеклопакетов

Рис. 3. Схема однокамерного стеклопакета

Однокамерные пластиковые модели – это две прозрачные поверхности, которые находятся на расстоянии от 12 до 16 мм друг от друга. По внешнему контуру они имеют резиновый уплотнитель. Подобные модели из-за минимальных затрат на материалы относится к самым дешевым. Часто для покупателей относительно невысокая стоимость ассоциируется с плохим качеством.

Стандартная норма поглощения гомона с улицы для базовой конструкции составит около 24-25 дБ. При этом частично этому показателю способствует обстановка самого помещения: наличие ковров, мягкой мебели, драпирующей ткани. Приобрести изделие рекомендуется для:

  • Домов в тихих районах;
  • Дачи или летнего домика;
  • Нежилых помещений;
  • Балконов.

В остальных случаях стоит обратить внимание на более прочную и надежную продукцию.

Минусы многокамерных пластиковых окон

Рис. 4. Пример многокамерного стеклопакета

Многокамерные конструкции используют от 3 стекол, которые в зазоре имеют резиновую прокладку. Такие продукты оконных заводов сейчас пользуются особой популярностью. Они приоритетны при установке в жилых домах. Однако их нельзя назвать идеальными:

  • Чем больше камер, тем дороже обойдется покупка;
  • Показатели шумоизоляции не всегда зависят от количества возлушных карманов, так что степень тишины будет сравнима с характеристиками однокамерного стандарта;
  • Чем больше воздушных карманов, тем массивнее и тяжелее становится конструкция. Такой вес способен вынести не каждый подоконник;
  • Рама получается очень толстой, а значит, будет занимать больше места. Пространство подоконника уменьшится;
  • Пропускная способность у многостекольных профилей ниже, поэтому в квартире не будет темнее, чем на улице.

К перечисленным недостаткам стоит добавить тот факт, что решаться на толстые профили желательно сразу, так как замена однокамерного изделия практически невозможна.

Какие стеклопакеты обладают лучшей шумоизоляцией?

Рис. 5. Улучшение шумоизоляции с помощью разницы толщины стекол

Некоторые производители выделяют шумоизолирующие пластиковые модели в отдельную категорию. Это многокамерные изделия с нестандартной конструкцией. Многокамерный стандарт имеет толщину стеклянной поверхности 4 мм и зазор в 12 мм. Такие результаты характерны и для однокамерных модулей. При равных технических характеристиках однокамерные изделия будут лучше справляться с уличным гомоном, так как материал резонирует со звуком меньшее.

Шумоизолирующие модели характеризуются разной толщиной стекла и расстоянием между ними:

Хотя бы одно из стекол должно быть толще остальных – около 6 мм, желательно первое со стороны улицы;

Камеры должны иметь разный по ширине зазор. Это значит, что у двухкамерных моделей внутренняя перегородка должна стоять не по середине, а ближе к внутренней створке. Ширина получится не 12-12, а 14-10, а лучше 16-8. Эту же уловку можно проделать и с трехкамерными.

При таких характеристиках продукция оконного завода будет надежно защищать дом от звуков со стороны улиц. Обратите внимание, что на голоса из соседних помещений это не повлияет, есть вероятность, что вы будете лучше слышать ваших соседей.

Материалы для шумоизоляции пластикового окна

Рис. 6. Схема изоляции при установке окна

Шумоизоляция достигается благодаря герметичности помещения. Важную роль для получения тишины в комнате играет:

  • Качество стеклопакета (толщина стекол, величина проема между ними);
  • Качество резинового уплотнителя, который находится по всему периметру оконного проема;
  • Качество герметика, которым пропитана резина.

Стоит отметить, что пластиковая основа профиля также влияет на поглощение звуков, поэтому при установке его на балкон не рекомендуется использовать полностью прозрачные двери. Гораздо более тихим будет дизайн, где нижняя часть выполнена из пластика. Это дополнительно позволит сохранить тепло в квартире.

Важную роль в герметичности играет установка, поскольку даже маленький наклон может стать причиной проникновения гула с улицы в дом. То же относится к плохо отделанным оконным откосам. Перед их косметической обработкой все полости необходимо заполнить монтажной пеной.

Дополнительная шумоизоляция пластикового окна

Рис. 7. Уменьшение шума за счет дополнительных модификаций

Окна имеют определенные лимиты поглощения внешнего гула, которые предусмотрены их производителем, качеством материалов и другими пунктами. Однако заводских норм часто бывает недостаточно для того, чтобы обеспечить комфортное пребывание в помещении. Усилить шумопоглощающие свойства можно с помощью дополнительных рекомендаций. К примеру, изменение меблировки комнаты, ведь мягкие вещи добавлять 5 пунктов к защите от уличных звуков. Примерно такого же результата можно добиться при использовании специальных роллетов или жалюзи.

Плотность прижима створки пластикового окна

Рис. 8. Регуляция сезонного режима

Читайте также:
Видеонаблюдение для частного дома своими руками: как сделать и установить камеру на даче?

Неплотно прижатые створки образуют щели, которые становятся лазейкой для гула с улицы. Подобные щели могут появляться из-за неправильной установки профиля с небольшим наклоном. В таком случае не обязательно нанимать мастеров для переустановки. Если владелец может самостоятельно выявить проблемные части, то останется лишь сделать уплотнитель в этом месте массивнее. Для заделки щелей используйте герметик, так как он надежно фиксирует уплотнитель на месте щели.

Так проблема щелей может появляться из-за длительной эксплуатации. Резина со временем стирается и истончается, поэтому лучше пропускает гомон извне. Периодически необходимо восстанавливать резиновый уплотнитель. Он протирается от грязи и обезжиривается специальным составом, после чего к нему приклеивается новая полоска резины. Закрыть створки можно только после полного высыхания клея.

Еще одни нюанс прижима створок – сезонный режим. Существует летний и зимний режим прижима створок. Летом рекомендуется слегка ослаблять зажим, так как это снижает скорость истирания уплотнителя, а также способствует естественной вентиляции за счет небольших щелей. Зимой эти микрощели продуваются, из-за чего можно почувствовать холод по периметру. При переходе на зимний режим автоматически улучшается герметичность комнат и их защита от посторонних звуков.

Обратите внимание! Возможность перевода в сезонные режимы зависит от типа фурнитуры. Не все современные продукции имеют подобную особенность.

Заделка монтажного шва

Рис. 9. Заделка полости монтажной пеной

При установке появляются щели и зазоры, которые могут служить источником проникновения звука. Поэтому вокруг рамы все полости заделываются монтажной пеной, после чего она сглаживается, штукатурится и шпаклюется. Получается несколько слоев защиты от любых зазоров.

Монтажная пена является универсальным заполнителем шва, однако большей герметичности можно достичь за счет других материалов. К примеру, если до монтажной пены использовать небольшие кусочки минваты, смоченные в растворе цемента. Такие кусочки должны плотно прилегать к раме и заполнять все пустоты. Герметичность получается выше, чем с монтажной пеной. Но сам процесс работы длительный и тяжелый. При качественно выполняемых работах монтажной пеной обрабатывается проем как с внутренней, так и со внешней стороны здания.

Замена стеклопакета пластикового окна

Рис. 10. Как выглядит стеклопакет

Пластиковое окно состоит из профиля и стеклопакета. Для улучшения показателей шумоизоляции можно попробовать заменить «прозрачную вкладку». Эта процедура будет менее затратной, чем полная переустановка, однако она не всегда возможна. Чаще всего проблемы возникают при смене однокамерного модуля на многокамерный, так как он толще. Однако шумоизолирующие модели лучше подойдут для «тихой» комнаты.

Необходимо правильно подобрать новую «вставку», которая будет лучше по показателю шумопоклощения, но при этом достаточно легкая, чтобы старый профиль выдержал ее вес. Лучше всего заменять стеклопакет с таким же количеством камер, но разной толщиной прозрачной поверхности или проемов между ними. Можно использовать и другие уловки для того, чтобы понизить уровень громкости уличного гула в квартире.

Как еще можно улучшить шумоизоляцию пластикового окна?

Рис. 11. Пример удвоенного стеклопакета

Если популярные способы улучшения звукоизоляции не помогли или были недостаточно эффективны, можно воспользоваться современными методами борьбы со звуковыми раздражителями. Несмотря на хорошие показатели и значительное снижение шума в помещении, эти способы довольно дорогие. А также могут возникнуть дополнительные неудобства в ходе эксплуатации.

Заполнение стеклопакета газом

Рис. 12. Аргон для заполнения стеклопакета

Камеры заполняются газом:

  • Аргоном;
  • Криптоном;
  • Разреженным воздухом;
  • Шестифтористой серой.

Этот метод часто используется производителями в качестве бонуса покупателям. Однако значительных результатов он не показывает. Улучшение изоляции комнаты при заполнении аргоном, криптоном или разреженным воздухом будет всего на 2 дБ. А фторид серы увеличивает этот показатель 4 дБ. При небольших защитных свойствах заполненные газом камеры имеют сравнительно низкую пропускную способность, поэтому в комнате будет темнее.

Замена рамы

Рис. 13. Пример окна с импостом

Профиль оконного проема также имеет несколько камер – от 5 до 7, что обеспечивает надежную защиту от шума. При покупке изделия желательно выбирать прочные и широкие рамы. Они сделают прозрачное пространство меньше, но улучшат звукоизоляцию помещения.

Рис. 14. Пример окна с импостом

Обратите внимание! Рама может состоять из нескольких сегментов – импостов. Они также отвечают за улучшение шумоизоляции, так как уменьшают резонанс между поверхностями. Это значит, что выгоднее устанавливать конструкцию не сплошного стеклопакета, а несколько створок с дополнительными соединениями и перемычками. Чем тяжелее и надежнее будет рама, тем тише будет дома. Пластик можно заменить на дерево, так как деревянные рамы по уровню звукоизоляции не отличаются.

Установка Финских окон

Рис. 15. Пример финских окон

Финские окна, или шумоизолярующие, считаются одним из лучших способов защиты дома от внешнего гула. Они помогают снизить общий уровень шума почти на 40 дБ. Изделие состоит из 3 стекол. Два из них соединяются как однокамерный стеклопакет, а третье идет на значительном расстоянии (от 16 мм). Финские окна не всегда можно отнести к двухкамерным, так как зазор между одинарной створкой и камерой не соединяются уплотнителем по всему периметру. Для соединения часто используют специальную фурнитуру, которая скрепляет части рамы.

Читайте также:
Механизмы трансформации диванов

Установка удвоенного стеклопакета

Рис. 16. Суть триплекса

Вместо термина «удвоенный стеклопакет» можно также услышать название «две нитки». Конструкция представляет собой 2 пластиковых окна, установленных на одном подоконнике параллельно друг другу. На подоконнике такая продукция занимает много места, поэтому ее можно установить не в каждой квартире. Чаще всего с такую разновидность можно встретиться в государственных учреждениях, расположенных в непосредственной близости к железнодорожному полотну или взлетной полосе.

Иногда для дополнительного эффекта и достижения герметичности устанавливается сплошное полотно, которое не предусматривает возможности его открыть или поставить в режим проветривания. Хотя изолирующие свойства высоки, при пожаре такие оконные проемы станут препятствием, так как они усложняют эвакуацию: открыть их невозможно, разбить сложно. Это блокирует потенциальный выход из здания.

Интересной альтернативой двух ниток может быть триплекс. Стекла разной толщины хорошо выполняют роль защитника от уличного гула. Однако есть определенные лимиты для их изготовления, так что вместо одного толстого можно поставить 2 слитных, но более тонких. Между собой они скрепляются специальной смолой, которая обеспечивает плотное и надежное примыкание. Сдваивать каждое из стекол не требуется, достаточно упрочнить лишь то, которое находится с внешней стороны.

Как повысить шумоизоляцию у пластиковых окон

Постоянный шум с улицы – постоянная проблема жителей мегаполисов. С этой проблемой хорошо справляются пластиковые окна, но порой даже они нуждаются в дополнительной шумоизоляции.

Когда необходима шумоизоляция пластиковых окон?

Окна в некоторых квартирах выходят на шумные улицы, по которым сутками снуют автомобили и общественный транспорт.

Постоянный гул и громкие звуки плохо отражаются на здоровье, организм выматывается быстрее, сон становится беспокойным и прерывистым.

Известно, что звуки, равные 65 децибелам, и вовсе опасны для здоровья, поэтому очень важно сделать шумоизоляцию окон максимально эффективной.

В некоторых случаях необходимо сделать так, чтобы уличный шум совсем не был слышен в помещении. В садиках и школах это наиболее актуально, ведь очень громкие звуки вредят детскому организму намного больше, чем взрослому.

Материалы, использующиеся для шумоизоляции

Главное в выборе материала для шумоизоляции окон – его надежность и безопасность. Лучше всего для этих целей подойдет уплотнитель из силикона и герметика.

В первую очередь необходимо убрать все щели и зазоры, со временем образовавшиеся между окном и стеной. Обычно для этого используют монтажную пену. После того, как пена высохнет, наносится слой штукатурки или шпатлевки, чтобы избавиться от мелких трещинок.

На окнах имеются резиновые уплотнители, которые требуют периодической замены. Если они истончаются, окно прижимается хуже, а значит шум будет сильнее проникать в квартиру. Старую резинку убирают, после чего с окон хорошо счищают остатки клея. Новый уплотнитель крепится только на чистую поверхность. После приклеивания резинки нужно дать высохнуть клею, а уже потом закрывать окно.

Следует обратить внимание на то, как хорошо створки прижимаются к раме, а рама – к откосам. При некачественной установке в местах, где части стеклопакета прилегают друг к другу, могут образоваться щели, которые пропускают шум. Избавиться от него можно при помощи герметика и уплотнителя. О типах и видах герметиков для окон ПВХ читайте в этой статье.

Дополнительная шумоизоляция пластиковых окон

Шумоизоляция пластиковых окон напрямую зависит от их типа и качества установки. Дополнительную шумоизоляцию могут обеспечить более толстые стекла.

Можно использовать для установки окна более широкую рамку, это увеличит слой воздуха или газа, которые поглощают звуки. Стекла разной толщины также способствуют более высокой шумоизоляции.

Очень часто используют триплекс – это сочетание нескольких стекол, которые склеиваются между собой с помощью смолы. Такая конструкция более устойчива к повреждениям.

С триплексом звукоизоляция окон значительно повышается – от 28 (у обычного пластикового окна) до 33 (у триплекса) децибел, а всё потому, что наличие такого стекла позволяет задерживать звуковые волны высоких и средних частот.

Благодаря ему в квартиру не проникнут даже низкочастотные вибрации, а ведь именно от них сложнее всего избавиться. К тому же, триплекс считается самым безопасным видом стекла, при разбивании полотна осколки останутся на пленке.

В качестве дополнительных мер к поглощению шума с улицы можно использовать заполнение камер пластикового окна газами. К ним относят ксенон, аргон и криптон. Разное расстояние между стеклами способствует тому, что воздушное пространство увеличивается, а значит звук поглощается эффективнее.

Как улучшить шумоизоляцию пластиковых окон

У каждого пластикового окна есть показатель, который называется «Rw». При выборе следует обращать на него внимание, ведь именно он указывает на уровень шумоизоляции.

По стандарту этот показатель не должен быть ниже 30 децибелл, но поглощение шума будет зависеть еще и от того, куда выходит окно.

Если оно расположено около шумных дорог, вряд ли этот уровень спасет от громких транспортных средств, поэтому лучше выбирать окна с более высоким показателем «Rw».

Читайте также:
Поздравления на китайском языке с новым годом, днём рождения, днём влюбленных, со свадьбой

При выборе стеклопакетов следует обращать внимание на их виды. Максимальную шумоизоляцию дают ассиметричные окна «6-8-4-6-4» (камеры в таком окне будут 8 и 6 мм, а стекла 6, 4 и 6 мм) или другие. Симметричные виды «4-8-4-8-4» не так эффективно поглощают шум. Самое толстое стекло устанавливается снаружи. В таблице можете посмотреть значение звукоизоляции в двухкамерных и однокамерных стеклопакетах.

Добиться максимальной шумоизоляции пластиковых окон не так сложно. Следует регулярно проверять стеклопакеты на наличие щелей и трещин, на плотность прилегания створок к раме. Обрабатывать окна необходимо во всей квартире, только тогда можно добиться максимального эффекта.

Расчет и изготовление радиатора для светодиодов

Светодиоды считаются одним из наиболее эффективных источников света, их световой поток доходит до фантастических значений, порядка 100 Лм/Вт. Люминесцентные лампы выдают в два раза меньше, а именно 50-70 Лм/Вт. Однако для долгой работы светодиода нужно выдерживать их тепловые режимы. Для этого применяются фирменные или самодельные радиаторы для светодиодов.

Зачем диодам нужно охлаждение?

Несмотря на высокие показатели светоотдачи светодиоды излучают света примерно на треть потребляемой мощности, а остальное выделяется в тепло. Если диод перегревается структура его кристалла нарушается, начинает деградировать, световой поток снижается, а степень нагрева лавинообразно увеличивается.

Причины перегрева светодиодов:

  • Слишком большой ток;
  • плохая стабилизация питающего напряжения;
  • плохое охлаждение.

Первые две причины решаются применением качественного источника питания для светодиодов. Такие источники часто называют драйвер для светодиода. Их особенность заключается не в стабилизации напряжения, а именно в стабилизации выходного тока.

Дело в том, что при перегреве сопротивление светодиода снижается и ток, протекающий через него, возрастает. Если в качестве блока питания использовать стабилизатор напряжения – процесс получится лавинообразным: больше нагрев – больше ток, а больший ток – это больший нагрев и так по кругу.

Стабилизируя ток, вы отчасти стабилизируете и температуру кристалла. Третья причина – это плохое охлаждение для светодиодов. Рассмотрим этот вопрос подробнее.

Решаем проблему охлаждения

Маломощные светодиоды, например: 3528, 5050 и им подобные отдают тепло за счёт своих контактов, да и мощность у таких экземпляров гораздо меньше. Когда мощность прибора возрастает, появляется вопрос отвода лишнего тепла. Для этого применяют системы пассивного или активного охлаждения.

Пассивное охлаждение – это обычный радиатор, выполненный из меди или алюминия. О преимуществах материалов для охлаждения ходят споры. Достоинством такого типа охлаждение является – отсутствие шума и практически полное отсутствие необходимости его обслуживания.

Установка LED с пассивным охлаждением в точечный светильник

Активная система охлаждения – это способ охлаждения с применением внешней силы для улучшения отвода тепла. В качестве простейшей системы можно рассмотреть связку радиатор + кулер. Преимуществом является то, что такая система может быть значительно компактнее чем пассивная, до 10 раз. Недостатком — шум от кулера и необходимость его смазки.

Как подобрать радиатор?

Расчет радиатора для светодиода процесс не совсем простой, тем более для начинающего. Для его выполнения нужно знать тепловое сопротивление кристалла, а также перехода кристалл-подложка, подложка-радиатор, радиатор-воздух. Чтобы упростить решение многие пользуются соотношением 20-30 см 2 /Вт.

Это значит, что на каждый ватт LED света нужно использовать радиатор площадью порядка 30 см 2 .

Естественно, такое решение не является уникальным. Если ваша осветительная конструкция будет использоваться в подвальном прохладном помещении можно взять меньшую площадь, но при этом убедитесь, что температура светодиода в пределах нормы.

Предыдущие поколения LED комфортно чувствовали себя при температуре кристалла 50-70 градусов, новые светодиоды могут переноситьтемпературу до 100 градусов. Проще всего определить – прикоснуться рукой, если рука едва терпит – всё в порядке, а если кристалл может вас обжечь – принимайте решение для улучшения условий его работы.

Считаем площадь

Допустим мы имеем светильник мощностью 3Вт. Площадь радиатора для светодиода 3Вт, согласно описанному выше правилу будет равна 70-100см 2 . С первого взгляда может показаться большой.

Но рассмотрим расчет площади радиатора для светодиода. Для плоского пластинчатого радиатора площадь считается:

a * b * 2 = S

Где a, b – длины сторон пластины, S – полная площадь радиатора.

Откуда взялся коэффициент 2? Дело в том, что у такого радиатора две стороны и они равносильно отдают тепло окружающей среде, поэтому полная полезная площадь радиатора равна площади каждой из его сторон. Т.е. в нашем случае нужна пластина с размерами сторон 5*10см.

Для ребристого радиатора полная площадь равна – площади основания и площадям каждого из рёбер.

Охлаждение своими руками

Простейшим примером радиатора будет «солнышко», вырезанное из жести или листа алюминия. Такой радиатор может охладить 1-3Вт светодиодов. Скрутив два таких листа между собой через термопасту, можно увеличить площадь теплоотдачи.

Это банальный радиатор из подручных средств, он получается довольно тонким и использовать его для более серьёзных светильников нельзя.

Сделать своими руками радиатор для светодиода на 10W таким образом будет невозможно. Поэтому можно применить для таких мощных источников света радиатор от центрального процессора компьютера.

Читайте также:
Остекление балкона: преимущества и недостатки панорамного остекления, отзывы владельцев

Если если оставить кулер, активное охлаждение светодиодов позволит использовать и более мощные LED. Такое решение создаст дополнительный шум от вентилятора и потребует дополнительного питания, плюс периодическое ТО кулера.

Площадь радиатора для 10Вт светодиода будет довольно большой – порядка 300см 2 . Хорошим решением будет использование готовых алюминиевых изделий. В строительном или хозяйственном магазине вы можете приобрести алюминиевый профиль и использовать его для охлаждения мощных светодиодов.

Сделав сборку нужной площади из таких профилей, вы можете получить неплохое охлождение, не забудьте все стыки промазать хотя бы тонким слоем термопасты. Стоит сказать, что есть специальный профиль для охлаждения, который выпускается промышленно самых разнообразных видов.

Если у вас нет возможности сделать радиатор охлаждения светодиодов своими руками вы можете поискать подходящие экземпляры в старой электронной аппаратуре, даже в компьютере. На материнской плате расположены несколько. Они нужны для охлаждения чипсетов и силовых ключей цепей питания. Отличный пример такого решения изображен на фото ниже. Их площадь обычно от 20 до 60см 2 . Что позволяет охлаждать светодиод мощностью 1-3 Вт.

Еще один интересный вариант изготовления радиатора из листов алюминия. Такой метод позволит набрать практически любую необходимую площадь охлаждения. Смотрим видео:

Как закрепить светодиод

Существует два основных способа крепления, рассмотрим оба из них.

Первый способ – это механический. Он заключается в том, чтобы прикрутить светодиод саморезами или другим крепежом к радиатору, для этого нужна специальная подложка типа «звезда» (см. star). К ней припаивается диод, предварительно смазанный термопастой.

На «пузе» у светодиода есть специальный контактный пятачок диаметром как сигарета типа slim. После чего к этой подложке припаиваются питающие провода, и она прикручивается к радиатору. Некоторые светодиоды поступают в продажу уже закреплённые на переходной пластине, как на фото.

Второй способ – это клеевой. Он пригоден как и для монтажа через пластину, так и без неё. Но метал к металлу крепить не всегда получается, чем приклеить светодиод к радиатору? Для этого нужно приобрести специальный термопроводящий клей. Он может встречаться как в хозяйственной, так и в магазине радиодеталей.

Выглядит результат такого крепления следующим образом.

Выводы

Как вы могли убедится радиатор для светодиода можно найти как в магазине, так и порывшись в своих старых приборах, или просто в залежах всяких мелочей. Не обязательно использовать специальное охлаждение.

Площадь радиатора зависит от ряда условий, таких как влажность, температура окружающего воздуха и материал радиатора, но при бытовом решении ими пренебрегают.

Всегда уделяйте особое внимание проверке тепловых режимов ваших устройств. Таким образом вы обеспечите их надёжность и долговечность. Можно определять температуру рукой, но лучше приобретите мультиметр с возможностью её измерения.

Радиаторы для светодиодов: расчет площади, выбор материала, изготовление своими руками

Заявленный срок службы светодиодов исчисляется десятками тысяч часов. Чтобы достичь столь высокого показателя, не ухудшив при этом оптические характеристики, мощные светодиоды необходимо использовать в паре с радиатором. Данная статья позволит читателю найти ответы на вопросы, связанные с расчётом и выбором радиатора, их модификациями и факторами, влияющими на отвод тепла.

А зачем он нужен?

Наравне с другими полупроводниковыми приборами светодиод не является идеальным элементом со 100% коэффициентом полезного действия (КПД). Большая часть потребляемой им энергии рассеивается в тепло. Точное значение КПД зависит от типа излучающего диода и технологии его изготовления. Эффективность слаботочных светодиодов составляет 10-15%, а у современных белых мощностью более 1 Вт её значение достигает 30%, а значит, остальные 70% расходуются в тепло.

Каким бы ни был светодиод, для стабильной и продолжительной работы ему необходим постоянный отвод тепловой энергии от кристалла, то есть радиатор. В слаботочных led функцию радиатора выполняют выводы (анод и катод). Например, в SMD 2835 вывод анода занимает почти половину нижней части элемента. В мощных светодиодах абсолютная величина рассеиваемой мощности на несколько порядков больше. Поэтому нормально функционировать без дополнительного теплоотвода они не могут. Постоянный перегрев светоизлучающего кристалла в разы снижает срок службы полупроводникового прибора, способствует плавной потере яркости со смещением рабочей длины волны.

Конструктивно все радиаторы можно разделить на три большие группы: пластинчатые, стержневые и ребристые. Во всех случаях основание может иметь форму круга, квадрата или прямоугольника. Толщина основания имеет принципиальное значение при выборе, так как именно этот участок несёт ответственность за приём и равномерное распределение тепла по всей поверхности радиатора.

На форм-фактор радиатора оказывает влияние будущий режим работы:

  • с естественной вентиляцией;
  • с принудительной вентиляцией.

Радиатор охлаждения для светодиодов, который будет использоваться без вентилятора, должен иметь расстояние между рёбрами не менее 4 мм. В противном случае естественной конвекции не хватит для успешного отвода тепла. Ярким примером служат системы охлаждения компьютерных процессоров, где за счёт мощного вентилятора расстояние между рёбрами уменьшено до 1 мм.

Читайте также:
Рождественский олень из проволоки и гирлянды

При проектировании светодиодных светильников большое значение уделяется их внешнему виду, что оказывает огромное влияние на форму теплоотвода. Например, система отвода тепловой энергии светодиодной лампы не должна выходить за рамки стандартной грушевидной формы. Этот факт вынуждает разработчиков прибегать к различным ухищрениям: использовать печатные платы с алюминиевой основой, соединяя их с корпусом-радиатором при помощьи термоклея.

Материалы изготовления радиаторов

В настоящее время охлаждение мощных светодиодов производят преимущественно на радиаторах из алюминия. Такой выбор обусловлен лёгкостью, низкой стоимостью, податливостью в обработке и хорошими теплопроводящими свойствами этого металла. Монтаж медного радиатора для светодиода оправдан в светильнике, где первостепенное значение имеют размеры, так как медь в два раза лучше рассеивает тепло, чем алюминий. Свойства материалов, которые наиболее часто используются для охлаждения мощных светодиодов, рассмотрим более детально.

Алюминиевые

Коэффициент теплопроводности алюминия находится в пределах 202–236 Вт/м*К и зависит от чистоты сплава. По этому показателю он в 2,5 раза превосходит железо и латунь. Кроме этого, алюминий поддаётся разным видам механической обработки. Для увеличения теплоотводящих свойств алюминиевый радиатор анодируют (покрывают в чёрный цвет).

Медные

Теплопроводность меди составляет 401 Вт/м*К, уступая среди других металлов лишь серебру. Тем не менее медные радиаторы встречаются намного реже алюминиевых, что обусловлено наличием ряда недостатков:

  • высокая стоимость меди;
  • сложная механическая обработка;
  • большая масса.

Применение медной охлаждающей конструкции ведёт к увеличению себестоимости светильника, что недопустимо в условиях жёсткой конкуренции.

Керамические

Новым решением в создании высокоэффективных теплоотводов стала алюмонитридная керамика, теплопроводность которой составляет 170–230 Вт/м*К. Этот материал отличается низкой шероховатостью и высокими диэлектрическими свойствами.

С применением термопластика

Несмотря на то что свойства теплопроводных пластмасс (3–40 Вт/м*К) хуже, чем у алюминия, их главными преимуществами являются низкая себестоимость и лёгкость. Многие производители светодиодных ламп используют термопластик для изготовления корпуса. Однако термопластик проигрывает конкуренцию металлическим радиаторам в проектировании светодиодных светильников мощностью более 10 Вт.

Особенности охлаждения мощных светодиодов

Как указывалось ранее, обеспечить эффективный отвод тепла от светодиода можно при помощи организации пассивного или активного охлаждения. Светодиоды мощностью потребления до 10 вт целесообразно устанавливать на алюминиевые (медные) радиаторы, так как их массогабаритные показатели будут иметь приемлемые значения.

Применение пассивного охлаждения для светодиодных матриц мощностью 50 Вт и более становится затруднительным; размеры радиатора составят десятки сантиметров, а масса возрастёт до 200-500 грамм. В этом случае стоит задуматься о применении компактного радиатора вместе с небольшим вентилятором. Этот тандем позволит снизить массу и размеры системы охлаждения, но создаст дополнительные трудности. Вентилятор необходимо обеспечить соответствующим напряжением питания, а также позаботиться о защитном отключении светодиодного светильника в случае поломки кулера.

Существует ещё один способ охлаждения мощных светодиодных матриц. Он состоит в применении готового модуля SynJet, который внешне напоминает кулер для видеокарты средней производительности. Модуль SynJet отличается высокой производительностью, тепловым сопротивлением не больше 2 °C/Вт и массой до 150 г. Его точные размеры и вес зависят от конкретной модели. К недостаткам стоит отнести необходимость в источнике питания и высокую стоимость. В результате получается, что светодиодную матрицу в 50 Вт нужно крепить либо на громоздкий, но дешёвый радиатор, либо на маленький радиатор с вентилятором, блоком питания и системой защиты.

Каким бы ни был радиатор, он способен обеспечить хороший, но не самый лучший тепловой контакт с подложкой светодиода. Для снижения теплового сопротивления на контактируемую поверхность наносят теплопроводящую пасту. Эффективность её воздействия доказана повсеместным применением в системах охлаждения компьютерных процессоров. Качественная термопаста устойчива к затвердеванию и обладает низкой вязкостью. При нанесении на радиатор (подложку) достаточно одного тонкого ровного слоя на всей площади соприкосновения. После прижима и фиксации толщина слоя составит около 0,1 мм.

Расчет площади радиатора

Существуют два метода расчёта радиатора для светодиода:

  • проектный, суть которого состоит в определении геометрических размеров конструкции при заданном температурном режиме;
  • поверочный, который предполагает действовать в обратной последовательности, то есть при известных параметрах радиатора можно рассчитать максимальное количество теплоты, которую он способен эффективно рассеивать.

Применение того или иного варианта зависит от имеющихся исходных данных. В любом случае точный расчёт – это сложная математическая задача с множеством параметров. Кроме умения пользоваться справочной литературой, брать необходимые данные из графиков и подставлять их в соответствующие формулы, следует учитывать конфигурацию стержней или рёбер радиатора, их направленность, а также влияние внешних факторов. Также стоит учитывать и качество самих светодиодов. Зачастую в светодиодах китайского производства реальные характеристики расходятся с заявленными.

Точный расчёт

Прежде чем перейти к формулам и расчётам, необходимо ознакомиться с основными терминами в области распространения тепловой энергии. Теплопроводность представляет собой процесс передачи тепловой энергии от более нагретого физического тела к менее нагретому. Количественно теплопроводность выражается в виде коэффициента, который показывает, сколько теплоты способен передать материал через единицу площади при изменении температуры на 1°K. В светодиодных светильниках все части, задействованные в обмене энергии, должны обладать высокой теплопроводностью. В частности это касается передачи энергии от кристалла к корпусу, а затем к радиатору и воздуху.

Читайте также:
Ремонт АКПП DP0, AL4 (гидроблок) своими руками - советы,

Конвекция – тоже процесс передачи тепла, который происходит за счёт движения молекул жидкостей и газов. Применительно к светодиодным светильникам принято рассматривать обмен энергией между радиатором и воздухом. Это может быть естественная конвекция, происходящая за счет естественного перемещения воздушного потока, или принудительная, организованная за счёт установки вентилятора.

В начале статьи указывалось, что около 70% потребляемой светодиодом мощности расходуется в тепло. Чтобы рассчитать радиатор для светодиодов, необходимо знать точное количество рассеиваемой энергии. Для этого воспользуемся формулой:

PТ – мощность, выделяемая в виде тепла, Вт;
k – коэффициент, учитывающий процент энергии, переходящей в тепло. Это величина для мощных светодиодов принимается равной 0,7-0,8;
UПР – прямое падение напряжения на светодиоде при протекании номинального тока, В;
IПР – номинальный ток, А.

Пришло время посчитать количество препятствий, расположенных на пути прохождения теплового потока от кристалла к воздуху. Каждое препятствие представляет собой тепловое сопротивление (termal resistance), обозначаемое символом (Rθ, градус/Вт). Для наглядности всю систему охлаждения представляют в виде схемы замещения из последовательно-параллельного включения тепловых сопротивлений

jc – тепловое сопротивление p-n-переход-корпус (junction-case);
cs – тепловое сопротивление корпус-радиатор (case-surfase radiator);
sa– тепловое сопротивление радиатор-воздух (surfase radiator-air).

Если предполагается устанавливать светодиод на печатную плату или использовать термопасту, то также нужно учесть их тепловые сопротивления. На практике значение Rθsa можно определить двумя способами.

ja – сопротивление p-n-переход-воздух;
Tj – максимальная температура p-n-перехода (справочный параметр), °C;
Ta – температура воздуха вблизи радиатора, °C.

Найти из графика «зависимость максимального теплового сопротивления от прямого тока».

По известному Rθsa выбирают стандартный радиатор. При этом паспортное значение теплового сопротивления должно быть немного меньше расчетного.

Приблизительная формула

Многие радиолюбители привыкли использовать в своих самоделках радиаторы, оставшиеся от старой электронной аппаратуры. При этом они не желают углубляться в сложные вычисления и покупать дорогие новинки импортного производства. Как правило, их интересует один только вопрос: «Какую мощность может рассеять имеющийся в наличии алюминиевый радиатор для светодиодов?»

Предлагаем воспользоваться простой эмпирической формулой, позволяющей получить приемлемый результат расчёта: Rθsa=50/√S, где S – площадь поверхности радиатора в см 2 .

Подставляя в данную формулу известное значение суммарной площади теплоотвода с учетом поверхности рёбер (стержней) и боковых граней, получаем его тепловое сопротивление.

Допустимую мощность рассеивания находим из формулы: Pт=(Tj-Ta)/Rθja.

Приведенный расчёт не учитывает много нюансов, влияющих на качество работы всей охлаждающей системы (направленность радиатора, температурные характеристики светодиода и пр.). Поэтому полученный результат рекомендуется умножать на коэффициент запаса – 0,7.

Радиатор для светодиода своими руками

Сделать алюминиевый радиатор для светодиодов 1, 3 или 10 Вт своими руками несложно. Сначала рассмотрим простую конструкцию, на изготовление которой потребуется около полчаса времени и круглая пластина толщиною 1-3 мм. По окружности через каждые 5 мм делают надрезы к центру, а получившиеся сектора слегка загибают, чтобы готовая конструкция напоминала крыльчатку. Для крепления радиатора к корпусу в нескольких секторах делают отверстия. Немного сложнее сделать самодельный радиатор для 10 ваттного светодиода. Для этого понадобиться 1 метр алюминиевой полосы шириной 20 мм и толщиной 2 мм. Сначала полосу распиливают ножовкой на 8 равных частей, которые затем складывают стопкой, просверливают насквозь и стягивают болтом с гайкой. Одну из боковых граней шлифуют под крепление светодиодной матрицы. С помощью стамески полосы разгибают в разные стороны. В местах крепления светодиодного модуля сверлят отверстия. На отшлифованную поверхность наносят термоклей, сверху прикладывают матрицу, фиксируя её саморезами.

Дешевые теплоотводчики для любительских самооделок

Специально для радиолюбителей, которые любят экспериментировать с разными материалами для отвода тепла и при этом не хотят тратить деньги на дорогостоящие готовые изделия, дадим несколько рекомендаций по поиску и изготовлению радиаторов своими руками. Для охлаждения светодиодных лент и линеек прекрасно подойдёт мебельный профиль из алюминия. Это могут быть направляющие для шкафов-купе или кухонная фурнитура, остатки которой можно купить по себестоимости в мебельном магазине.

Для охлаждения светодиодных матриц 3-10 Вт подойдут радиаторы из советских магнитофонов и усилителей, которых более чем достаточно на радиорынках каждого города. Также можно использовать запчасти от старой оргтехники.

Самодельное охлаждение для 50 Вт светодиода можно сделать из радиатора от неисправной бензопилы, газонокосилки, распилив его на несколько частей. Купить такие запчасти можно в ремонтных мастерских по цене лома. Конечно, про эстетические качества светодиодного светильника в этом случае можно забыть.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: