Пою перед тобой в восторге похвалу -  не камням дорогим, не злату,

но стеклу...


 

М.В.Ломоносов

 

Общество с ограниченной ответственностью

"Украинский научно-исследовательский институт стекла"

(ООО "УкрНИИСтекла")


 

 

РОЛЬ СТЕКЛА В СОВРЕМЕННОЙ АРХИТЕКТУРЕ

Многообразие окраски, блеск и длительное сохранение свойств, возможность получения «современного стекла» - в условиях энергетического кризиса 70-годов – явились толчком для практического поиска и решения «современного остекления».

В начале 20-годов были выполнены первые работы по единению в архитектурном решении потребности и привлекательности – использование стекол при остеклении зданий, обеспечивая экономию топливно-энергетических ресурсов, динамически восприимчивых к постоянно изменяющимся климатическим условиям, создавая комфорт и психологический микроклимат в помещениях.

            Основным свойством стекла является светопропускание, а в последнее время площади остекления приближаются к площадям зданий – то очевидно, что особенностью всех конструкций есть их прозрачность. Но вместе с тем, это влечет за собой и недостатки – в первую очередь – перегрев летом и потеря тепла зимой. Это обусловило потребность применять стекла, имеющие повышенную прочность или толщину, что в конечном итоге дает прочность конструкции здания. Эти вопросы решались использованием в зданиях энергоемких установок для кондиционирования воздуха, обеспечивающих в течение всего года необходимый температурный режим, за счет использования упрочненного стекла.

            Развитие технологических процессов производства листового стекла, понимание физической сущности работы покрытий на стекле в последние 30 лет дали возможность расширить производство стекла с модифицированной поверхностью или окрашенного в массе, тем самым подойти к решению «современного остекления». Такое остекление могло, используя трансмиссию стекла, осуществлять контроль потока энергии посредством специальных функциональных слоев в обоих направлениях, обеспечить сокращение расхода электроэнергии на кондиционирование и обогрев помещений, создать более гибкую, практичную и эстетичную конструкцию.

Что же касается «интеллектуальных фасадов» - как естественного развития понятия «современного остекления» - то в первую очередь ставилась способность их динамично адаптироваться к изменяющимся климатическим условиям, за счет интенсивного использования природных ресурсов для обеспечения потребности здания в обогреве, вентиляции и охлаждении.

Стекло не прощает малейших ошибок и неточностей – и это касается не только технологических тонкостей, речи также идет о внешнем виде конструкции в целом. Стоит ошибиться с подбором толщины стекла – и самая удачная идея обречена на провал. Многодневный труд, массы расчетов, эскизов и компьютерных зарисовок не пройдут впустую – наградой за усердие станет получение совершенной конструкции, со своим лицом, характером и именем. Стекло толко отблагодарит авторов и своей природной красотой подчеркнет удачность и самобытность его идеи.

Потребность в привлекательных остекленных фасадах, где были бы связаны между собой в единое целое остов здания и сам фасад, возникла у архитекторов уже в 20 гг. XX в. С тех пор разработано немало конструктивных технологических новшеств для реализации этой цели.

За прошедший период времени, по мере развития науки и техники, развитие и появление на рынке стекла новых изделий можно выделить основные конструкционно-технологические решения:

• Холодный фасад: внешний слой фасада — панели стекла. Функцию теплоизоляции выполняет конструкция стены здания, на которую с воздушным зазором крепится внешний слой;

ФАСАДЫ С ОДИНАРНЫМ ОСТЕКЛЕНИЕМ

Примером здания, отвечающего требованиям охраны окружающей среды и имеющим фасад с одинарным остеклением, является главный вход Новой Торговой Ярмарки в Лейпциге. Здесь для создания умеренного климата широко используется возобновляемый источник энергии.

Это здание было построено в 1996 году архитекторами компании "Фон Геркан Марг и Партнеры" (Von Gerkan Marg and Partners) при участии компании "Ян Ричи Аркитектс" (lan Ritchie Architects). Естественный парниковый эффект способен поддерживать приятный умеренный климат практически в течение всего года. Естественная вентиляция достигается благодаря потоку воздуха и регулируется при помощи отверстия в своде и основании стеклянного покрытия. Южное остекление на 75% затемнено фриттой, что уменьшает перегрев в летнее время, защищая остекление от солнечного света. Дополнительный охлаждающий эффект обеспечивается наружной ирригационной системой, в которой используется очищенная дождевая вода.

Следующим примером является здание Лицея Альбера Камю в городе Фрежюс во Франции, построенное компанией "Фостер и Партнеры" (Foster and Partners) в 1991-93 гг. Это здание вытянутой формы с южной стороны защищено от солнца наружными солнцезащитными жалюзи. По центру здания проходит двухэтажный холл с застекленной крышей. Как в традиционной арабской архитектуре, этот холл играет роль "солнечной трубы", которая обеспечивает естественную вентиляцию здания.

• Вытяжной фасад: внешний слой — стеклопакет плюс стекло, устанавливаемое на расстоянии 15—20 см от стеклопакета. При этом воздушный промежуток используется либо для отвода воздуха и вентиляции здания, либо для нагрева притока свежего воздуха;

ФАСАДЫ С ДВОЙНЫМ ОСТЕКЛЕНИЕМ

С 90-х гг. все чаще и чаще стали строиться высотные здания, имеющие фасады с двойным остеклением.

Пространство между двумя остеклениями выступает в качестве термической буферной зоны, которая сокращает потери тепла и обеспечивает пассивный нагрев за счет использования солнечной энергии. Когда в это пространство попадает внешний воздух, фасады с двойным остеклением способствуют естественной вентиляции высотных зданий или зданий, расположенных вблизи от оживленных автотрасс.

Высотное здание цилиндрической формы штаб-квартиры компании RWE AG в Эссене, построенное архитекторами компании "Ингенховен Овердик Кален и Партнеры" (Ingenhoven Overdiek Kahlen and Partners), имеет фасад с двойным остеклением по всей высоте этажа, который служит для естественной вентиляции офисных помещений, охлаждения здания в ночное время и максимального проникновения дневного света. Наружное остекление выполнено из листового закаленного стекла. Внутренний фасад с изоляционным покрытием состоит из раздвижных дверей по всей высоте комнаты, которые можно открывать в целях осуществления естественной вентиляции. На уровне каждого этажа архитекторы закрывают пространство между остеклениями при помощи конусной вентиляционной установки, называемой "рыбий рот". В целях солнцезащиты в пространстве между остеклениями устанавливаются регулируемые подъемные жалюзи.

Здание штаб-квартиры Коммерцбанка в Франкфурте-на-Майне, построенное в 1991-97 гг. компанией "Фостер и Партнеры", предлагает два варианта использования буферной зоны: в качестве фасада с двойным остеклением и в качестве зимнего сада. 60-этажное высотное здание разделено на 4-этажные офисные секции, расположенные со смещением по спирали одна напротив другой. Офисные помещения в каждом блоке занимают две стороны поэтажного плана, а зимний сад - третью сторону. В центре, по всей высоте здания, расположен атриум, поделенный на 12-этажные секции, соединяющие воедино три воздушных сада. Воздушные сады позволяют производить перекрестную вентиляцию здания и естественную вентиляцию офисов, выходящих на внутреннюю сторону здания.

Вентиляция офисов, выходящих на внешнюю сторону здания, происходит естественным путем через фасады с двойным остеклением. Входные и выходные отверстия для воздуха расположены в нижней и верхней частях наружного остекления, состоящего из закаленного листового стекла. Внутреннее остекление имеет изоляционное покрытие и два уровня открывания подъемных окон - снизу и сбоку. В пространстве между остеклениями установлены подъемные жалюзи, защищающие от яркого и прямого солнечного света.

Для здания штаб-квартиры "debis" в Берлине, построенного в 1991-97 гг., архитекторы компании Renzo Piano Building Workshop совместно с архитектором С. Кольбекером разработали новый тип фасада с двойным остеклением, который обладает позитивными термальными свойствами фасада с двойным остеклением зимой, а также преимуществами фасада с одинарным остеклением при естественной вентиляции летом.

Наружное остекление фасада с двойным остеклением состоит из безрамных стеклянных вращающихся жалюзи.

Зимой жалюзи закрыты, и пространство между остеклениями фасада выполняет функцию воздушного буфера (амортизатора воздуха). В летний период жалюзи можно повернуть, в результате чего посредством поступившего свежего воздуха произойдет естественная вентиляция пространства между остеклениями и офисных помещений.

• Структурное остекление — метод объединения стекла, керамики и металла в одной конструкции с использованием специальных клеящих силиконовых герметиков. Этот тип остекления фасадов дает возможность архитекторам и проектировщикам реализовать полностью гладкий цельностеклянный фасад. Чтобы объект с применением остекленного фасада функционировал долго и эффективно, необходима совместная работа архитектора, проектировщика и поставщиков стекла, стеклопакетов, системы профилей и силиконовых герметиков (в случае структурного остекления).

КЛИМАТИЧЕСКИЕ ХОЛЛЫ

Принцип действия буферной зоны может также давать эффект экономии энергии в невысоких зданиях. Зимние сады, атриумы и климатические холлы могут рассматриваться как сильно увеличенные полости фасадов.

Они создают буферную зону, которая может способствовать уменьшению энергетических потерь, доступу пассивного теплопритока от солнечного света, равно как и естественной вентиляции здания.

Здание Центра Микроэлектроники в Дуйсбурге, построенное в 1997 году компанией "Фостер и Партнеры", имеет два застекленных атриума, которые расположены между тремя 5-этажными зданиями. Атриумы создают термическую буферную зону и делают возможной естественную вентиляцию офисов, выходящих на внутреннюю сторону здания. Воздух также может втягиваться через проходящие под землей вентиляционные трубы, при этом предварительно нагреваясь или охлаждаясь за счет тепла почвы. В летнее время воздушный поток способствует ночному охлаждению термальной массы здания.

Здание Учебного Центра Министерства Внутренних Дел Земли Северный Рейн-Вестфалия в Херне - Зодинген, построенное в 1992-99 гг. совместно архитекторами компаний Jourda & Perraudin и Hegger Hegger Schleiff Architects and Partners, состоит из огромного застекленного холла, в котором находятся две группы выстроенных в линию зданий.

Зимой застекленный холл сокращает потери тепла в зданиях и позволяет пассивно использовать энергию солнечного света.

Во избежание перегрева в летнее время в крышу встраиваются застекленные фотоэлектрические модули, используемые для затенения. В целях естественной вентиляции и охлаждения здания в ночное время можно открывать световой люк на крыше, а также стеклянные жалюзи на фасадах.

Теплоизоляция

Следует помнить, что треть потерь тепла через стекло осуществляется за счет теплопроводности и конвекции, а две трети — за счет теплового излучения длинных волн. Проблема конвекции и теплоизоляции решается за счет установки стеклопакетов, причем оптимально, если толщина воздушного слоя между стеклами стеклопакета не превышает 16 мм — в противном случае увеличивается конвекция, и теплоизоляционные характеристики ухудшаются.

Для уменьшения потерь от теплового излучения разработаны так называемые селективные (низкоэмиссионные) стекла со специальным покрытием. В настоящее время существуют два вида подобных стекол: «К-стекло» — с «твердым» покрытием и «i-стекло» — с «мягким» покрытием. «I-стекло», появившееся позже, имеет теплоизоляционные характеристики в 1,5 раза выше, чем «К-стекло», поэтому доля рынка «i-стекла» постоянно растет, им остекляется большинство строящихся объектов в Европе. Из-за «мягкого», т. е. подверженного влиянию внешней среды покрытия, «i-стекло» используется исключительно в изолирующих стеклопакетах, причем устанавливается со стороны помещения покрытием внутрь стеклопакета. Необходимость применения высоких технологий при работе с «i-стеклом» обусловила то, что стеклопакеты с таким стеклом производят только крупные специализированные фирмы.

Защита от солнца

Под солнцезащитным стеклом понимается стекло, обладающее способностью снижать проникание солнечной тепловой и/или световой энергии в помещение путем поглощения либо отражения солнечных лучей. Таким свойством обладают стекла, тонированные в массе, и рефлективные (отражающие) стекла с покрытиями зеркального вида, производимые например по золь-гель технологии. Это наиболее разнообразная и обширная по своему внешнему виду группа стекол, потому особенно любимая архитекторами и наиболее часто используемая при фасадном остеклении.

В качестве примера приведем перечень марок солнцезащитных стекол, выпускаемых международной стекольной корпорацией «Сан-Гобен».

«Парсол» — тонированное в массе теплопоглощающее флоат-стекло различных цветов (бронзовое, серое, зеленое, розовое). Каждому тону стекла соответствуют разные спектрофотометрические характеристики (коэффициенты пропускания, отражения, абсорбции солнечной энергии). Использование тонированного стекла с коэффициентом пропускания менее 50% в качестве фасадного не рекомендуется из-за возрастающего риска термального шока (разрушение стекла вследствие перегрева и перепада температуры), хотя возможно его применение в закаленном виде после специальных расчетов.

«Антелио» — солнцеотражающее (рефлективное) стекло с «твердым» (устойчивым к воздействию внешней среды) покрытием из окиси металлов (коэффициент отражения 29—32%). В качестве исходного используется как бесцветное, так и тонированное стекло, что позволяет получать цветное «Антелио» — бронзовое, изумрудное, серебряное и др.

«Рефлектасол» — сильнозеркальное стекло (коэффициент отражения около 50%), обеспечивающее практически одностороннее наблюдение. При необходимости зеркальный эффект может быть уменьшен на 10—12% путем установки «Рефлектасола» в стеклопакет покрытием внутрь. Покрытие «Рефлектасола» относится к «твердым» и может иметь различные цветовые оттенки.
Тонированные и рефлективные стекла с «твердым» покрытием могут использоваться как при одинарном остеклении («холодный фасад»), так и в составе стеклопакета.

«Кул-лайт» — солнцеотражающее стекло с «мягким» покрытием. Способ его изготовления, при котором на исходное бесцветное или тонированное стекло наносится несколько слоев различных металлов, позволяет получить около 65 видов «Кул-лайта» самых разнообразных цветов (синий, голубой, стальной, серый, бронзовый и др.) и с различными свойствами (светопропускание от 4 до 50%, отражение от 6 до 43%).

«Кул-лайт К» — стекло нового поколения, сочетающее в себе одновременно две функции — рефлективность и энергосбережение. «Мягкое» покрытие этого стекла является селективным, обеспечивающим превосходную теплоизоляцию, и в то же время зеркальным различного тона (как у стекла «Кул-лайт»). В развитых странах именно «Кул-лайт К» наиболее часто используется при фасадном остеклении, т. к. оно дает архитекторам большой простор для творчества, позволяя при этом обеспечить необходимые нормы энергосбережения и солнцезащиты. Как и всякое стекло с «мягким» покрытием, «Кул-лайт» и «Кул-лайт К» применяются только в стеклопакетах.

Звукоизоляция

Изоляцией от шума называется ослабление звуковой энергии при прохождении ее через препятствие (остекление). Звукоизоляция остекления зависит от:

• количества, размера и толщины стекол в стеклопакете;
• толщины воздушного промежутка между стеклами;
• проницаемости стыков.

Увеличение количества стекол в стеклопакете не всегда приводит к желаемому результату. Если просто установить стекло посередине воздушного промежутка, то звукоизоляция снижается вследствие повышения резонансной частоты конструкции. При тройном остеклении (двухкамерный стеклопакет) с акустической точки зрения более целесообразно применять увеличение толщины стекол и воздушного промежутка между ними, при этом камеры стеклопакета не должны быть симметричны. Дальнейшее улучшение показателей достигается путем закачки газа в межстекольное пространство. Более кардинальное решение проблемы — использование в составе стеклопакета специальных ламинированных стекол с шумопонижающими пленками.

Как правило, звукоизоляция обычного однокамерного стеклопакета 4-16-4 (два стекла 4 мм толщиной, воздушный промежуток — 16 мм) достигает 28 дБ, двухкамерного 4-10-4-10-4 — 32 дБ, специального ламинированного стекла — 50 дБ. Следует помнить, что порог слышимости для человека — 0 дБ; повышение уровня звукового давления на 10 дБ воспринимается человеком как удвоение громкости звука.

Безопасность
Безопасное остекление различается по классу защиты:

• Класс «А» — остекление, выдерживающее случайный удар;
• Класс «Б» — остекление, устойчивое к взлому, вандализму;
• Класс «В» — пулестойкое защитное стекло.

Для обеспечения безопасности остекления используются: закаленное стекло, армированное стекло и ламинированное стекло.

Армированное — это стекло с металлической сеткой внутри; при разбивании осколки подобного стекла не выпадают даже при образовании нескольких трещин, а удерживаются на месте арматурой.

Закаленное — стекло, у которого путем термической или химической обработки повышается прочность к ударам и перепадам температур в 5—10 раз по сравнению с обычным стеклом. При разрушении стекло распадается на мелкие безопасные осколки с тупыми краями. Следует отметить, что не все виды стекол можно закаливать: например, стекло с «мягким» покрытием подвергается закалке, как правило, до нанесения покрытия.

Ламинированное стекло (триплекс) состоит из двух или более листов стекла разных видов и толщин, ламинированных (склеенных) вместе с помощью поливинилбутиловой пленки или специальной ламинирующей жидкости. При разбивании ведет себя подобно армированному стеклу. Варьируя стекла и пленки, можно получить триплекс, сочетающий в себе свойство безопасности с другими свойствами: теплоизоляции, звукоизоляции, пожаробезопасности и пр. Недостаток триплекса — большая толщина стекла, т.е. большая нагрузка на кромочное соединение стеклопакета, а также пониженное светопропускание.

Эстетичность

Гармоничное сочетание цвета, прозрачности и степени отражения фасадного стекла с окружающей средой, безусловно, очень важно. Необходимо учитывать, что ошибки в исполнении остекления могут привести к такому дефекту фасада, как «волнистость» (стеклянная поверхность похожа на «кривое зеркало»). Чтобы избежать «волнистости» стеклянного фасада, необходимо использовать наружное стекло толщиной не менее 6—8 мм в зависимости от размера стеклянных панелей. Также следует учитывать специфику климата (большая разница температур в течение года) при производстве стеклопакетов. Температура и давление в межстекольном пространстве стеклопакета, изготовленного летом, будет сильно отличаться от условий его эксплуатации зимой. Низкая температура воздуха приводит к уменьшению давления внутри стеклопакета, из-за чего стекла могут прогибаться внутрь стеклопакета, нарушая ровность остекления и обеспечивая «волнистость» фасада.

Чтобы избежать подобных неприятностей, необходимо заказывать стеклопакеты только у профессиональных производителей стеклопакетов, работающих на современном оборудовании и использующих передовые технологии.

В случае сплошного остекления фасада солнцеотражающим стеклом встает вопрос — как обеспечить единый зеркальный эффект без «полосатости», возникающей иногда за счет нахождения сразу за стеклянным фасадом непрозрачных межэтажных перекрытий, чередующихся с оконными проемами здания. Эту проблему решает специальное фасадное стекло, полученное с помощью нанесения непрозрачного эмалевого цветного покрытия на обратную сторону солнцеотражающего стекла, используемого в данном остеклении.

Из всего вышеизложенного становится ясно, что разнообразие вариантов фасадного остекления практически безгранично. Для облегчения принятия решения о выборе варианта остекления ведущими мировыми производителями стекла разработаны специальные компьютерные программы, где задается вариант конструкции остекления (одинарное, стеклопакет, наклонная стеклянная крыша и т.д.), толщина и тип применяемых стекол, ширина воздушного промежутка, ориентация фасада по частям света, климатические данные и др., на основе чего программа рассчитывает все необходимые теплофизические характеристики остекления, риск термального шока, а также максимально допустимые ветровую и снежную нагрузки для данной конструкции.

Хейслер В, Компаньо А. Фасады с многослойным остеклением Deutsche Bauteitschitt, 6/1998


Сайт создан на Setup.ru Создать сайт бесплатно