Окно в крыше: основные разновидности

Как сделать чердачное окно?

Основные разновидности окон в крыше

Перед тем как сделать окно в крыше, необходимо понять, какое именно оно вам нужно. Слуховыми называются те, что расположены в крыше и необходимы, чтобы освещать и проветривать чердак. Из-за их вертикального расположения требуется возведение отдельной стропильной конструкции, встроенной в крышу. Это их основное отличие от мансардного окна, которое встроено в крышу под наклоном. Изобретение слуховых окон относится к первой половине XIX века, а мансардные появились после Второй Мировой войны.

Виды окон на крыше.

В последние годы все больше распространяется использование мансардных окон. К тому же, занимая одну и ту же площадь кровли, они дают больше света, благодаря наклону, кроме того, их гораздо проще устроить.

И все же часто возникает дилемма: что выбрать? Если дом построен достаточно давно и необходимо придерживаться некоторых архитектурных рамок, то в таком случае, скорее всего, подойдет слуховое окно. Если же дом построен сравнительно недавно и вы просто решили сделать жилой мансарду вашего дома, тогда может подойти и мансардное.

Для начала давайте рассмотрим слуховую разновидность. Для ее устройства нужны специальные ниши, которые должна иметь кровля. Каркас стропильной фермы и боковых стен требует большого количества соединений с основной кровлей, его довольно сложно сделать «на глазок». Потому нужен чертеж, созданный хорошим специалистом. Фронтон и боковые стены обшивают строительной фанерой и обшивают фасадным материалом. На крышу укладывают кровельные материалы на одном уровне с основной крышей. Примыкание слухового окна к крыше гидроизолируют и утепляют.

Схема устройства мансардного окна.

Мансардное окно крепится между двумя стропилами. Мансардные служат преградой для потоков воды, потому такую конструкцию обычно обустраивают в основном на крышах, имеющих 15-20 градусов наклона. Современные мансардные окна – это достаточно сложные конструкции, имеющие хорошую защиту от протечек и холода. Самостоятельно изготовить его, да так, чтобы оно получилось качественным и надежным, будет очень сложно. Поэтому вы облегчите себе жизнь, просто купив его у надежного производителя. Крепление к кровле осуществляется с помощью опорной пластины. Чтобы отводить воду, в раме есть специальный оклад, представленный металлической рамкой, которая расположена по периметру. Для того чтобы открыть его, в конструкции имеются фрикционные петли, которые расположены чуть выше центра окна. Они открывают оконную раму так, чтобы вся вода, которая в нее попадает, стекала на крышу и не попадала внутрь.

Оконный проем в готовой крыше

В частных домах нередко появляется потребность в оконном проеме в крыше. Полностью переделывать крышу – довольно долгое и дорогостоящее занятие, потому есть возможность с помощью нескольких приемов сконструировать слуховой проем.

Определяем, где будет окошко

Параметры окна должны занимать не больше 10% от площади пространства под ними. Большие окна на кровле провоцируют большую потерю тепла. Кроме того, стекла у них недостаточно прочны и не так устойчивы к воздействиям извне, как это необходимо. Оптимальный вариант – позиционирование окна четко по центру между двумя несущими балками кровли.

Схема устройства проема окна крыши.

Монтируем оконную раму

Вырежьте нужное отверстие для оконного проема в шифере и начните монтаж оконной рамы. Ее устанавливают на несущие стропила крыши с помощью специального деревянного каркаса 40х50 мм. Лучше крепить ее к стропилам с помощью нержавеющего материала. Каркас монтируют саморезами по дереву с плотной фиксацией к стропилам. Также можно смонтировать каркасное слуховое окно, которое будет параллельным крыше дома, но подобные сложные конструкции лучше доверять профессионалам.

Герметизируем и отделываем оконный проем

Герметики, которые подходят для этого:

паронепроницаемая герметичная саморасширяющаяся лента;
акриловый;
битумный;
силиконовый.

Лучше всего подходит саморасширяющаяся лента, уложенная слоем по периметру. Сверху щели можно герметизировать акриловым материалом. Такие действия лучше совершать в теплую и сухую погоду. Если же вы решили возвести слуховое окно своими руками, тогда поговорим об этом немного подробнее.

Виды слуховых окон

Виды слуховых окон для крыши.

Слуховое окно с плоской крышей обычно монтируют с водосточными желобами, поэтому крыша должна иметь уклон от 5 до 15 градусов. Конструкция четырехугольной формы с односкатной или двускатной крышей похожа на окошко с плоской крышей, но она обязана иметь немного больший уклон скатов, минимум от 15 градусов.

Слуховое окно треугольной формы чаще всего встречается на крышах загородных домов и коттеджей. Такая конструкция не имеет боковых стен, их место занимают скаты кровли. Это приводит к уменьшению количества гидроизоляционной работы, но в то же время снижает освещенность мансарды, если фасадная часть такого окна не направлена на фасад дома. В последнее время появилось интересное решение в виде круглой формы. В народе такие конструкции называют «рот лягушки» или «летучая мышь».

Самым функциональным является окошко в виде зенитного фонаря. Визуально это легкая конструкция, не утяжеляющая крышу, да и освещает мансарду превосходно. Специалисты обычно придерживаются следующих цифр при составлении чертежей, определяя количество и размер слуховых окон: общая ширина обязана не превышать половину ширины мансарды, нижние края слуховых окон должны находиться на высоте 0,9 м от пола; чем выше расположение слухового окна, тем лучше происходит освещение.

Каркас

Каркас слухового окна монтируется в то время, когда происходит монтаж системы стропил кровли. Если крыша двускатная, в каркасе имеется своя обрешетка и свои стропила. В основном это отдельная мини-крыша. Когда возводится стропильная система, в тех местах, где планируются слуховые окна, нужно предусмотреть проемы, которые ограждают стропильные ноги с повышенной прочностью, потому что они должны будут принять на себя массу конструкции слухового окна.

Схема каркаса слухового окна.

Потом на стропильные ноги укладывают поперечные балки: верхнюю – согласно размерам окна, а нижнюю – на уровне внешней стены дома. На нижнюю балку устанавливают вертикальные стойки, которые связывает по верху поперечный брусок. Получаем раму, которую скрепляем продольными брусьями с верхней балкой, которую уложили на усиленные стропила. Так мы получаем каркас, но пока без стропильной системы самого окна. Систему стропил на мансарде делают, следуя образу основной конструкции кровли.

Каркас треугольного окна

Устанавливая балки-перемычки, нежелательно делать врубки в стропильные ноги основной конструкции кровли, дабы не допустить ослабление несущей способности. Крепление всех элементов каркаса выполняется с помощью металлических крепежных деталей. После проверки каркаса по горизонтали и вертикали можно устанавливать коньковый брус и маленькие стропила крыши слухового окна. Вырезают стропила согласно шаблону – это неплохо упрощает работы. Боковые стенки обшивают влагостойким материалом. Крыша окна монтируется одновременно с выполнением кровельного материала на основную крышу.

Правильно гидроизолируйте стыки слухового окна и основной кровли, чтобы не было протечки.

Как сделать чердачное окно?

Чердачное окно своими руками: разновидности конструкций характеристики

Окна, установленные в крышную конструкцию, встречаются очень часто, тем более что чердачные этажи давно уже перестали применяться исключительно под склад для старых вещей. А они дают добавочное освещение. Рационализм нашего времени не мешает творчески подходить к переоборудованию чердачного этажа под разные практичные помещения: спальную комнату, кабинет и другое.

В архитектуре чердачное окно устанавливается как проем в окне, выполненный в чердачной крыше. Аналогичным образом, как именуется чердачное окно, люкарна, слуховое, чердачное либо даже скворечник, по существу, значения никакого не имеет. Все они необходимы для проветривания и освещения пространства под кровлей. Вопрос лишь в том как комфортно их открывать, и вообще они закрываются или нет.

Составление проекта

Оконные проемы, включая круглое окно на чердаке, должны соответствовать определенным Санитарным Нормам и Правилам, которых необходимо придерживаться при проектировании и монтаже. Основными регламентирующими документами являются СНиП II-26 и СНиП 21-01. Только в этом случае можно рассчитывать на надежность и долговечность окон без снижения качественных характеристик крыши.

Основными требованиями можно назвать следующее:

Устанавливать окна можно при уклоне ската основной крыши больше 35 градусов.
При расположении надстройки следует придерживаться установленного расстояния от наружных стен дома.
Минимальные параметры створок слухового окна составляют 60*80 см, следовательно, размер оконного проема на чердаке может быть не более 120*80 см.
При установке окон с вальмовой кровлей и четырехугольной формой следует помнить, что фасад такого окна не должен продолжать стену дома.

Согласно ГОСТ слуховые окна облицовывают разными материалами, включая медь, металл или черепицу. Конструкция окон может иметь собственную кровлю и водосточный желоб, но можно выполнять монтаж без этих элементов. Габаритные окна могут оснащаться балконом, который делает крышу более привлекательной. Окна-люкарны — это название окна на чердаке с боковыми стенками и фасадом, застекленным по всей площади.

Классификация по конструктивным особенностям ↑

Название «окно в чердачной крыше» говорит само за себя. Прежде чем приниматься за установку окон в кровлю, нужно ознакомиться с разновидностями подобных конструкций и требованиями СниП.

Конструкции могут располагаться по-разному. По этому принципу их подразделяют на:

Вертикальные либо торцевые. Располагаются они на торцевой стене люкарны . Простые и удобные в эксплуатации и уходе они легко открываются и закрываются, моются и красятся; Горизонтальные. Значительно увеличивают освещенность внутреннего пространства, однако затрудняют расчистку скопившегося на крыше снега;

Балконные или утопленные. Через них можно выходить на балконную террасу или балкон. Если же говорить об обеспечении освещенности, то с этой точки зрения они не очень эффективны; Наклонные. Окно в чердачной крыше такой конструкции появилось относительно недавно, но сразу же стало востребованным, поскольку может повысить освещенность внутреннего пространства почти вдвое. К тому же прекрасно вписывается в конструкцию кровли дома; Зенитные фонари . Это полностью прозрачная конструкция, выполненная из стекла , которую монтируют на плоскую чердачную крышу. Она обеспечивает достаточно хорошую освещенность и не отбрасывает теней; Световые туннели. Конструкция, напоминающая по форме трубу, которая упирается в светильник внутри чердака, равномерно рассеивающего свет; Карнизные. В них сочетаются особенности горизонтальных и наклонных окон. Их монтаж возможен только при наличии высокого простенка не ниже 180 см.

Размеры чердачных окон

При постройке и установке оконных конструкций на чердаке необходимо учитывать: их размер не должен быть маленьким. Так как при пожаре или наводнении это не позволит вовремя выбраться из дома.

Размеры чердачных окон должны быть согласованы с шириной межстропильных пролетов. Если крыша довольно пологая, ее уклон составляет не более 30 градусов, то длина окна должна быть не меньше 140 см, а ширина на 4−5 см меньше расстояния между несущими системами откосной крыши.

Читайте также:

Что такое прессованная кожа для обуви

Если же вы используете на крыше черепичный лист, то ширина окна должна быть кратна ширине черепицы.

Если вы хотите горизонтальное мансардное окно, советуем использовать стекло с защитной пленкой: противоударной, безосколочной. Так, от града или завалов снега стекло не пострадает. Только если треснет – но не рассыпется.

Чтобы защитить помещение от назойливых солнечных лучей, советуем брать чердачные окна со встроенными жалюзи.

Окна на мансарде – ромбовидные, треугольные!

Конструктивно окна для чердака практически не отличаются от обычных фасадных, тот же каркас, тот же стеклопакет. Единственное, но отнюдь не маловажное различие, все же имеется – специальная система открывания. Обычное фасадное окно мало подходит для установки в крышу. Представьте себе картину: вы открываете створку установленного под наклоном окна, которая всей своей массой наваливается на вас – по меньшей мере, ушиб гарантирован. А если вдруг это сделает ребенок?

Поэтому лучше всего заказать окна, которые были разработаны для установки в крышу – они отлично вписываются по функционалу, дизайну и цвету наличников. Окна для крыши могут быть выполнены в традиционной прямоугольной форме, но вы можете выбрать для своей мансарды круглые, ромбовидные или треугольные окна: чем необычнее форма рам, тем привлекательнее смотрится крыша.

Преимущества чердачных окон:

специальная конструкция и подходящие характеристики;
дополнительная теплоизоляция, обеспечивающая экономию тепла до сорока процентов;
хорошая гидроизоляция, без которой не обойтись на крыше;
продуманная система открывания и закрывания;
рама и наличники под цвет кровельного покрытия.

Слуховые окна должны соответствовать общей архитектурной концепции загородного дома. Когда принимается решение о необходимости слухового окна на крыше; конструкция вносится в эскиз и чертеж, а затем в окончательный проект. Проектирование каркаса слухового окна и стропильной системы крыши дома проходит одновременно. Сложность проекта и параметры слухового проема во многом определяются выбранным кровельным материалом.

После того, как общий каркас будет готов, настанет очередь кровельного пирога. Чтобы он получился качественным, необходимо продумать грамотную тепло- и гидроизоляцию, подобрать финишный кровельный материал. Существуют нормативы СНиП к слуховым окнам; по отношению к частному строительству они носят скорее рекомендательный характер и предлагают наиболее рациональные приемы проектирования кровли:

Возможность обустройства. Вряд ли слуховому окну найдется место, если угол ската не превышает 35º. В таком случае рекомендуется ограничиться оконным проемом на фронтоне.

Сборка каркаса слухового окна

Особое внимание следует уделять стропилам под слуховыми окнами. Часто их делают такого же сечения, как и остальные стропила, однако нередко они несут нагрузку в 1,5 раз больше, чем промежуточные стропила.

Кроме повышенной нагрузки, оставляют без внимания и то, что разделка их концов под шип и отверстия креплений для стоек слухового окна в значительной степени ослабляют сечение стропил под этими окнами. Ослабленная стропильная нога больше прогибается, кровля получается неровной.

Слуховые окна устанавливаются в деревянный каркас, выступающий над склоном кровли. Каркасы поднимают в вертикальное положение в виде готовой целой стены или большей части стены, затем скрепляют одну с другой и укрепляют на своих местах.

На столе циркулярной пилы собирают в готовом виде достаточное количество каркасных стоек (рис.6 поз.20) стеновых деталей слухового окна. Стойки переносят на рабочее основание всегда в количестве, необходимом для сборки одной стены.

В каркасах стен, в том числе и слухового окна, имеются три типа обвязки:

нижняя и верхняя обвязка (рис.6 поз.22),
а также обвязка, объединяющая стены (рис.6 поз.2) и укрепляющая конструкцию.

Доски или планки обвязки (рис.6 поз.2 и поз.22) всегда изготовляют из длинной древесины, так как стык ослабляет конструкцию.

При сочленении частей каркаса используют почти исключительно торцевые гвоздевые соединения. Об этом необходимо помнить, когда определяется порядок сборки.

Сборку каркаса слухового окна начинают с установки нижней обвязки (рис.6 поз.2) на основную линию стропил (рис.6 поз.1) крыши, указывающую внутренние края и край дальней стены таким образом, что будущий нижний край основной обвязки (рис.6 поз.22) идёт по той же линии.

Варианты устройства каркасов для слухового окна с односкатной и двухскатной крышей показаны на рис.6.

Когда стена слухового окна (рис.6 поз.20 и поз.22) поднимается в вертикальное положение вокруг этой линии, она попадает на правильное место. Нижняя обвязка (рис.6 поз.22) крепится точно по этому месту стропил (рис.6 поз.1) вспомогательными гвоздями наискось.

После того, как верхняя и нижняя обвязки (рис.6 поз.22) готовы, на них одновременно переносятся места установки стоек (рис.6 поз.20) и проёмов.

Тщательному изготовлению обвязок (рис.6 поз.22) и аккуратному переносу размеров стоек (рис.6 поз.20) следует уделить ОСОБОЕ ВНИМАНИЕ, так как от этого зависит успешное выполнение следующих этапов работы.

Этапы работ при строительстве деревянных стеновых каркасов слухового окна:

разметка стен по месту;
изготовление стеновых обвязок;
изготовление вентиляционных и оконных коробок;
сборка стенового каркаса;
обшивка стенового каркаса;
подъём стеновых каркасов в вертикальное положение и крепление стены разной высоты;
крепление балок крыши, стыкующихся со стенами;
пригонка и крепление вентиляционных решёток и оконных рам.

На месте оконного или дверного проёма доски нижней обвязки (рис.6 поз.22) продолжаются без их обрыва. Они отпиливаются только после того, как стены уже будут стоять в вертикальном положении и будут закреплены.

Читайте также:

Фьюзинг стекла в интерьере

Оконная рама слухового окна и жалюзийные вентиляционные решётки устанавливаются в оконную и жалюзийные коробки, закрепленные на стойках к стропилам и обрешетке деревянного каркаса, после выполнения обшивки каркаса досками и листовой сталью.

Чтобы избежать проникновения осадков между стенками слухового окна и крышей дома устраивают воротники из кровельной стали. Напуск штучного покрытия на покрытие по листовой кровельной стали должен быть не менее 150 мм.

Чтобы избежать проникновения осадков, между листами укладывают пеньковый жгут, пропитанный дёгтем, или ленту из пенополиуретана, пропитанную битумной мастикой. Выполняя эти работы, устраивают хорошую вентиляцию чердака, иначе на внутренней поверхности кровли конденсируется пар, вызывающий гниение древесины обрешётки и стропил.

Венчает слуховое окно конёк такой же формы, как и на всей крыше. Коньки и ребра крыш покрывают деталями заводского изготовления У-образной формы, ширина каждой из сторон которых составляет 200 мм.

Узел устройства конька крыши из шиферных коньковых деталей для слухового окна показан на рис

При применении коньковых упрощенных деталей (рис.8 поз.8) в асбестоцементных кровлях следует предусматривать заполнение впадин между волнами цементным раствором кл. ВЗ,5 (марки М-50) на длину 150 мм.

При отсутствии коньковых деталей заводского изготовления стыки коньков и рёбер перекрывают колпаками, изготавливаемыми из листовой стали. Покрытие производится по рубероиду.

Ход работ

После того, как вы определились в том, сколько окон вам нужно, а так же высчитали оптимальные размеры. Отобразите где они будут располагаться внутри чердака, отмечая на пару сантиметров больше по бокам будущего окна, а так же делая запас в 10-15 сантиметров сверху и снизу.

приобретаем необходимый, под вашу кровлю, оклад;вырезаем гидроизоляцию, естественно, с запасом, в данном случае не менее 200 мм;
демонтируем нужный участок кровли;убеждаемся, что стропильная система не мешает, если требуется, то удаляем лишнее;в нижней части от обрешётки в 8-10 см крепим монтажный брус толщиной 5 сантиметров;
фиксируем нижнюю часть изоляции к этому брусу;
верхняя часть изоляции фиксируется к верхней обрешётке;
боковые части изоляции выворачиваются наружу;
после этого производим монтаж рамы;

Найти универсального установщика мансардных окон ни так просто. Дело в том, что существует достаточно большое разнообразие конструкций рам чердачных окон – Велюкс, Fakro, Roto. Они хоть и похожи между собой в плане установки, тем не менее, есть некоторые детали, которые отличаются, и лучше заранее знать обо всех этих нюансах.

после установки рамы, можно приступать к установке кронштейнов. Нижние надо устанавливать намертво, в то время как верхние оставляем не затянутыми, за счёт них будет производится регулировка в дальнейшем;

В инструкцию по установке чердачного окна входит и обязательная предварительная подготовка – освобождение кровли, что хорошо видно на фото

к верхней части рамы закрепляем теплоизоляцию;
снизу теплоизоляция закрепляется к монтажному брусу, после этого рама вставляется в проем;вешаем створку, при помощи верхних кронштейнов регулируем её до ровной плотности прилегания;
после регулировки можно полностью затягивать все кронштейны;
дальше нужно закрепить боковые части гидроизоляции к раме;в боковые проёмы крыши вставляем утеплитель;
сверху монтируем дренажный желоб (тут есть некоторые различия в зависимости от типа и модели окон);
во избежании протечек «разворачиваем» вокруг окна фартук, монтируем его к раме, монтажному брусу, стропилам и верхней обрешетке, края засовываем под обрешетку;
сверху фартук должен заходить под желоб.

Изоляция – важнейший фактор успешной установки, от неё во многом зависит цена установки на будущее

Не рекомендуется для лучшей герметизации применять монтажную пену. В этом случае нужны специальные герметики.

Внутренние откосы нужно устанавливать строго по правилу: нижний – вертикально, верхний – горизонтально, такое расположение обеспечит нормальную циркуляцию согретого радиатором воздуха.

Устройство слухового окошка

Стропила, к которым будет примыкать каркас вашего дормера, должны быть усилены дополнительными стропилами. Под проем окошка обрезаются промежуточные стропила и подбиваются сверху и снизу лобовыми балками 120х150 мм. К нижней балке крепятся опорные стойки проема, соединенные верхней перемычкой. Прогонами 80х120 мм связывается проем и стропила. Коньковый брус 60х100 мм крепится к верхней лобовой балке и соединяется с обоими прогонами стропилами из такого же бруса. Плоскость образовавшихся стен между прогонами и опорными стропилами крыши зашиваем тем же брусом 120х120 мм, что и опорные стойки оконного проема. Теперь каркас готов к наружной и внутренней обшивке, утеплению и гидроизоляции. Особенности монтажа слухового окна https://www.youtube.com/watch?v=rT1WdM6bw1IПопулярный оконный проем треугольной формы не имеет стен. Их роль выполняют крутые скаты под углом от 60 до 70 градусов, которые, кстати, очень сильно затеняют мансардное помещение. Каркас для такого треугольного окна на кровле можно и нужно сделать из конька и стропильной части. Нижнее основание такой люкарны и место крепления конька образуют треугольник, который отбивается мелованным шнуром. По этой разметке подготавливаются конек, стропила с перемычкой и ендовная доска. Это и есть каркас треугольного окошка. В месте его примыкания к крыше устанавливается разжелобок.

Если помнить о том, что люкарна — это маленький домик, то его устройство должно быть тщательно продумано и рассчитано. Сделать слуховое окно на крыше — не очень простое, но и не самое сложное дело. Единство крыши дома, каркаса мансардного окна и внешнего оформления — залог успешного воплощения идеи.

Как сделать слуховое окно – практические навыки мастера чердака

Оконный проем на крыше служит источником света для чердака и мансарды. Кроме того этот элемент повышает эстетическую привлекательность строения. Окна на чердаке, другое название – слуховые окна, могут быть оформлены в разных стилях и иметь различную конструкцию.

Разновидности чердачных окон

Другое название слухового окна – мансардное окно. Независимо от этого оно должно соответствовать требованиям самого высокого уровня. Важна прочность конструкции и соответствие архитектурному стилю здания, а также возможность слуховых окон обеспечивать свет и вентиляцию в нужном количестве.

Слуховые окна являются неотъемлемым элементом строений уже долгое время. В зависимости от модных тенденций менялись их дизайн и строение.

Оконные проемы могут иметь несколько видов исполнения:

Окно, совмещенное с плоскостью крыши.
Слуховые окна, имеющие боковые стены, а также фронтонную стену помимо плоскости дома.
Окна с боковыми стенами и фронтоном, расположенным в плоскости строения.
Мансардные окна, не имеющие боковых стен, фронтон которых располагается в плоскости дома.

Последние три варианта имеют вертикальное остекление.

Проемы для окна на чердаке могут быть треугольной и трапециевидной формы, а также иметь форму арки с остеклением по всей вертикальной плоскости.

Конструкций, имеющие боковые стенки, подразделяются на следующие типы:

С односкатной кровлей.
С двускатной кровлей.
Вальмовые.
В виде лучковой или циркульной арки.
Плоские французские.

Чтобы слуховое окно вливалось в общий экстерьер, нужно правильно подойти к выбору типа конструкций и его расположение на крыше и относительно основных окон дома.

Составление проекта

Основными требованиями можно назвать следующее:

Устанавливать окна можно при уклоне ската основной крыши больше 35 градусов.
При расположении надстройки следует придерживаться установленного расстояния от наружных стен дома.
Минимальные параметры створок слухового окна составляют 60*80 см, следовательно, размер оконного проема на чердаке может быть не более 120*80 см.
При установке окон с вальмовой кровлей и четырехугольной формой следует помнить, что фасад такого окна не должен продолжать стену дома.

Согласно ГОСТ слуховые окна облицовывают разными материалами, включая медь, металл или черепицу. Конструкция окон может иметь собственную кровлю и водосточный желоб, но можно выполнять монтаж без этих элементов. Габаритные окна могут оснащаться балконом, который делает крышу более привлекательной. Окна-люкарны – это название окна на чердаке с боковыми стенками и фасадом, застекленным по всей площади.

Окна треугольной формы на чердаке двускатной крыши

При самостоятельной установке окон на чердаке, следует отдавать предпочтение проемам в виде треугольника, имеющим крутые кровельные скаты. Популярность такой конструкции обусловлена следующим: фронтон окна не имеет заглубления в крышу, он располагается на одной линии с несущей стеной. При этом расположение проема слухового окна и окон дома должно сочетаться. Это поможет сохранить архитектурные особенности строения.

Уклон кровельных скатов треугольных окон составляет около 60-70 градусов, поэтому полезная площадь мансарды не изменяется. Оконные проемы на крыше, имеющие треугольную форму, делают эстетически привлекательным внешний вид крыши и позволяют более эффективно и оригинально сделать планировку мансарды или чердачного помещения.

При установке треугольных слуховых окон следует помнить, что их кровля примыкает к общей кровле. Следовательно, отсутствует необходимость выполнения гидроизоляции мест соединения боковых стен с крышей. Это делает проще и быстрее процесс герметизации, а также облицовку двухскатной крыши со слуховыми окнами.

Сборка основной части – как сделать правильно

Сборка каркаса окна на чердаке начинается только после возведения фронтонов и стропильной системы основной крыши. При этом между стропилами рекомендуется оставить проем. Стропильная система слухового окна имеет некоторые отличия, в ней стропила по бокам конструкции усилены дополнительными элементами. Такая схема поможет каркасу выдерживать значительные нагрузки.

Фронтон окна, устроенного в крыше, должен иметь поддержку от боковых стен. Они устанавливаются под прямым углом к внешней стене, их высота составляет 1,5 метра. Каркас боковых стен должен упираться на потолочные балки.

Боковые стенки чердачного окна устанавливаются после монтажа основной стропильной системы. Далее выполняют привязку горизонтальных перекладин и стоек фронтонного каркаса окна.

После этого решение задачи, как сделать слуховое окно на крыше, заключается в выполнении таких действий:

Стропила, которые прилегают к стенам, подпиливают и выравнивают по обшивке стены.
Между усиленными стропилами устанавливают перемычки, крепление которых выполняют металлическими накладными кронштейнами. На этом этапе запрещено делать врубки или врезки, так как это снижает несущую способность стропильной системы.
Проверяют вертикальность фронтона слухового окна.
Устанавливают конек и вновь проверяют расположение фронтонного каркаса.
В соответствии с шаблоном вырезают стропильные ноги мансардного окна и фиксируют их на коньке и на нижней балке конструкции.
Обшивая фронтон слухового окна в мансардной крыше, нужно обратить внимание на тот факт, что обшивка должна совпадать с обшивкой стены.
При изготовлении укороченных стропил можно применить универсальный шаблон. Это поможет сократить временные затраты на работу.

Ендова у слухового окна

Окно на крыше может быть устроено по принципу многощипцовой кровли, но с некоторыми различиями в технологии монтажа. Разный уклон скатов треугольного окна и многощипцовой крыши требует нестандартного решения проблемы, поэтому скаты окна и крыши соединяются нестандартными разжелобками.

Конструкция слухового окна на крыше в этом случае предполагает использование накосных стропил, они служат опорой для укороченных стропильных ног. При монтаже окна такого типа необходим правильный расчет длины и сечения ендовы, а также углов соединения боковых стен с коньковым брусом. На каждый проем устанавливается по два разжелобка.

Правила монтажа нижней части чердачного окна

Окно на чердаке в своей нижней части имеет особенности установки, на это следует обратить особое внимание. Внутренняя часть крыши должна скрываться в нижней части чердачного окна так, чтобы ее не было видно изнутри. Решить проблему можно с помощью особенной установки разжелобков.

Балку разжелобка монтируют непосредственно на кровельный материал общей крыши. Она выступает в качестве опоры для стропил двускатного каркаса чердачного окна. На каркас приколачивают обрешетку из влагостойкой фанеры, на которую непосредственно крепят кровельный материал. Обшивают мансардные окна, двигаясь в направлении от конькового бруса к нижней части конструкции. А вот финишное покрытие крепят в обратном направлении, снизу вверх.

Приняв решение самостоятельного монтажа оконных проемов на крыше, необходимо тщательно изучить все тонкости этого процесса. При обустройстве слуховых окон сложной конструкции или оригинальной формы лучше всего обратиться за помощью и консультацией к профессиональным мастерам.

Окна в крыше – конструкция, чертеж

Разновидности окон и их особенности
Чердачные
Слуховые
Мансардные
Зенитные
Окно – люк для выхода на кровлю
Проектирование окон для крыши
Дизайн и размеры
Конструкция и чертеж. Особенности проектирования
Каркас для окна и остекление
Технология монтажа окон на крыше
Рекомендации по обустройству окон

Обустраивая мансардное или чердачное помещение, владельцы частных домов пытаются подчеркнуть презентабельность своей постройки и сделать ее комфортабельной. Для этого они устанавливают слуховое окно на крыше, что обеспечивает хорошую циркуляцию воздуха, поднимает освещенность и визуально расширяет пространство.

Разновидности окон и их особенности

Чтобы разобраться, какие бывают окна в крыше, необходимо изучить их устройство и назначение.

Если изделие устанавливается вертикальным образом, зависит от стропильной системы слухового окна и предназначается для вентиляции и наполнения комнаты светом, это слуховая модель. Первые подобные конструкции были представлены еще в начале XIX в. Монтаж мансардных окон осуществляется под наклоном, из-за чего в комнату попадает больше света. Появились эти варианты после Второй мировой войны.

Чтобы найти оптимальную оконную конструкцию, необходимо учесть архитектуру и возраст постройки. Если она старая и менять что-то не рекомендуется, лучше соорудить слуховое окно своими руками или купить готовый комплект. При этом мансардные модели считаются особо популярными и используются для обустройства жилой площади под чердаком.

Чердачные

Простым и доступным вариантом является классическое чердачное окно в щипцовых стенах. Но он допускается лишь при наличии односкатной или двухскатной кровельной конструкции. Если количество граней начинается с 3 и больше или ее архитектурное исполнение достаточно сложное, понадобится найти более усовершенствованную модель. Да и 1 оконный проем не сможет обеспечить жилой чердак хорошим освещением.

Слуховые

Слуховое окно делает внешний вид постройки стильным и сдержанным. К тому же оно обеспечивает свободный доступ к крыше для ремонтных работ или осмотра. На рынке доступны раздвижные, захлопывающие и панорамные виды слуховых окон. В зависимости от формы их разделяют на такие группы:

Круглые. Представляют собой новое направление в дизайне, поэтому не пользуются широкой распространенностью. Из-за характерной формы строители называют такие конструкции «лягушачьим ртом».
Треугольные. Вариант считается достаточно популярным и устанавливается во многих загородных домах или коттеджах. Вместо боковых стенок здесь используются скаты кровельного окошка. Преимуществом этого типа окон является минимальное количество гидроизоляционных работ, но они не пропускают много света, поэтому при постоянной эксплуатации мансардной части здания понадобится установить осветительные приборы.
Прямоугольные. Внешне напоминают стандартный тип окон, поэтому являются самым распространенным вариантом.
«Зенитный фонарь». Подобная конструкция обладает массой достоинств. Во-первых, это отсутствие большой нагрузки на кровельный пирог, а во-вторых – хорошая светопроницаемость. При составлении чертежей специалисту нужно учитывать размеры мансарды.

Основной задачей слуховых окон является обеспечение циркуляции воздуха в чердачном пространстве. Если не установить их, это приведет к следующим проблемам:

Даже при наличии дорогой и качественной теплоизоляции прогретый воздух будет быстро остывать и превращаться в конденсат. Отсутствие канала вентиляции станет причиной образования грибка и сырости в чердачном пространстве.
При плохой освещенности в мансардном помещении появится плесень и опасные насекомые.
Важность слуховой конструкции оправдывается и базовыми физическими законами. Поскольку кровельный пирог является наиболее уязвимой частью помещения, при сильных рывках ветра будут происходить такие явления: из-за отсутствия стеклопакета интенсивный ветер начнет приподнимать кровлю.

В зависимости от конструкции бывают односкатные и двускатные окна на крыше мансарды. Первый вариант характеризуется наклоном в 15° и простотой изготовления. Однако его нужно дополнительно защищать от осадков. Во втором случае изделия более практичны. Обустраивая окна в потолке, следует использовать те материалы, которые грамотно вписываются в экстерьер и интерьер.

Интересуясь, можно ли установить стеклопакет после монтажа кровли, достаточно прогуляться по коттеджному городку и посмотреть на внешний вид чердачных окошек. В одних постройках оно выступает из крыши с окнами, а в других – «утоплено» внутрь. В зависимости от проекта можно использовать 2 решения, только выступающие модели должны предусматриваться еще на этапе проектирования, а «утопленные» с легкостью устанавливаются после обустройства крыши.

Независимо от выбранного типа окон, необходимо убедиться, что они надежно защищены от негативных воздействий снега, града, ультрафиолетовых лучей и ливней. Также важно проверить:

Соблюдены ли размеры оконного проема и самого стеклопакета.
Обладает ли нужной степенью жесткости рама.

При самостоятельном монтаже не стоит закрывать места стыков строительной пеной. Для этой цели нужно применять специальные средства.

Мансардные

Современные мансардные окна для крыши – это не просто средство для улучшения освещения и защиты жилого пространства под чердаком от негативных факторов, но и стильное декоративное дополнение, улучшающее внешний вид дома.

Из-за сложных условий эксплуатации к таким конструкциям предъявляют высокие требования. Они должны не просто наполнять здание светом, но и обеспечивать хорошую тепло- и гидроизоляцию, удобно открываться и закрываться. При выборе оптимального варианта стоит останавливаться на продукции проверенных фирм и не экономить.

Раму окна изготовляют из прочных пород дерева или ПФХ-профиля. Чтобы улучшить герметичность стыков, между рамой и створкой фиксируют 1-3 уплотнительных контура. Деревянные элементы дополнительно защищаются алюминиевыми накладками, а однокамерный стеклопакет заполняют инертным газом. Внешне стекло обладает повышенной прочностью, а более дорогие модели еще и оснащаются антивандальным триплексом. Внутренний стеклопакет является энергосберегающим.

В отличие от классических окон, мансардные варианты характеризуются другим способом открывания. Вращение створки обусловлено специальными фрикционными петлями, которые находятся в центре проема. За счет такой конфигурации влага никогда не собирается на окне и стекает за его пределы.

Мансардные окна в кровле, независимо от их внешнего вида или стоимости, обладают похожим устройством. Но чтобы привлечь покупателей к своей продукции, ведущие бренды внедряют инновационные решения и технологии. В большинстве случаев они затрагивают систему открытия.

Зенитные

По-особому стильно смотрится зенитное чердачное окно в архитектуре. Помимо стильного дизайна, эти конструкции наполняют помещение светом и обладают массой эксплуатационных преимуществ.

Для изготовления подобной продукции используется высокопрочный пластик с остекленной рамой и защитным коробом. Наружный стеклопакет демонстрирует повышенную устойчивость к нагрузкам или атмосферным осадкам, т.к. стекло тщательно закаливается.

Передовые модели отличаются выпуклой формой, поэтому они меньше засоряются и не накапливают снег в зимний период.

Недостатком зенитных окон является повышенная стоимость, но если оценить их эксплуатационные свойства, подобные затраты будут оправданы. В зависимости от конструкции окна бывают как глухими, так и открывающимися.

Окно – люк для выхода на кровлю

Выбирая окно с выходом на кровлю, нужно убедиться, что оно соответствует архитектурному стилю дома. Многие владельцы коттеджей выбирают наклонные окна, которые совмещают функции простых конструкций, но еще и обеспечивают доступ на крышу. Для открытия створок понадобится нажать на ручку, и люк откроется автоматически. Угол наклона таких изделий составляет от 15 до 55°.
К ключевым характеристикам конструкции относят:

Широкий угол открытия – до 70°.
Наличие комбинированной системы вентиляции.
Ламинированное покрытие на внутреннем стекле.
Наличие закаленной поверхности с самоочищающимся слоем снаружи.
Широкий выбор размеров.

Классическое окно-люк используется для технологического осмотра кровли. Оно отличается разными способами открытия и оборудовано створкой для проветривания. Монтаж выполняется с уклоном в 20-65°.

Проектирование окон для крыши

Поскольку ветровое окно должно быть надежным, долговечным и устойчивым к разным нагрузкам, к вопросу его монтажа нужно подходить с особой ответственностью. Владельцу коттеджа следует грамотно составить проект оконной конструкции, чтобы она гармонично вписывалась в экстерьер и обеспечивала нужную защиту от негативных воздействий.

Дизайн и размеры

Мансардное помещение обладает большой площадью, поэтому оно должно получать максимальное количество света. Размер оконных проемов выбирается с учетом соотношения площади пола и комнаты. Стандартным показателем является 1:10, но для детской, гостиной или студии эту пропорцию можно увеличить до 1:8.

Ширина конструкции выбирается с учетом устройства стропильной системы. Высота должна составлять около 90-120 см, а для верхней – около 200-220 см.

В выборе дизайна окна особых ограничений нет. Главное, чтобы он соответствовал общей концепции стиля дома.

Конструкция и чертеж. Особенности проектирования

Окно на чердаке является важным элементом системы вентиляции, которое защищает пространство под кровлей от застойных явлений, грибка и плесени. А если в этой части дома находится жилое помещение, то оконный проем в чердачной крыше еще и наполняет его светом днем.

Устанавливая слуховое окно на крыше, конструкцию и чертеж нужно предусмотреть заранее. От правильного проектирования зависит комфорт и надежность всей системы.

Строгие нормы и правила при составлении чертежей отсутствуют, но важно придерживаться архитектурной стилистики, учитывать специфику материала изготовления и размеры. Также важно обращать внимание на функциональную и эстетическую стороны кровли.

Чтобы проект был составлен правильно, понадобится учесть следующие требования:

Монтаж оконной конструкции разрешен в тех случаях, если угол наклона крыши составляет не меньше 35°.
Любые декоративные элементы и прочие надстройки должны устанавливаться на заданном расстоянии от наружных стен.
Минимальная величина створок равна 0,6х0,8 м.
Нельзя выполнять монтаж оконного проема с вальмовыми или четырехугольными крышами в помещениях, где фасад выполняет роль продолжения стен.

От грамотного проектирования зависит не только функциональность окон, но и внешний вид помещения.

Каркас для окна и остекление

Перед монтажом основы для оконной конструкции производится установка каркаса. На этом этапе понадобится возвести фронтоны и закрепить стропила, руководствуясь следующим принципом: стропильные «ноги», представляющие обрамление проема, должны дополнительно укрепляться, т.к. на них будет воздействовать повышенная нагрузка. Пошаговая последовательность действий выглядит так:

Концы «ног» нужно обрезать вровень с наружной стеной до оптимальной длины.
Дальше следует установить балки-перемычки.
Размер проема определяется с учетом вертикали фронтонного каркаса.
На проемах монтируются стропила.
Обшивку фронтона выполняют вровень с обшивкой стен. Для этой цели используют водостойкую фанеру или другой материал с хорошими водоотталкивающими свойствами.

Технология монтажа окон на крыше

Устанавливать потолочные окна нужно с особой ответственностью. Сам процесс имеет сходство с установкой многощипцовой крыши, но здесь присутствуют свои нюансы.

Обустраивая световое окно на мансарде, важно понимать, что треугольное изделие обладает углом наклона в 64°, а угол наклона крыши равен 40°. Из-за этой особенности у строителей возникают проблемы при соединении плоскостей, а разжелобки обретают нестандартную форму.

Для верхней конструкции нужно обустраивать специфическую основу, которая состоит из стропил. Чтобы монтаж был эффективным, нужно ознакомиться с размерами разжелобковых стропильных балок.

Установив верхнюю часть, необходимо переходить к нижней. На этом этапе в верхней части обшивки закрепляется балка, которая будет выполнять роль опоры. Работы выполняются по аналогичному алгоритму. Места стыков и соединений заделывают специальным герметическим составом. Когда они высохнут, их нужно удалить, предварительно закрыв фурнитуру. Дальше нужно снять защитную пленку со стеклопакета.

В завершении понадобится провести обшивочные мероприятия и закрепить финишный слой кровли.

Электроемкость. Конденсаторы

Что такое электроемкость проводников

Если у нас есть два проводника, изолированных друг от друга, которым мы сообщаем некоторые заряды (обозначим их соответственно q 1 и q 2 ), то между ними возникнет определенная разность потенциалов. Ее величина будет зависеть от формы проводников, а также от исходных величин зарядов. Обозначим такую разность Δ φ . Если мы говорим о разности, возникающей в электрическом поле между двумя точками, то ее обычно обозначают U .

В рамках темы данной статьи нам больше всего интересна такая разность потенциалов между проводниками, когда их заряды противоположны по знаку, но равны друг другу по модулю. В таком случае мы можем ввести новое понятие – электрическая емкость (электроемкость).

Электрической емкостью системы, состоящей из двух проводников, называется отношение заряда одного проводника ( q ) к разности потенциалов между этими двумя проводниками.

В виде формулы это записывается так: C = q ∆ φ = q U .

Для измерения электрической емкости применяется единица, называемая фарад. Она обозначается буквой Ф .

Конфигурации и размеры проводников, а также свойства диэлектрика определяют величину электроемкости заданной системы. Наибольший интерес для нас представляют проводники особой формы, называемые конденсаторами.

Конденсатор – это проводник, конфигурация которого позволяет локализовать (сосредотачивать) электрическое поле в одной выделенной части пространства. Проводники, составляющие конденсатор, называются обкладками.

Если мы возьмем две плоские пластины из проводящего материала, расположим их на небольшом расстоянии друг от друга и проложим между ними слой диэлектрика, то мы получим простейший конденсатор, называемый плоским. При его работе электрическое поле будет располагаться преимущественно в промежутке между пластинами, но небольшая часть этого поля будет рассеиваться вокруг них.

Часть электрического поля вблизи конденсатора называется полем рассеяния.

Иногда в задачах мы можем не учитывать его и работать только с той частью электрического поля, которое расположено между обкладками. Однако пренебрегать полем рассеяния допустимо далеко не всегда, поскольку это может привести к ошибочным расчетам из-за нарушения потенциального характера электрического поля.

Рисунок 1 . 6 . 1 . Электрическое поле в плоском конденсаторе.

Рисунок 1 . 6 . 2 . Электрическое поле конденсатора без учета поля рассеяния, не обладающее потенциальностью.

Модуль напряженности электрического поля, которое создает каждая обкладка в плоском конденсаторе, выражается соотношением следующего вида:

Исходя из принципа суперпозиции, можно утверждать, что напряженность E → поля, которое создают обе пластины конденсатора, будет равна сумме напряженностей E + → и E – → полей каждой пластины, то есть E → = E + → + E – → .

Читайте также:

Современные жалюзи и шторы на кухню

Векторы напряженностей обеих пластин во внутренней части конденсатора будут параллельны друг другу. Значит, мы можем выразить модуль напряженности их суммарного поля в виде формулы E = 2 E 1 = σ ε 0 .

Как рассчитать электроемкость конденсатора

Вне пластин векторы напряженности будут направлены в противоположные друг от друга стороны, значит, E будет равно нулю. Если мы обозначим заряд каждой обкладки как q , а ее площадь как S , то соотношение q S даст нам представление о поверхностной плотности. Умножив E на расстояние между обкладками ( d ) , мы получим разность потенциалов между пластинами в однородном электрическом поле. Теперь возьмем оба этих соотношения и выведем из них формулу, по которой может быть рассчитана электрическая емкость конденсатора.

C = q ∆ φ = σ · S E · d = ε 0 S d .

Электрическая емкость плоского конденсатора – величина, обратно пропорциональная расстоянию между обкладками и прямо пропорциональная их площади.

Заполнение пространства между проводниками диэлектрическим материалом может увеличить электроемкость плоского конденсатора в число раз, кратное undefined.

Введем обозначение емкости в виде буквы С и запишем это в виде формулы:

Данная формула называется формулой электроемкости плоского конденсатора.

Конденсаторы бывают не только плоскими. Возможны и другие конфигурации, также обладающие специфическими свойствами.

Сферическим конденсатором называется система из 2 -х концентрических сфер, сделанных из проводящего материала, радиусы которых равны R 1 и R 2 соответственно.

Цилиндрическим конденсатором называется системы из двух проводников цилиндрической формы, длина которых равна L , а радиусы R 1 и R 2 .

Обозначим проницаемость диэлектрического материала как ε и запишем формулы, по которым можно найти электрическую емкость конденсаторов:

C = 4 πε 0 ε R 1 R 2 R 2 – R 1 (сферический конденсатор),
C = 2 π ε 0 ε L ln R 2 R 1 (цилиндрический конденсатор).

Как рассчитать электроемкость батареи конденсаторов

Если мы соединим несколько проводников между собой, то мы получим конструкцию, называемую батареей.

Способы соединения могут быть разными. Если соединение будет параллельным, то напряжение всех конденсаторов в системе будет одинаково: U 1 = U 2 = U , а заряды можно найти по формулам q 1 = С 1 U и q 2 = C 2 U . При таком соединении вся система может считаться одним конденсатором, электроемкость которого равна C , заряд – q = q 1 + q 2 , а напряжение – U . В виде формулы это выглядит так:

С = q 1 + q 2 U или C = C 1 + C 2

Если в батарее конденсаторов элементы соединены параллельно, то для нахождения общей электроемкости нам нужно сложить емкости ее отдельных элементов.

Рисунок 1 . 6 . 3 . Конденсаторы, соединенные параллельно. C = C 1 + C 2

Рисунок 1 . 6 . 4 . Конденсаторы, соединенные последовательно: 1 C = 1 C 1 + 1 C 2

Если же батарея состоит из двух последовательно соединенных конденсаторов, то заряды обоих будут одинаковы: q 1 = q 2 = q . Найти их напряжения можно так: U 1 = q C 1 и U 2 = q C 2 . Такую систему тоже можно считать одним конденсатором, заряд которого равен q , а напряжение U = U 1 + U 2 .

C = q U 1 + U 2 или 1 C = 1 C 1 + 1 C 2

Если конденсаторы в батарее соединены последовательно, то для нахождения общей электроемкости нам нужно сложить величины, обратные емкостям каждого из них.

Справедливость обеих формул, приведенных выше, не зависит от количества конденсаторов в батарее.

Рисунок 1 . 6 . 5 . Смоделированное электрическое поле плоского конденсатора.

Что такое электрическая емкость и в чем она измеряется

Определение

Для проводников электрической ёмкостью называется величина, которая характеризует способность тела накапливать электрический заряд. Это и есть её физический смысл. Обозначается латинской буквой C. Она равна отношению заряда к потенциалу, если это записать в виде формулы, то получается следующее:

C=q/Ф

Электроемкость любого предмета зависит от его формы и геометрических размеров. Если рассмотреть проводник в форме шара, в качестве примера, то формула для расчета её величины будет иметь вид:

Эта формула справедлива для уединенного проводника. Если расположить рядом два проводника и разделить их диэлектриком, тогда получится конденсатор. Об этом немного позже, сейчас давайте разберемся, в чем измеряется электроемкость.

Единица измерения электрической ёмкости — фарад. Если разложить её на составляющие согласно формуле то:

1 фарад =1 Кл/1 В

Исторически сложилось так, что размерность этой единицы выбрана не совсем верно. Дело в том, что на практике приходится работать с величинами электроемкости: мили-, микро-, нано- и пикофарад. Что равняется долям фарада, а именно:

1 мФ = 10^(-3) Ф

1 мкФ = 10^(-6) Ф

1 нФ = 10^(-9) Ф

1 пФ = 10^(-12) Ф

Конденсаторы

Конденсатор — это две пластины из проводящего материала, расположенные друг напротив друга, между которым находится слой диэлектрика. В заряженном состоянии обкладки имеют разные потенциалы: одна из них будет положительной, а вторая отрицательной. Электроемкость конденсатора зависит от величины заряда на его обкладках и разности потенциалов, напряжения между ними. Между пластинами возникает электростатическое поле, которое удерживает заряды на обкладках. Формула электрической емкости конденсатора в общем случае:

C=q/U

Если сказать простыми словами, то емкость конденсатора зависит от площади пластин и расстояния между ними, а также относительной диэлектрической проницаемости материала, расположенного между ними. Их различают по используемому диэлектрику:

керамические;
плёночные;
слюдяные;
металлобумажные;
электролитические;
танталовые и пр.

По форме обкладок:

плоские;
цилиндрические;
сферические и пр.

Так как формула площади фигуры зависит от её формы, то и формула ёмкости будет разной для каждого случая.

Для плоского конденсатора:

Для двух концентрических сфер с общим центром:

Для цилиндрического конденсатора:

Как и у других элементов электрической цепи и в этом случае есть два основных способа соединения конденсаторов: параллельное и последовательное.

От этого зависит итоговая электрическая емкость полученной цепи. Расчёты ёмкости нескольких конденсаторов напоминают расчёты сопротивления резисторов в разном включении, только формулы для способов соединения расположены наоборот, то есть:

При параллельном соединении общая электроемкость цепи является суммой емкостей каждого из элементов. Каждый следующий подключенный увеличивает итоговую емкость

Cобщ=C1+C2+C3

При последовательном подключении электроемкость цепи снижается, подобно снижение сопротивления в цепи параллельно включённых резисторов. То есть:

Cобщ=(1/С1)+ (1/С2)+ (1/С3)

Важно! В параллельной схеме соединения напряжения на обкладках каждого элемента одинаковы. Это используют для получения больших значений электроемкости. В последовательном включении двух элементов напряжения на обкладках каждого из конденсаторов составляют по половине общего напряжения. Для трёх – трети и так далее.

Аккумуляторы и электроемкость

Основными характеристиками аккумуляторных батарей является:

Номинальное напряжение.
Емкость.
Максимальный ток разряда.

В данном случае для определения количественной характеристики времени работы или, говоря простым языком, чтобы рассчитать, на какое время работы прибора хватит аккумулятора, используют величину ёмкости.

В аккумуляторных батареях для описания электрической ёмкости используют следующие размерности:

А*ч — ампер-часы для больших аккумуляторов, например автомобильных.
мА*ч — милиампер-часы, для аккумуляторов для носимых устройств, например смартфонов, квадрокопетров и электронных сигарет.
Вт*часы — ватт-часы.

Эти характеристики позволяют определить, сколько времени работы выдержит аккумулятор при конкретной нагрузке. Для определения электрическую емкость аккумулятора измеряют в кулонах (Кл). В свою очередь кулон равен количеству электричества, переданному аккумулятору при силе тока 1А за 1с. Тогда если перевести в часы, то при токе в 1А за 1 час передается 3600 Кл.

Одним из способов измерения емкости аккумулятора является его разряд заведомо известным током, при этом вы должны замерить время разряда. Допустим, если аккумулятор разрядился до минимального уровня напряжения за 10 часов током в 5А – значит его емкость 50 А*ч

Электроемкость – это важная величина в электронике и электротехнике. На практике конденсаторы применяются практически в каждой схеме электронного устройства. Например, в блоках питания – для сглаживания пульсаций, уменьшения влияния высоковольтных всплесков на силовые ключи. Во времязадающих цепях различных схем, а также в ШИМ-контроллерах для того, чтобы задать рабочую частоту. Аккумуляторы также применяются повсеместно. Вообще задачи накапливания энергии и сдвига фаз встречаются очень часто.

Более подробно изучить вопрос поможет предоставленное видео:

Кратко объяснение изложено в этом видео уроке:

Теперь вы знаете, что такое электрическая емкость, в каких единицах происходит ее измерение и от чего зависит данная величина. Надеемся, предоставленная информация была для вас полезной и понятной!

Материалы по теме:

Что такое электрическая ёмкость, в чём измеряется и от чего зависит

Электрическая ёмкость является одним из основных понятий электростатики. Этим термином называют способность накапливать электрический заряд. Можно говорить о ёмкости обособленного проводника, можно о ёмкости системы из двух или нескольких проводников. Физические процессы при этом происходят аналогичные.

Основные понятия, связанные с электроёмкостью

Если проводник получил заряд q, на нём возникает потенциал φ. Этот потенциал зависит от геометрии и окружающей среды – для различных проводников и условий один и тот же заряд вызовет различный потенциал. Но φ всегда пропорционален q:

Коэффициент С и называется электрической ёмкостью. Если речь идёт о системе из нескольких проводников (обычно двух), то при сообщении заряда одному проводнику (обкладке) возникает разность потенциалов или напряжение U:

Ёмкость можно определить, как отношение разности потенциалов к вызвавшему её заряду. Единицей измерения ёмкости в СИ служит Фарад (раньше говорили Фарада). 1 Ф = 1 В/1 Кл. Иными словами, ёмкостью в 1 фарад обладает система, в которой при сообщении заряда в 1 кулон возникает разность потенциалов в 1 вольт. 1 Фарад — это очень большое значение. На практике чаще всего употребляются дробные значения – пикофарад, нанофарад, микрофарад.

На практике такое соединение позволяет получить батарею, выдерживающую большее напряжение пробоя диэлектрика, чем у единичного элемента.

Расчет ёмкости конденсаторов

На практике в качестве элементов, обладающих нормированной электрической ёмкостью, чаще всего используются конденсаторы, состоящие из двух плоских проводников (обкладок), разделенных диэлектриком. Формула для расчета электрической ёмкости подобного конденсатора выглядит так:

С – ёмкость, Ф;
S – площадь обкладок, кв.м;
d – расстояние между обкладками, м;
ε – электрическая постоянная, константа, 8,854*10 −12 Ф/м;
ε –электрическая проницаемость диэлектрика, безразмерная величина.

Отсюда легко понять, что ёмкость прямо пропорциональна площади обкладок и обратно пропорциональна расстоянию между проводниками. Также на ёмкость влияет материал, которым разделяются обкладки.

Чтобы понять, как величины, определяющие ёмкость, влияют на способность конденсатора накапливать заряд, можно провести мысленный эксперимент по созданию конденсатора с максимально возможной ёмкостью.

Можно попробовать увеличить площадь обкладок. Это приведет к резкому росту габаритов и веса устройства. Для уменьшения размеров обкладки с разделяющим их диэлектриком сворачивают (в трубочку, плоский брикет и т.п.).
Другой путь – уменьшение расстояния между обкладками. Очень близко расположить проводники не всегда удаётся, так как слой диэлектрика должен выдерживать определенную разность потенциалов между обкладками. Чем меньше толщина, тем ниже электрическая прочность изоляционного промежутка. Если воспользоваться этим путем, настанет момент, когда практическое применение такого конденсатора станет бессмысленным – он сможет работать лишь при крайне низких напряжениях.
Увеличение электрической проницаемости диэлектрика. Этот путь зависит от развития технологий производства, существующих на текущий момент. Изолирующий материал должен иметь не только высокое значение проницаемости, но и хорошие диэлектрические свойства, а также сохранять свои параметры в необходимом частотном интервале (с ростом частоты, на которой работает конденсатор, характеристики диэлектрика снижаются).

В некоторых специализированных или исследовательских установках могут применяться сферические или цилиндрические конденсаторы.

Ёмкость сферического конденсатора может быть вычислена по формуле

где R – радиусы сфер, а π=3,14.

Для конденсатора цилиндрической конструкции ёмкость рассчитывается как:

l – высота цилиндров, а R1 и R2 – их радиусы.

Принципиально обе формулы не отличаются от формулы для плоского конденсатора. Ёмкость всегда определяется линейными размерами обкладок, расстоянием между ними и свойствами диэлектрика.

Последовательное и параллельное соединение конденсаторов

Конденсаторы можно соединять последовательно или параллельно, получая набор с новыми характеристиками.

Параллельное соединение

Если соединить конденсаторы параллельно, то общая ёмкость получившейся батареи равна сумме всех емкостей её составляющих. Если батарея состоит из одинаковых по конструкции конденсаторов, это можно рассматривать, как сложение площади всех пластин. При этом напряжение на каждом элементе батареи будет одинаковым, а заряды сложатся. Для трех параллельно соединенных конденсаторов:

Последовательное соединение

При последовательном соединении заряды каждой ёмкости будут одинаковыми:

Общее напряжение распределяется пропорционально емкостям конденсаторов:

Если все конденсаторы одинаковые, то на каждом падает равное напряжение. Общая ёмкость находится как:

Применение конденсаторов в технике

Логично применять конденсаторы в качестве накопителей электрической энергии. В этом качестве они не могут конкурировать с электрохимическими источниками (гальваническими батареями, конденсаторами) из-за небольшой запасаемой энергии и достаточно быстрого саморазряда из-за утечки заряда через диэлектрик. Но широко используется их способность накапливать энергию в течение длительного периода, а затем практически мгновенно отдавать её. Это свойство используется в лампах-вспышках для фотографии или в лампах для возбуждения лазеров.

Большое распространение конденсаторы получили в радиотехнике и электронике. Ёмкости применяются в составе резонансных цепей в качестве одного из частотозадающих элементов контуров (другим элементом служит индуктивность). Также используется способность конденсаторов не пропускать постоянный ток, не задерживая переменную составляющую. Такое применение распространено для разделения усилительных каскадов, чтобы исключить влияние режимов по постоянному току одного каскада на другой. Конденсаторы большой ёмкости используются в качестве сглаживающих фильтров в источниках питания. Также существует огромное количество других применений конденсаторов, где их свойства оказываются полезными.

Некоторые практические конструкции конденсаторов

На практике применяют различные конструкции плоских конденсаторов. Исполнение прибора определяет его характеристики и область применения.

Конденсатор переменной ёмкости

Распространенный тип конденсаторов переменной ёмкости (КПЕ) состоит из блока подвижных и неподвижных пластин, разделенных воздухом или твердым изолятором. Подвижные пластины поворачиваются вокруг оси, увеличивая или уменьшая площадь перекрывания. При выведении подвижного блока межэлектродный зазор остается неизменным, но среднее расстояние между пластинами также увеличивается. Также неизменным остается диэлектрическая проницаемость изолятора. Ёмкость регулируется за счёт изменения площади обкладок и среднего расстояния между ними.

Оксидный конденсатор

Раньше такой конденсатор назывался электролитическим. Он состоит из двух полосок фольги, разделенных бумажным диэлектриком, пропитанным электролитом. Первая полоска служит одной обкладкой, второй обкладкой служит электролит. Диэлектриком является тонкий слой оксида на одной из металлических полос, а вторая полоса служит токосъёмом.

За счет того, что слой оксида очень тонкий, а электролит вплотную прилегает к нему, стало возможным получить достаточно большие ёмкости при умеренных размерах. Платой за это стало низкое рабочее напряжение – слой оксида не обладает высокой электрической прочностью. При увеличении рабочего напряжения приходится значительно увеличивать габариты конденсатора.

Другая проблема – оксид имеет одностороннюю проводимость, поэтому такие ёмкости применяют только в цепях постоянного тока с соблюдением полярности.

Ионистор

Как показано выше, традиционные методы увеличения ёмкости конденсаторов имеют естественные ограничения. Поэтому настоящим прорывом стало создание ионисторов.

Хотя этот прибор считают промежуточным звеном между конденсатором и аккумулятором, по сути своей это все же конденсатор.

Расстояние между обкладками радикально сокращено благодаря использованию двойного электрического слоя. Обкладками служат слои ионов, имеющих противоположный заряд. Резко повысить площадь обкладок стало возможным благодаря вспененным пористым материалам. В итоге удаётся получить суперконденсаторы ёмкостью до сотен фарад. Врожденная болезнь таких устройств – низкое рабочее напряжение (обычно в пределах 10 вольт).

Развитие техники не стоит на месте – лампы из многих областей вытеснены биполярными транзисторами, их, в свою очередь, замещают униполярные триоды. От индуктивностей при разработке схем стараются избавиться везде, где только возможно. А конденсаторы своих позиций не сдают уже второе столетие, их конструкция принципиально не изменилась со дня изобретения лейденской банки, и перспектив завершения их карьеры не наблюдается.