Почему небоскребы строят из стекла. Дома стеклянные: современные решения для фасадов зданий
Времена, когда все жили в однотипных домах и работали в однотипных зданиях, уже остались позади. Современный человек стремится к уюту, комфорту и стилю. И касается это не только внешнего вида человека, но и жилища, и даже места работы.
Если внимательней присмотреться к новым зданиям, то можно заметить, что все чаще архитекторы стали прибегать к остеклению фасадов зданий, создавая удивительные и оригинальные проекты. К тому же остеклить можно как всю стену, так и ее часть, включая лоджии и балконы. И пусть такая тенденция стала набирать обороты не очень давно, но уже многие успели оценить ее качество и уникальные особенности.
Согласитесь, что любое стеклянное сооружение выглядит гораздо привлекательней и приятней, нежели простая бетонная коробка. И уже неважно, что перед нами: высокие производственные здания, многоэтажные жилые дома или небольшие частные усадьбы – все они смотрятся очень легко и воздушно. А такое необычное решение позволяет дизайнеру полностью реализоваться в оформлении проекта.
Однако следует помнить, что как бы модно не смотрелись стеклянные здания, в первую очередь они должны быть комфортными и уютными. Поэтому очень важно правильно выбрать вид и тип остекления.
Виды фасадного остекления
Выделяют два вида систем фасадного остекления: холодное и теплое. Их отличие заключается в разном сопротивлении теплопередаче. То есть стекло либо сохраняет тепло внутри здания, либо нет.
Существует два вида фасадов: с холодным и тёплым остеклением
Холодное
Фасады с холодным остеклением не позволят чувствовать себя в помещении комфортно и уютно в холодное время года. Об этом свидетельствуют основные отличительные характеристики систем: небольшое количество утеплителей в профилях или наличие всего одного стеклопакета.
Чаще всего такие конструкции используются для защиты зданий от осадков и ветра либо для придания им привлекательного внешнего вида, создавая фасады любого стиля и формы. Такая конструкция в конечном итоге будет внешне выглядеть законченно и лаконично.
Однако не следует думать, что зимой внутри таких зданий будет царствовать мороз. Нет. Разница между температурами снаружи и внутри может доходить до 35-36 градусов. Например, при -22 о С за окном в помещении будет +14 о С. Поэтому холодное остекление не только красиво, но и практично.
Холодное остекление чаще используется при строительстве нежилых зданий
Теплое
Для фасадов с теплым остеклением характерно наличие нескольких стеклопакетов и не менее 2-х уплотнительных контуров. Поэтому оно массивнее холодного в 2-3 раза и имеет более прочное стекло.
Как правило, профили фасадов теплым остеклением шире холодных и могут достигать 1 метра и более. При этом в конструкциях из алюминия используется специальный вставной механизм, позволяющий сохранять тепло внутри помещения. Поэтому теплое остекление хорошо подходит для жилых зданий, развлекательных учреждений и офисов.
Тёплое остекление предусматриваем наличие нескольких стеклопакетов и утеплительных контуров
Типы фасадов из стекла
Остекление фасадов позволяет заполнять стеклом большие проемы зданий или облицовывать непосредственно фасады. Чаще всего для этого используются стеклопакеты, которые крепятся к рамам либо к другим несущим конструкциям. Отсюда выделяют два типа остекления: рамное и безрамное. К первому типу относят стоечно-ригельные, структурные, полуструктурные и модульные системы, ко второму – спайдерные и вантовые. Чем они отличаются? И в что в них такое особенное?
Стоечно-ригельная система применяется при возведении как коттеджей, так и высотных зданий
Это самая распространенная система остекления фасадов, которая характеризуется практичностью и надежностью. Большое разнообразие профилей и возможностей их крепления разрешает устанавливать такие системы повсеместно, начиная от коттеджей и заканчивая высокими административными сооружениями. При этом фасады зданий имеют привлекательный внешний вид с высокой светопроницаемостью и термоизоляцией. Подробные технические характеристики стоечно-ригельной системы остекления по теплосбережению, звукоизоляции и пр. можно посмотреть по ссылке .
Основами стоечно-ригельной системы являются вертикальные стойки и горизонтальные балки. Они образуют рамы, которые в дальнейшем заполняются стеклопакетами. Крепление в системах производится с внутренней стороны здания, создавая эффект невесомости и воздушности сооружений. Возможность по-разному соединять алюминиевые профили позволяет придавать конструкциям уникальные формы и виды.
Модульная система
Выполнять монтаж модульной системы можно без строительных лесов
Эта система считается вариантом стоечно-ригельной, отличаясь особым подходом в проектировании профилей и их установке. Что и выделяет ее в отдельный тип. Состоит модульная система все из тех же стоек и балок, отличаясь лишь этапами работы. Это позволяет значительно экономить время при установке блоков или модулей, спроектированных из нескольких витражей сразу.
Уже готовые блоки легко закрепляются внутри здания без использования строительных лесов. После чего на месте стыков стекол производится их полная герметизация и уплотнение. Что позволяет экономить в два раза больше времени при монтаже и установке. Такой тип остекления фасадов идеален для высотных сооружений, когда невозможно установить строительные леса. Однако применение модульной системы возможно и на малых объектах.
Основными преимуществами данного типа, помимо экономии времени, являются надежность, практичность и эффективность.
Структурная система
Сложное крепление системы устроено таким образом, что стыков практически не видно с внешней стороны здания
Этот тип также выделяется как вариант стоечно-ригельного остекления. Однако отличается он особой визуальной целостностью с внешней стороны фасада. Потому что стеклопакеты крепятся с внутренней стороны витража с помощью сложного крепления. При этом они совершенно не выступают снаружи фасада, что вместе с герметиком на стыках и создает эффект сплошного остекления.
Использовать структурную систему можно не выше 30-го этажа. Поэтому сегодня сплошные стеклянные витражи используются в офисных, административных и торгово-развлекательных зданиях.
Полуструктурная система
При монтаже полуструктурной системы применяются специальные прижимные элементы
И эта система относится к варианту классической стоечно-ригельной. Отличается она использованием более тонких рам, к которым крепятся стеклопакеты черными прижимами. Элементы крепления выступают наружу всего на 4 мм, создавая эффект целостности остекления здания. Такая имитация под структурную систему полностью оправдывает название самой системы.
Спайдерная система
Для производства несущих конструкций спайдерной системы используется углеродистая сталь, это позволяет делать рамы различных конфигураций
Это система безрамного типа, в которой крепление стекол происходит с помощью элементов, внешне напоминающих пауков. Отсюда их название – «спайдеры». Крепятся они непосредственно к стене сооружения либо к несущей конструкции. При этом все щели между стеклами заполняются специальным раствором из силикона. Для изготовления несущей конструкции используется среднеуглеродистая сталь. Поэтому рамы могут быть как прямыми, так и в форме арки или купола.
Спайдерная система является холодным видом остекления. При этом она отличается особой легкостью конструкции, привлекательным внешним видом, создающим эффект целостности. А благодаря полному отсутствию рам, внутрь зданий проникает много света.
Вантовая система считается самой сложной в проектировании и монтаже
Данная система считается вариантом спайдерной. Она имеет похожее крепление, основным отличием которого является каркас, представляющий собой натяжную конструкцию. Здесь вместо стали выступают натяжные тросы. Проектировать вантовую систему достаточно сложно. Ведь каркас должен выдерживать стеклопакет и различные дополнительные нагрузки на него. Чем и объясняется ее нечастое использование при остеклении зданий.
Преимущества фасадов из стекла
Конечно, на первый взгляд стеклянные фасады кажутся хрупкими и ненадежными. Однако это неправильное представление. И убедиться в этом позволят преимущества таких фасадов.
- Привлекательный внешний вид. Алюминиевые рамы позволяют конструкции достичь особой прозрачности и легкости. Благодаря чему, внутри помещений всегда светло и просторно, а внешне здание смотрится стильно и современно.
- Надежность и практичность. Конструкции устойчивы к внешним воздействиям: не покрываются грибком или плесенью, не подвергаются коррозии. Они не требуют дополнительного ухода, отличаются высокой светопропускаемостью. В случае повреждения одной секции ее можно легко и быстро заменить без разбора всей конструкции.
- Безопасность. Это относится как к стеклу, так и к самой конструкции в целом. Даже если, несмотря на прочность, стекло и разобьется, то его осколки не будут иметь острых граней, не позволяя пораниться о них. К тому же остекленный фасад – это дополнительная преграда для несанкционированного доступа в помещение.
Выбор типа остекления полностью зависит от вас. В любом случае ваш дом или проект будут не только надежными, но и современными. Главное условие для осуществления мечты– это большое желание. И тогда все обязательно получится!
Стеклянные двойные фасады
Марианна Бродач, Николай ШилкинЗдания с большим процентом остекления зачастую имеют повышенные нагрузки на системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.
Стеклянный двойной фасад является интересным решением оболочки здания, приспосабливающейся к изменениям наружного климата.
Стремление максимального использования в строительных конструкциях светопрозрачных конструкций, начавшееся в Европе и США ещё в прошлом столетии, повысило интерес к технологии стеклянных двойных фасадов. Повсеместное применение двойных фасадов началось в 1990-х годах и продолжается до сих пор. Особенно часто такие конструкции можно увидеть в высотном строительстве.
Широкую известность получили такие здания, как Commerzbank во Франкфурте-на-Майне (Германия, 1997), City Hall в Лондоне (Великобритания, 2002), а также Manitoba Hydro Place в Виннипеге (Канада, 2009). Здание One Angel Square, построенное в 2013 году, высотой в 14 этажей располагается в Манчестере (Великобритания) и отличается своеобразной трёхгранной конфигурацией со стеклянным двойным фасадом.
Небывалый размах строительства наблюдается в Китае, где активно возводят высотные здания, в том числе и с применением двойных стеклянных фасадов, например две башни Международного финансового центра (Гонконг, 1999 и 2003), Pearl River Tower (Гуанчжоу, 2011), Шанхайский всемирный финансовый центр (2008).
В России пока мало примеров использования данной технологии. Это решение встречается в основном в зданиях премиального класса, что объясняется, как правило, высокими инвестиционными затратами и сложностью реализации подобных проектов. Например, стеклянные двойные фасады установлены в штаб-квартире компании «Новатэк» (Москва, 2011). Здание оборудовано высокотехнологичными интеллектуальными системами, позволяющими обходиться без механической вентиляции и охлаждения.
Конструктивные особенности
Конструкция фасада основана на принципе многослойности - создания нескольких оболочек и использования определённых физических и эстетических свойств отдельных его слоёв. Основным материалом здесь служит стекло, которое благодаря своим эстетическим и физическим характеристикам обеспечивает нужное оформление здания и выполнение необходимых функций ограждающей конструкции.
Существует много различных конструкций стеклянных двойных фасадов. Общую классификацию приводит директор Института строительной физики им. Фраунгофера (Германия) Карл Гертис, опираясь на работу Вернера Ланга:
. по размещению поверхностей двойного фасада: установленные внутри конструкции внешней стены, частично выдвинутые вперёд или полностью выступающие за внешнюю стену;
. по наличию и размещению вентиляционных отверстий: без вентиляционных отверстий, с отверстиями только на внутренней поверхности или на обеих поверхностях двойного фасада. Кроме этого, система вентиляции может временно подавать воздух в обход двойного фасада;
. по сегментированию поверхностей: промежуток между поверхностями фасада сегментируется или выполняется в виде ширмы. Последний вариант имеет большое значение для переноса воздуха в промежутке между поверхностями.
Схематичные вертикальные разрезы в фасадах, характеризующие виды разработки и размещение конструкции стеклянных двойных фасадов, представлены на рис. 1 и 2.
В зависимости от расстояния, на которое выдвигается наружная стеклянная поверхность, воздушный зазор между поверхностями фасада может иметь следующие характеристики:
. в него нельзя попасть; зазор служит только для размещения между поверхностями приспособлений для защиты от солнца;
. в нём можно разместиться при мытье стёкол;
. он может использоваться наподобие зимнего сада как общий зал или в качестве помещения для переговоров.
Вентиляция
В зданиях со стеклянными двойными фасадами может предусматриваться как система механической, так и естественной вентиляции через соответствующие отверстия. Опыт показывает, что использование и того и другого видов вентиляции позволяет добиться наилучших параметров микроклимата и высокого уровня энергоэффективности.
Варианты фасадов разнообразны - от стеклянного изолирующего фасада до конструкции с регулируемым открытием внешней и внутренней поверхностей (рис. 3). Может быть также реализован обход стеклянного двойного фасада, при котором приточный или удаляемый воздух направляется напрямую (в этом случае двойной фасад не будет выполнять своей прямой функции).
Преимущества и недостатки технологии
До сих пор ведётся широкая дискуссия о том, насколько целесообразно применение стеклянных двойных фасадов вместо традиционных фасадов, имеющих современную теплоизоляционную систему. Считается, что стеклянные двойные фасады имеют несколько лучшие показатели звукозащиты, чем традиционные фасады. Благодаря естественной вентиляции стеклянные двойные фасады улучшают внутренний климат. В воздушном зазоре между поверхностями фасада может наноситься прочное покрытие для защиты от солнца, а также устанавливаться элементы, отклоняющие свет. В многоэтажных зданиях при сильном ветре стеклянные двойные фасады уменьшают динамический напор, вызывающий повышенное давление прижима внутренних дверей. Конструкция фасада позволяет открывать окна на желаемую ширину даже при большой высотности здания.
Среди минусов отмечаются высокие капитальные и эксплуатационные затраты, связанные, например, с трудностью и частотой очистки внутренних поверхностей. Нет единого мнения среди специалистов о влиянии двойных фасадов на теплопотери зданий. Если речь идёт о высотных зданиях с большой внутренней тепловой нагрузкой, оба вида фасадов в зимнее время имеют приблизительно одинаковые показатели. Что же касается летней теплозащиты и затрат энергии на охлаждение, в зданиях со стеклянными двойными фасадами без систем кондиционирования воздуха очень сложно обеспечить приемлемые внутренние климатические параметры. Кроме этого, без применения дополнительных защитных мер (установка горизонтальных и вертикальных переборок) зазор между поверхностями стеклянных двойных фасадов повышает пожароопасность.
Несмотря на недостатки, это решение открывает большие возможности для строительства зданий высоких технологий. Многочисленные примеры сложнейших объектов (в том числе здание «Городские ворота Дюссельдорфа»), проекты которых предусматривают естественное освещение, пассивное использование энергии и др., демонстрируют, что стеклянные двойные фасады могут эффективно решать проблемы с перегревом помещений и повышенными нагрузками на систему охлаждения. Проекты подобного рода объединяет то, что в процессе их создания выполняется большой комплекс предпроектных исследований, в том числе создание аэродинамических стендов и проведение математического компьютерного моделирования. Немаловажны и высока заинтересованность, а также требовательность застройщиков.
ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩАЯ КОНЦЕПЦИЯ ЗДАНИЯ «ГОРОДСКИЕ ВОРОТА ДЮССЕЛЬДОРФА»
Двойной вентилируемый проходной фасад с регулируемыми наружными ограждениями.
Повышенная тепло- и солнцезащита наружных ограждений за счёт отличных теплофизических характеристик применяемых материалов и конструкций.
Естественная вентиляция помещений на протяжении продолжительного периода.
Использование панелей, размещённых на потолке, для отопления и охлаждения помещений, отказ от отопительных приборов, размещаемых под окнами из-за снижения потерь теплоты в холодное время года - расчётный расход теплоты на отопление составляет всего 2,87 МВт.
Пониженная до минимально необходимого уровня производительность системы кондиционирования воздуха за счёт снижения теплопоступлений в помещения в тёплое время года и использования естественной вентиляции.
Максимальное использование источников возобновляемой энергии: холода грунтовых вод, теплоты удаляемого воздуха.
Городские ворота Дюссельдорфа
В здании «Городские ворота Дюссельдорфа» (архитектор Overdiek Petzinka & Partner, Германия, 1997) применён вентилируемый стеклянный двойной фасад. Его особенностью является наличие горизонтальных поэтажных открытых проходов по периметру здания и атриуму.
Фасад этого здания может быть охарактеризован как рациональное и экономичное техническое решение, которое при значительной внешней шумовой и ветровой нагрузке позволяет на протяжении длительного периода в течение года осуществлять естественную вентиляцию офисных помещений. Кроме того, такой фасад является важным связующим элементом рабочих помещений и окружающей среды.
Конструкция двойного фасада
Фасад в районе атриума представляет собой обычную застеклённую конструкцию с открывающимися фрамугами, а вся остальная часть здания имеет двойной фасад, разделённый по вертикали поэтажными перекрытиями. Принципиальная конструкция стеклянного двойного фасада приведена на рис. 4. Внешняя часть фасада прежде всего служит для защиты от наружных климатических воздействий в виде дождя и снега.
Помимо этого, в ней расположены отверстия для притока наружного воздуха в вентиляционные короба и удаления отработанного воздуха из них, а также для проветривания промежуточного пространства и естественной вентиляции помещений. Одинарное остекление внешней части фасада создают отражающие стеклянные модули размером 3 × 1,5 м.
Секции внутренней части фасада имеют рамную конструкцию, как правило, с двойным остеклением, что обеспечивает снижение теплопотерь в зимнее время. При помощи поворотных створок рамы могут отклоняться в сторону офисных помещений (открывается каждый второй элемент на оси) с целью естественной вентиляции офисных помещений.
 |
| Шанхайский всемирный финансовый центр (Шанхай, Китай) |
В промежуточном пространстве фасада размером 1,4 или 0,9 м размещаются вентиляционные короба, которые являются конструктивным элементом перекрытия двойного фасада и выполняют также функцию защиты от воздействия наружного климата. Короба для приточного и удаляемого воздуха монтируются вместе с основными конструкциями фасада на одном поясе с чередованием направления воздушного потока. Отверстия приточного и удаляемого воздуха на фасаде можно видеть как пояса, идущие вдоль здания, на соседних этажах они находятся напротив друг друга. Короба для приточного и удаляемого воздуха монтируются с чередованием направления воздушного потока для предотвращения «коротких замыканий» потоков воздуха (поступления отработанного воздуха в приточное отверстие вышележащего этажа). Внутри каждого вентиляционного короба находится клапан с поворотными створками, предназначенный для регулирования расхода воздуха и при необходимости полного перекрытия прохода воздуха. Отверстия для забора и удаления воздуха закрыты вентиляционными решётками для защиты от атмосферных осадков. Аэродинамическая оптимизация коробов была выполнена на основе моделирования методами вычислительной гидродинамики. При этом преследовалась цель создания равномерного потока воздуха и обеспечения низкого уровня шума.
Внутри двойного фасада располагаются также регулируемые устройства солнцезащиты, которые способствуют сокращению теплопоступлений от солнечной радиации в помещения и, как следствие, снижению расхода холода в системе кондиционирования воздуха в тёплое время года. В холодное время они играют роль экрана, уменьшающего поток теплового излучения в ночные часы из помещений наружу, что уменьшает энергопотребление.
Защита от шума
Частой причиной использования установок кондиционирования воздуха в здании, размещённом в городе, является повышенный уровень внешнего шума при открытых окнах. Уровень звукового давления в районе размещения «Городских ворот Дюссельдорфа» составляет приблизительно 70-75 дБ(А) и вызывается в первую очередь транспортом. Для обеспечения приемлемой защиты от внешнего шума при открытых оконных створках во внутренней части фасада шумоизоляция должна обеспечить снижение уровня звуковой мощности ориентировочно на 15-20 дБ.
Если принять, что внутренняя часть фасада обеспечивает снижение уровня шума на 5-10 дБ в зависимости от величины открытия створок, то на внешней стороне фасада и во внутреннем пространстве уровень шума должен снижаться на 10 дБ. При этом следует учитывать, что снижение уровня шума во внешней части фасада зависит от степени открытия отверстий для прохода приточного и удаляемого воздуха. Фактически снижение шума во внешней части фасада при открытом воздушном клапане эквивалентно почти 10 дБ(А), а при клапане, открытом на 10 %, - 20 дБ(А). Требования по снижению шума во внутренней части фасада могут быть достигнуты за счёт увеличения звукоизоляции на внешней стороне фасада.
Температурный комфорт
Приведённый коэффициент теплопередачи двойного фасада имеет достаточно низкое значение, равное 1,1 Вт/(м 2 .°C). Кроме того, использование «тепличного» эффекта днём и снижение теплового излучения от наружной поверхности внутреннего остекления двойного фасада в ночное время обеспечивают дополнительную экономию теплоты. Даже в ранние утренние часы при температуре наружного воздуха -10 °C и температуре внутреннего воздуха 21 °C средняя температура внутренней поверхности двойного остекления составляет около 16,5 °C. При тех же температурных условиях в обычных фасадах с окнами, имеющими значение приведённого коэффициента теплопередачи 1,6 Вт/ (м 2 .°C), температура внутренней поверхности остекления составляет 14,5 °C.
Для снижения теплопоступлений в летнее время при использовании двойных фасадов важен не только правильный выбор материалов и конструкции устройств солнцезащиты, но и их расположение во внутреннем пространстве двойного фасада. Регулируемое устройство солнцезащиты должно обдуваться потоком воздуха с боков и снизу, чтобы отводимая избыточная теплота под действием восходящих конвективных потоков «выводилась» вверх, а не проникала во внутренние помещения. Общий коэффициент проникания потока солнечной радиации через конструкцию двойного фасада составил не более 0,1, что подтвердили натурные измерения. Такое значение показателя для фасада с одинарной оболочкой может быть достигнуто только при использовании наружных пластинчатых отражателей.
 |
| Manitoba Hydro Place (Виннипег, Канада) |
При воздействии на фасад в летнее время прямых солнечных лучей во внутреннем пространстве фасада будет наблюдаться повышение температуры воздуха. Как показывает практика, при неверно выбранных конструктивных параметрах фасада температура воздуха внутреннего пространства может повышаться на 10 °C. Естественная вентиляция помещений здания в таких условиях должна быть значительно ограничена. Снизить температуру воздуха во внутреннем пространстве фасада возможно путём его вентилирования наружным воздухом. При этом должен быть обеспечен расход воздуха, необходимый для снятия перегрева, так что отверстия для притока и удаления воздуха на внешней части фасада должны иметь достаточные размеры для пропускания этого количества воздуха. В проекте «Городские ворота Дюссельдорфа» определено расчётом, что площадь сечения отверстий для прохода приточного и удаляемого воздуха должна составлять 0,15 м 2 на каждый метр периметра фасада.
Было рассчитано, что температура воздуха во внутреннем пространстве фасада на среднем по высоте уровне не должна повышаться более чем на 4-6 °C при максимальном потоке солнечного излучения. Результаты расчётов были подтверждены натурными измерениями в летние месяцы, при этом повышение температуры воздуха во внутреннем пространстве зафиксировано ближе к нижней, чем к верхней границе указанного диапазона.
 |
| Две башни Международного финансового центра (Гонконг, Китай) |
Оптимизация движения воздушных потоков в двойном фасаде
Повышение температуры воздуха во внутреннем пространстве фасада зависит от расхода воздуха, а он в свою очередь - не только от площади отверстий, но и от аэродинамического сопротивления по пути движения воздушных потоков. При этом наибольшее значение имеет гидравлическое сопротивление, определяемое внутренней геометрией вентиляционных коробов. Поэтому прежде всего необходимо стремиться к уменьшению именно этого сопротивления.
Для этого в ходе разработки проекта были проведены многочисленные компьютерные расчёты, целью которых было достижение равномерного потока воздуха в вентиляционных коробах, т. к. даже небольшие углы и кромки могут вызывать завихрения воздушного потока, в значительной степени снижающие расход воздуха. При неблагоприятных условиях это может вызывать шум. Исследования по оптимизации конструкции вентиляционных коробов потребовали значительных затрат времени.
Как и предполагалось, в неоптимизированных в аэродинамическом отношении вентиляционных коробах при моделировании движения воздуха возникали обширные застойные и турбулентные зоны, повышающие аэродинамическое сопротивление и в условиях действия естественных сил уменьшающие расход воздуха.
Для предотвращения таких явлений были сконструированы направляющие пластины, обеспечивающие наилучшие характеристики воздушного потока. Для жалюзи наружных решёток, защищающих от дождя, были выбраны хорошо обтекаемые потоком воздуха узкие профили, создающие незначительное сопротивление в условиях небольшого располагаемого естественного циркуляционного давления. Аэродинамическое сопротивление вентиляционных коробов удалось значительно снизить по сравнению с начальным значением. Оптимизация конструктивных параметров вентиляционных коробов также оказала положительное влияние на повышение температуры воздуха во внутреннем пространстве.
 |
| Pearl River Tower (Гуанчжоу, Китай) |
Конденсат
На внутренней поверхности внешней части фасада при определённых условиях может образовываться конденсат. Это явление возникает в холодное время года, когда влажный и тёплый воздух из помещений попадает во внутреннее пространство двойного фасада, а температура на внутренней поверхности внешней части фасада становится ниже температуры точки росы. Однако при достаточно интенсивном вентилировании внутреннего пространства фасада наружным воздухом этот конденсат быстро исчезает.
Давление на поверхности двойного фасада
При испытаниях модели здания в аэродинамической трубе определялись давление в атриуме и аэродинамические коэффициенты на поверхности фасадов и крыше. При этом выявилось, что распределение давления на поверхности фасада по горизонтали везде отличается большой неравномерностью, в то время как изменение давления по высоте здания остаётся сравнительно постоянным. Более заметные изменения отмечаются только на верхних этажах (в аттиковом пролёте), для которых из-за их протяжённости по длине и без того необходимо независимое управление воздушными клапанами на фасаде.
Поэтому на фасадах офисных помещений нет необходимости зонирования регулируемых воздушных клапанов по высоте. Угловые зоны прохода внутреннего пространства двойного фасада из-за значительного изменения давления в этих зонах отделены от основного пространства по горизонтали стеклянными перегородками. В середине внутреннего пространства фасада имеется отдельный участок с противопожарной лестничной клеткой, разделяющей проход.
Тем самым становится излишним дополнительное разделение в горизонтальном направлении. Для контроля условий комфорта в офисных помещениях при повышенном давлении ветра на каждой башне проводятся измерения общего перепада давления между внешним фасадом и атриумом. Для этого достаточно четырёх мест измерения в каждой офисной башне.
Вентиляция двойного фасада
В здании «Городские ворота Дюссельдорфа» отдельные элементы двойного фасада установлены по горизонтали в чередующемся порядке - как вентиляционные короба, так и отверстия для приточного или удаляемого воздуха.
Это означает, что в каждом втором модуле производится либо забор, либо удаление воздуха из пространства двойного фасада. Забор наружного воздуха в двойной фасад осуществляется через регулируемые воздушные клапаны, которые устанавливаются системой прямого цифрового управления зданием в соответствии с текущими наружными условиями в одно из трёх положений: «закрыто», «открыто», «защита от дождя».
Если температура наружного воздуха и интенсивность солнечного излучения уменьшаются ниже определённого уровня, воздушные клапаны на внешнем фасаде закрываются.
Оставляют открытыми только небольшие щели для предотвращения выпадения конденсата на поверхности остекления во внутреннем пространстве фасада.
При усилении ветра для обеспечения комфорта воздушные клапаны внешнего фасада вначале устанавливаются в промежуточное положение, а затем полностью закрываются. В случае если ветер достигает интенсивности урагана, воздушные клапаны вновь открываются для снятия статической нагрузки. Наряду с этим пользователь всегда имеет возможность открыть оконные створки внутренней части фасада и проветрить свой офис путём естественной вентиляции. При этом может осуществляться ночное охлаждение отдельных офисов.
Таким образом, реализуется регулирование, предусматривающее простое автоматическое открытие или закрытие воздушных клапанов во внешней части фасада или оконных створок во внутренней части фасада самим пользователем.
Результаты
Были проведены натурные измерения параметров микроклимата. Наряду с температурой и скоростью воздуха измерялись также локальная асимметрия результирующей температуры и распределение температуры воздуха по высоте помещения. Если соответствующие значения параметров превышают допустимые пределы, люди в помещениях чувствуют сильный дискомфорт. Но, как и ожидалось, таких критических условий в здании «Городские ворота Дюссельдорфа» не отмечалось. Все измеренные значения параметров воздуха находились в допустимых пределах, и было показано, что установившие в действительности значения контролируемых параметров являются для людей ещё более благоприятными, чем предсказываемые по результатам моделирования и лабораторных испытаний, проводившихся при менее жёстких предельных значениях. Например, при температуре наружного воздуха меньше 0 °C разность температуры внутреннего воздуха и температуры на внутренней поверхности остекления в помещении составила 1-2 °C. При том что, согласно данным предварительных испытаний и расчётов, эта разность температур должна была составить 3-4 °C. Такие хорошие результаты можно объяснить достаточно низким значением общего приведённого коэффициента теплопередачи (порядка 1 Вт/ (м 2 .°C)) двойного фасада. Это совпадает с оценкой людей, работающих в помещениях здания, которые единодушно заявляют об очень хорошем качестве микроклимата даже в холодные зимние дни.
В проекте «Городские ворота Дюссельдорфа» устройство двойного фасада доказало свою экономическую эффективность. Предполагая, что двойной фасад используется в течение 30 лет и ставка дисконтирования составляет 8 %, получена ежегодная сумма приведённых капитальных затрат и амортизационных отчислений от 53 до 160 евро на 1 м 2 фасада. Кроме того, были учтены дополнительные затраты на поддержание конструкций фасада в исправном состоянии и на очистку, которые составили соответственно от 3 до 8 евро на 1 м 2 в год и 8 евро на 1 м 2 в год при очистке поверхностей фасада, выходящих во внутреннее пространство, два раза в год. Общие годовые затраты составили от 64 до 176 евро на м 2 поверхности фасада.
Затраты на сооружение стеклянного двойного фасада не превысили стоимость высококачественного фасада с одинарной оболочкой, обладающего аналогичными теплофизическими характеристиками. Это обусловлено, с одной стороны, простотой принятых решений и большим объёмом проведённых предварительных работ по оптимизации конструктивных параметров, а с другой, хорошими ценами за работу, которые предложил подрядчик.
Литература
1. Здание биоклиматической архитектуры - «Городские ворота Дюссельдорфа» // АВОК. 2006. № 2, 3.
2. Инженерное оборудование высотных зданий / под ред. М. М. Бродач. 2-е изд., испр. и доп. М.: АВОК-ПРЕСС, 2011.
3. Покорение климата / Б. Кувабара и др. // Здания высоких технологий. 2012. Осень.
4. Табунщиков Ю. А., Бродач М. М., Шилкин Н. В. Энергоэффективные здания. М.: АВОК-ПРЕСС, 2003.
5. Шилкин Н. В. Возможность естественной вентиляции для высотных зданий // АВОК. 2005. № 1.
6. Шилкин Н. В. Здание высоких технологий // АВОК. 2003. № 7.
7. Gertis K. Стеклянные двойные фасады. Имеют ли смысл, с точки зрения строительной физики, новые разработки фасадов? // АВОК. 2003. № 7, 8; 2004. № 1.
8. Poirazis H. Double Skin Façades for Office Buildings. Lund University, 2004. ●
Марианна Бродач - вице-президент НП «АВОК», профессор МАрхИ, главный редактор журнала «Здания высоких технологий».
Николай Шилкин - канд. техн. наук, профессор МАрхИ.
СТАТЬИ
Мир путешествий
2611
23.09.16 10:35
Кажется, что может быть более хрупким, чем стекло? Но современные технологии сделали этот материал настолько прочным, что из него строят целые дворцы и небоскребы. На такое «воздушное» великолепие бывает больно смотреть – кажется, оно собирает все солнечные лучи и отражает не хуже гигантского зеркала. Зато вечером подобное сооружение превращается в нечто волшебное и таинственное – благодаря хитроумной подсветке. Сегодня мы с вами любуемся на самые удивительные стеклянные здания мира!
Неожиданный микс
Музей искусств Нельсон-Элкинс в Канзас-Сити (штат Миссури) состоит из двух главных корпусов. Первый – это внушительное здание в римском классическом стиле – с колоннами, именно таким мы представляем себе музей. Но рядом с громадиной выстроен стеклянный дом («The Bloch Building») – этакая изюминка современного дизайна. Вся конструкция покрыта матовым стеклом и подсвечивается изнутри – похоже на японский фонарик. Здание было спроектировано архитекторами из бюро Стивена Холла.
Сверкающие диковины Бильбао
Другое хранилище шедевров – всемирно известный музей Гуггенхайма в США – открывает филиал за филиалом, скоро его «сыновья» появятся в Абу-Даби, Гвадалахаре и, скорее всего, в Хельсинки и Вильнюсе. А вот музей Гуггенхайма в Бильбао (Испания) открыт уже довольно давно – в 1997-м году. На первый взгляд, комплекс кажется хаотичным, но архитектор Фрэнк Гери намеренно создал такую структуру, чтобы она «ловила» свет, ведь фасад музея сделан из стекла, известняка и титановой облицовки.
Видимо, в Бильбао очень любят и стекло, и солнце – как иначе объяснить этот архитектурный «мастодонт», выросший в сердце города? Безусловно, это одно из самых уникальных стеклянных зданий мира (и достопримечательность Бильбао). Как вы думаете, что расположено внутри сверкающих 13-ти этажей? Музей? Картинная галерея? А вот и нет! Эта многоэтажка занята… штаб-квартирой департамента здравоохранения басков. Фасад отражает небо, а внутри очень светло – сплошные окна!
Отель-парус
Не покидаем Испанию и отправляемся в Барселону. Оказывается, и здесь есть знаковое стеклянное здание – не Гауди единым жив центр Каталонии! На побережье Средиземного моря возвышается отель «W», который еще называют «Hotel Vela» (отель-парус). И правда, похоже на разворачивающийся на ветру парус. Строительство гостиницы (автор проекта – Рикардо Бофилл) было закончено в 2009-м году. Пятизвездочный отель сплошь покрыт стеклом, поэтому его интерьеры прямо-таки залиты естественным светом. Но самое главное – из окон и стен открывается невероятный вид на Средиземное море.
Разноцветные «кубики»
По сравнению с этим претенциозным отелем Центр спорта и отдыха во французском местечке Сен-Клу (пригород Парижа) кажется просто лилипутом. Зато, каким веселым – посмотрите на эти яркие краски! Впечатляющее здание со стеклянным фасадом сочетает смелые цвета и лаконичный стиль кубизм. Внутри очень просторно. Архитекторы и строители создали этот дом для молодежи и подростков и постарались максимально использовать пространство для залов с различными спортивными снарядами.
В наш топ удивительных стеклянных зданий мира вошло еще одно цветное чудо, выстроенное в нидерландском городе Хилверсюме. Оно тоже напоминает куб и сплошь покрыто цветными монолитно-стеклянными панелями. Здание принадлежит Институту звука и изображения, и половина из его десяти этажей скрыта под землей. В этом учреждении есть музей и архив с аудиовизуальными материалами Голландии разных лет. Ночью здание сказочно преображается – полюбуйтесь, как светятся разноцветные панели!
Сказочный диск
Честно говоря, мы уже устали превозносить рукотворные чудеса Объединенных Арабских Эмиратов! Куда ни шагни – то небоскреб, то огромный торговый центр уникальной архитектуры, то насыпной остров, то громадный тематический парк. В Абу-Даби есть и необычное стеклянное здание – это штаб-квартира компании «Aldar». Чтобы диск был устойчивым, специалисты из «MZ Architects» придумали соорудить прочный стальной каркас, а потом покрыть его стеклянными панелями.
Гусеница-гигант
«Сейдж Гейтсхед» («The Sage» по-английски – «мудрец») – это центр исполнительских искусств и музыкального образования. Очередное стеклянное здание нашего рейтинга расположено в городе Гейтсхед (Великобритания), проект родился в фирме «Фостер и партнеры». Структура центра уникальна (правда, похожа на гусеницу-гиганта?) и состоит из стекла и стали. Внутри располагаются просторный холл, Большой концертный зал на 1700 мест, Малый концертный зал на 400 мест и много помещений поменьше.
Пляшущие «человечки»
Глядя на этот дом-великан, состоящий из двух половин, кажется – его построили давным-давно. Однако это предположение ошибочно – так называемый «Танцующий дом» вырос в Праге близ реки Влтавы в 1996-м году. Он находится в старом центре города среди домов-«ветеранов» классического стиля. В народе дом прозвали «Фред и Джинджер», в честь знаменитых американских танцоров и артистов Фреда Астора и Джинджер Роджерс. Проект Владо Милуника и Фрэнка Гери выиграл премию «Дизайн года» журнала «Time».
Яйцо-великан
Хотя официальное название этого здания – Национальный центр исполнительских искусств, в народе его прозвали «Национальный Большой театр» и «Яйцом-великаном». Великолепный образчик современного зодчества расположен в Пекине, а спроектировал его француз Пол Андреу. Здание из стекла и титана, окруженное искусственным водоемом, построили в 2007-м году. Концертный и театральный залы могут вместить более 5000 зрителей.
Ну, просто как огурчик!
Этот небоскреб стал одним из символов Лондона и идеально подходит для нашего топа самых удивительных стеклянных зданий мира. Его адрес – 30, Сент Мэри Экс. У этого блистающего на солнце великолепия, покрытого толстыми стеклянным панелями, тоже есть свое народное прозвище – «Огурчик». Автор проекта – Норман Фостер. Строительство завершили в 2003-м году, а в 2004-м 41-этажное здание завоевало премию Королевского института британских архитекторов.
Знаковая достопримечательность Парижа
Завершает наш рейтинг не совсем здание, а сооружение, но этот ансамбль так хорош, что мы не могли пройти мимо него! Это самая известная современная конструкция Парижа, вызвавшая множество споров. Речь идет о стеклянной пирамиде Лувра. Многие специалисты сочли, что такое новшество рядом с классической архитектурой дворца – словно клякса на белоснежной крахмальной кружевной скатерти. И все же к пирамиде, выросшей в 1989-м году, со временем привыкли, и главный вход в знаменитый музей стал знаковой достопримечательностью столицы Франции.
В апреле в Москве пройдёт VI Российский конкурс с международным участием «Стекло в архитектуре». Стекло считается очень перспективным материалом в создании облика современных городов. Не зря же в середине прошлого века дома «из стекла и бетона» воспринимались как некие футуристические символы. Сейчас стекло широко используется в строительстве, но возможности его ещё не исчерпаны: архитекторы продолжают придумывать для него всё новые образы в градостроительстве.
В начале ХХ века в архитектуре появился новый авангардный стиль, конструктивизм, сущность которого передаёт его название: он подчиняется логике конструкции, функциональности, целесообразности. Для его воплощения стекло подходит как нельзя лучше. И если раньше при строительстве оно использовалось только в окнах и витражах, то теперь стало полноценной частью здания (иногда стекло используют даже в несущих конструкциях, если это мощные блоки). В Москве есть немало зданий, являющихся образцами конструктивизма, которые до сих пор вдохновляют архитекторов и вызывают восхищение публики.
Для работы
Одно из первых зданий со сплошным фасадным остеклением, появившееся в Европе, было построено в Москве французским архитектором Ле Корбюзье в 1928-1936 годах (улица Мясницкая, д. 39 — проспект Сахарова, д. 37). Здание Центросоюза, как оно тогда называлось, выходит фасадами на две улицы: Мясницкую и бывшую Ново-Мясницкую (ныне проспект Сахарова). Огромные стеклянные поверхности выглядят лёгкими, несмотря на массивность здания (оно рассчитано на 3500 сотрудников, в нём несколько залов, ресторан и много других помещений). Кроме того, оно задумывалось стоящим на «ножках», чтобы под зданием можно было свободно проходить. Сегодня в «стеклянном доме» располагаются Росстат и Росфинмониторинг.
Здание Центросоюза. Фото: www.globallookpress.com
Для жизни
Знаменитый дом Наркомфина (Новинский бульвар, д. 25, корп. 1) был построен в 1930 году архитекторами М. Гинзбургом и И. Милинисом . Его иногда называют «дом-корабль» из-за вытянутой формы и сплошных лент окон, тянущихся по всей длине здания. Он был задуман в те времена как дом-коммуна, где люди жили бы в своих квартирах, но общались в широких коридорах (это их освещают те самые стеклянные «ленты» фасада), вместе обедали бы на общей кухне, принимали солнечные ванны в открытом садике на крыше. В удивительном доме и сейчас живут москвичи, правда, кухни теперь у всех индивидуальные.
Дом Наркомфина. Фото: www.globallookpress.com
Для машин
Гараж «Интуриста» был построен в 1934 году архитектором Константином Мельниковым для содержания автомобилей компании «Интурист» (улица Сущёвский Вал, д. 33). Рабочие чертежи здания создавал архитектор Курочкин , Мельников же взял на себя оформление внешнего облика. Значительная часть фасада оказалась застеклена, причём площадь остекления имеет форму пересекающихся круга и трапеции. Фасад части здания как бы стянут диагональной линией остекления.
Гараж «Интуриста». Фото: Commons.wikimedia.org / NVO
Точно так же стекло является доминантой в облике другого здания работы Мельникова, так называемого «круглого гаража» Госплана (улица Авиамоторная, д. 63, стр. 1). На самом деле гараж вовсе не круглый, но именно огромное окно на фасаде, напоминающее фару автомобиля, определяет облик здания. Автомобильную тематику поддерживают также кровля одноэтажного административного корпуса, напоминающая вытянутое крыло машины, и вертикальные белые линии фасада другого корпуса, вызывающие ассоциации с радиаторной решёткой.
Гараж Госплана. Фото: Commons.wikimedia.org / Dmitralex
Для культуры
Огромный стеклянный цилиндр почти сто лет «держит» центр композиции Дома культуры имени Зуева (улица Лесная, д. 18). Это один из самых ярких и знаменитых во всём мире образцов конструктивизма, построенный в 1929 году архитектором Ильёй Голосовым . Здание представляет собой комплекс асимметрично расположенных геометрических форм, в которых стекло занимает лидирующие позиции, поэтому изнутри здание пронизано светом.
Дом культуры имени Зуева. Фото: Commons.wikimedia.org / Alex "Florstein" Fedorov
А в композиции Дома культуры имени Русакова (улица Стромынка, д. 6) стекло создаёт вертикальные линии здания (это вытянутые в длину окна зрительного зала). Немало стекла и в оформлении других фасадов. Уникальность здания в том, что его внутреннее пространство мобильно, с помощью хитрой механики шесть залов можно было объединять в один. Сегодня в удивительном здании работает театр Романа Виктюка.
Дом культуры им. Русакова. Фото: Commons.wikimedia.org / Ludvig14
Для бизнеса
Один из самых известных, современных и видных в прямом смысле этого слова столичных объектов, в оформлении которых широко используется стекло, — деловой комплекс «Москва-Сити» на берегу Москвы-реки (Пресненская набережная). Центр деловой активности столицы продолжает строиться (всего запланировано возвести 23 небоскрёба). Несмотря на неоднозначное отношение к нему, комплекс давно стал одной из ярких достопримечательностей столицы.
Необычность современной архитектуры выражается разными способами. Сегодня особенное внимание архитекторы уделяют такому материалу как стекло. За последние десять лет в разных уголках мира появились Оригинальные и красивые стеклянные здания, которые построены с использованием новейших технологий.
Ботанический сад, на создание здания для которого архитекторов вдохновил Хрустальный дворец в Лондоне, открылся в 1991 году. Здание расположено в центре бразильского города Куритиба, одного из самых популярных туристических объектов. В ботаническом саду под стеклом растут разнообразные растения. Само здание, созданное в стиле модерн, занимает площадь 450 кв.м. и имеет элегантные формы из стекла и метала, окружённых искусственными фонтанами и водопадами.
Расположенное в студенческом городке Института технологий Канагавы одноименное стеклянное здание является одной из самых прозрачных конструкций в мире. Здание спроектировано группой архитекторов во главе с Джунем Ишигами. Это однокомнатное помещение площадью 2000 кв.м.. Стены здания созданы из стеклянных панелей и металлических колон белого цвета разнообразных форм и размеров. Складывается впечатление пребывания в лесу, а не в здании.
Самым старым строением в нашем списке является стеклянный Дом Фарнсуорт, спроектированный архитектором Людвигом ван дер Роэ. Он находится на берегу реки Фокс рядом с городом Плано. Главной особенностью здания является его прозрачность, что способствует лучшей связи с окружающей природой. Это однокомнатный дом, построенный в 1951 году, как загородный дом для доктора Эдит Фарнсуорт. С 2006 году здесь находится музей, а само здание признано Национальным историческим памятником.
Красота здания заставляет думать о том, что это, возможно, галерея или музей, но никак не офисное здание. Но 13-этажное здание принадлежит Департаменту здоровья Баскских земель и считается одним из шедевральных архитектурных творений Испании. Оно спроектировано компанией Coll-Barreu Arquitectos. Стеклянный фасад позволяет дневному свету максимально проникать внутрь, кроме того, стекло отражает небо. Здание считается одним из самых популярных туристических объектов.
Испанские города известны не только благодаря средневековым строениям, но и современной архитектуре. Отель W, который расположен на берегу моря в Барселоне, является прекрасным примером достижений современных технологий, которые применяются в архитектуре. Здание было спроектировано в 2009 году архитектором Рикардо Бофиллом. Этот пятизвездочный отель построен из стекла, а, значит, наполнен дневным солнечным светом. Отель, построенный в форме паруса, дает гостям прекрасную возможность наслаждаться роскошными видами на Средиземное море и город.
Расположенный в городе Хильверсум Нидерландский институт звука и изображения является одним из самых уникальных сооружений в мире. Здание, спроектированное архитекторами Виллемом Ян Нётелингсом и Михилом Ридейком, имеет форму куба, покрытого разноцветными стеклянными панелями. В здании всего 10 этажей, 5 из которых находятся под землей. Ночной вид завораживает и очаровывает. В здании находится музей и архив аудио – и видеоматериалов, произведенных в стране за долгий период.
Возможно, самым известным стеклянным сооружением считается Пирамида Лувра, которая вызывала огромную критику со дня открытия. Многие архитекторы считали в то, что она портит красоту классического здания музея. Однако, конструкция, спроектированная архитектором БэйЮймином и построенная в 1989 году, стала входом и символом музея.
Известный небоскреб Сент-Мэри Экс 30 является одним из самых высоких в Лондоне. Спроектированный архитектором Норманом Фостером он был построен в 2003 году. Большая часть здания покрыта стеклом, которое способствует не только проникновению дневного света, но и регулировке температурного режима. Здание, состоящее из 41 этажа, использует меньше энергии, благодаря своей форме, за что получил награду Stirling Prize от Королевского института британских архитекторов в 2004 году.
Также известный как Фред и Джинджер, Танцующий дом является уникальным примером современной архитектуры. Построенное в 1996 году, здание расположено в Праге на берегу реки Влтава, в районе, где преобладают здания классического стиля. Его форма напоминает танцующую пару, как дань Фреду Астеру и Джинджер Роджерс. Здание спроектировано архитекторами Владо Милунич и Фрэнком Гери. Благодаря своеобразной форме оно получило награду «Дизайн года – 1996».
Также известное как Национальный Большой театр это строение является уникальным примером современного архитектурного искусства. Расположенное в Пекине многофункциональное здание из стекла было спроектировано французским архитектором Полом Эндрю. Стены построены из титана и стекла в 2007 году и благодаря форме здание называют «Гигантским яйцом». Здание находится в окружении вод искусственного озера. Внутри находится оперный театр, концертный зал и академический театр, которые способны разместить до 5000 гостей.
Красивых домов из стекла множество, чего стоит только потрясающий
