Панорамное остекление – популярное и энергоэффективное
Высокие теплопотери при больших площадях остекления долгое время сдерживали увеличение оконных проемов или, как минимум, делали его «удовольствием для богатых». Развитие технологий в корне изменило ситуацию.
Сегодня большие окна и даже панорамное остекление стали не только технологически осуществимы, но и экономически доступны – как при многоэтажном строительстве, так и в частном домостроении. Благодаря чему это теперь возможно, рассказывают эксперты, опрошенные ASNinfo.
Мейнстрим
Рост площади остекления стал мейнстримом, единодушно считают эксперты. «Этот тренд начался с коммерческих объектов – деловых и торговых центров, а сейчас весьма актуален и для многоквартирных домов, и для индивидуального жилищного строительства», - отмечает заместитель коммерческого директора «Татпроф» Алексей Тарасов.
По его словам, если раньше шло остекление только окон и балконов, то сейчас активно практикуется структурное остекление, позволяющее создать идеально ровный фасад и обеспечить высокие эстетические характеристики даже обычного жилого дома сегмента масс-маркет. «Также все большее распространение получает панорамное остекление. При этом несущие конструкции становятся все тоньше, визуально незаметнее. Эта тенденция также позволяет улучшить восприятие объекта, но перед производителями систем ставят важную задачу по обеспечению необходимых прочностных характеристик несущих конструкций», - говорит эксперт.
«Современные проекты в архитектурном стиле hi-tech, как правило, предусматривают панорамные окна. Данная концепция диктует архитектурную моду как в мегаполисах (небоскребы, офисные здания, аэропорты, культурно-развлекательные центры), так и в частном домостроении. Причем для любой климатической зоны возможен свой вариант панорамных окон, который позволит не только предотвратить потери тепла, но и сократить их за счет солнечной энергии», - отмечает Александр Батаев, коммерческий директор ООО «Системные конвекторы» (правообладатель Möhlenhoff в России).
С этим согласна и генеральный директор АО «Фирма Изотерм» Виктория Нестерова. «Проектируются и строятся здания, у которых площадь остекления достигает 70-80% от общей площади ограждений. Панорамное остекление фасадов используется для облицовки различных БЦ, ТРК и административных зданий. Самыми широкими темпами, с точки зрения использования панорамного остекления, растет сегмент жилищного строительства. Первый запрос от покупателей жилья уровня от бизнес-класса: есть ли панорамные окна?», - констатирует она.
По данным директора по стратегическому маркетингу и PR-коммуникациям ООО «Декенинк Рус» Вячеслава Ганцева, в настоящее время в многоквартирных домах в среднем площадь оконных конструкций составляет около 16% от жилой площади дома (без учета так называемого «холодного» алюминия). «В секторе ИЖС этот показатель еще выше – два-три года назад он был около 17%, а сейчас достигает примерно 19%. И нет сомнений, что эта тенденция сохранится», - уверен он.
Сберечь тепло
Как не сложно догадаться, ключевой проблемой, ранее препятствовавшей широкому распространению крупноформатного остекления, был высокий показатель теплопотерь, связанный несовершенством оконных конструкций. Они обладали значительно более высокой теплопередачей, чем стеновые материалы. И поддержание в помещениях комфортного температурного режима стремительно повышало расходы на отопление. Сегодня эта проблема в целом решена: современные производители светопрозрачных конструкций предлагают продукцию с высокими показателями теплоизоляции.
«Вопрос повышения энергоэффективности оконных систем очень актуален. Тарифы оплаты отопления с каждым годом растут и, безусловно, в российских климатических условиях возможность сбережения энергии – очень важный фактор. Поэтому производители светопрозрачных конструкций уделяют этому вопросу немало внимания», - рассказывает Алексей Тарасов.
По его словам, в этом вопросе конструкторская мысль идет по двум направлениям. «Первый – использование все более эффективных теплоизоляционных материалов – вспененного полиэтилена, полиамидов, композитов – из которых изготавливают термовставки и уплотнители. Второй – увеличение толщины заполнения, что дает тот же результат, так сказать, экстенсивным путем. Также практикуется заполнение стеклопатеков инертными газами, которые также обладают низким уровнем теплопроводности», - говорит специалист.
Эксперты считают, что сегодня высокий уровень теплоизоляции обеспечивают как алюминиевые, так и ПВХ-системы. «Алюминий один из самых надежных вариантов исполнения панорамного остекления, с его помощью сегодня легко реализовать массивные окна, раздвижные двери более 3 м в высоту и стеклянные фасады. Исследования доказали, что алюминиевые фасадные системы имеют срок службы не менее 75 лет», - рассказывает директор филиала Reynaers Aluminium Rus в СЗФО Сергей Колосов.
По его словам высокие теплоизоляционные свойства конструкций достигаются благодаря использованию современных термомостов из инновационного материала норил (твердый, упругий при изгибе, сверхпрочный, стабильный в размерах, износостойкий пластик, сохраняющий тепловые характеристики в сухой и влажной атмосфере). «Поэтому большинство систем Reynaers являются эффективным решением для энергопассивного строительства, что подтверждают экологические сертификаты Passive House Institute (Германия) и Minergie (Швейцария). Центральные уплотнители из TPE второго поколения, в сочетании с уплотнителями из XPET пены, также помогают достичь высоких теплофизических показателей», - добавляет специалист.
Руководитель отдела строительного консалтинга profine RUS Александр Артюшин подчеркивает высокую энергоэффективность конструкций на основе ПВХ, ключевые элементы которых непрерывно подвергаются изменениям и усовершенствованию. «Так в структуре профильных систем появилось третье внутреннее уплотнение; менялось их конструктивное внутреннее исполнение (увеличение количества камер и оптимизация их размеров); расширялся фальц для установки стеклопакетов. Кроме изменений в профильных системах, менялось и устройство самих стеклопакетов: стали применяться низкоэмиссионные и мультифункциональные стекла, камеры заполняться осушенным инертным газом. Фурнитура, петлевые группы также не остались в стороне и вносят свой вклад. Например, внутренние петли, которые не прерывают контур уплотнения. Такой комплексный подход позволяет изготавливать оконные конструкции с характеристикой по показателю сопротивления теплопередаче более 1 м² * °С/Вт», - говорит он.
«У нас три системы с шестью или более камерами, и с тремя контурами уплотнения – Фаворит Спэйс, Элегант и Эфорте. Для получения максимального эффекта от использования таких систем необходимо использовать с ними подходящие стеклопакеты. Если в их состав будут входить «правильные» стекла и «правильная» дистанционная рамка, да еще предусмотрено заполнение его камер аргоном, можно получить окно с коэффициентом сопротивления теплопередаче Ro, значительно превышающим 1 м² °С/Вт», - добавляет Вячеслав Ганцев.
Алексей Тарасов обращает внимание на экономический эффект использования энергоэффективных систем. «Если вместо наиболее распространенного окна с сопротивлением теплопередаче R = 0,55 применяется энергоэффективное с R = 0,95 (а некоторые системы имеют показатель и R = 1,15), ежегодная экономия энергии для здания, расположенного, например, в Москве составит не менее 83 кВт•ч/кв. м в год. Можно подсчитать, что 1 кв. м энергоэффективных окон будет экономить до 146 рублей за отопительный сезон. Может показаться, что цифра экономии с «квадрата» энергоэффективного окна за срок его службы невелика – порядка 4,5 тыс. рублей. Однако если пересчитать сумму исходя из условий типового 12-этажного 6-подъездного жилого дом (не меньше 3,5 тыс. кв. м остекления), она составит около 15 млн рублей. А это уже совсем не маленькие деньги для владельца или управляющей компании», - отмечает он.
Право выбора
Эксперты отмечают, что добиться искомого результата, можно только используя качественную продукцию, причем необходимо заранее произвести необходимые расчеты.
«Надо выбирать сертифицированных производителей, которые имеют опыт в проектировании и выпуске светопрозрачных конструкций. Ведь их теплотехнические характеристики и надежность во многом зависят от правильно подобранной системы и стеклопакета. Огромное влияние на качество конструкций оказывает и качество сборки», - говорит Сергей Колосов. «В особо сложных, уникальных случаях, лучше изготовить опытный образец и испытать его либо в лаборатории, либо в «полевых условиях», - добавляет Алексей Тарасов.
По словам Александра Артюшина, в случае же с заказом нестандартных конструкций лучше ориентироваться на компании, которые работают с инновационными продуктами, поскольку они более мобильны и могут довольно быстро дополнять свои продуктовые линейки новыми позициями. Как правило, такие компании работают в тесном контакте с системодателями – разработчиками новых конструкций и получают от них техническую и технологическую поддержку.
Вячеслав Ганцев отмечает, что с точки зрения базового запроса при заказе нестандартных конструкций неплохо получить от оконной компании как минимум расчеты статики профиля и стеклопакетов. «Еще лучше получить расчеты потерь энергии при различных вариантах остекления. Тогда как минимум будет видно, что оконная компания серьезно относится к вопросам подбора системы остекления. В принципе, современные расчетные программы позволяют даже узнать температуры на различных участках поверхности конструкции изнутри. Это, кстати, позволит сразу оценить, насколько комфортной в действительности будет конструкция в режиме реальной эксплуатации», - говорит он.
Чтобы согреться
Но сберечь тепло при панорамном остеклении – это только часть задачи по обеспечению энергоэффективности таких помещений. Еще один ключевой вопрос – обеспечить правильное отопление таких объектов. «Внутрипольные конвекторы – идеальное решение для инженерных систем зданий с панорамным остеклением. Благодаря своему принципу работы, они позволяют избежать понижения температуры в зоне окна, ликвидировать тепловые потери и предотвратить скапливание конденсата», - уверена Виктория Нестерова.
С ней согласен Александр Батаев. «Для предотвращения потока холодного воздуха от светопрозрачных ограждающих конструкций чаще всего применяются приборы отопления, которые размещаются по всей ширине остекления. Так, внутрипольные конвекторы Möhlenhoff, образуя перед окном тепловую завесу, защищают от образования конденсата и не дают холоду пробраться вглубь помещения. Для более эффективного результата прибор должен быть установлен на расстоянии 80-200 мм от окна, а шторы должны быть расположены не менее чем на 50 мм от пола», - говорит он.
По словам Виктории Нестеровой, для нестандартной архитектуры и сложных планировок применяются внутрипольные конвекторы, изготовленные под заданный радиус и с угловыми элементами. «В зданиях с многоуровневым остеклением оптимальным решением, в дополнение к внутрипольным конвекторам, будет использование фасадных приборов, которые крепятся к вертикальным стойкам или горизонтальным ригелям оконных конструкций. В зависимости от высоты фасадного остекления, возможна установка этих конвекторов в один или несколько ярусов. Есть и вариант, как отопить помещение с панорамным остеклением без внутрипольных конвекторов. Серия Коралл – это низкие приборы (высота без опор – 8 см, с опорами – 15 см), которые обладают достаточной мощностью, чтобы и отопить помещение и отсечь холодный воздух от окон, при этом их незначительная высота оставляет максимально открытым вид из окон», - рассказывает она.
Не ошибиться!
При этом эксперты подчеркивают, что отопление помещений с панорамным остеклением – это сложная задача и для ее решения необходим правильный подбор оборудования и качественный монтаж.
«К основным ошибкам можно отнести игнорирование рекомендаций производителей приборов отопления в части установки, монтажа и эксплуатации. Например, использование систем отопления с недостаточной мощностью, например, исключительно только теплого пола. Это не рекомендуется для большей части территории России, так как напольное отопление не компенсирует полностью теплопотери помещения, и не в состоянии обеспечить перехват нисходящего потока холодного воздуха от остекления. Негативным фактором является, конечно, и желание застройщиков сэкономить на приборах отопления. Это приводит к дискомфорту нахождения людей в таких помещениях, переохлаждению, что опасно в первую очередь для детей», - констатирует Виктория Нестерова.
По словам Александра Батаева, распространены ошибки и при выборе внутрипольных конвекторов. «Основной из них является подбор исключительно по размерам, тогда как разумнее сначала определиться с требуемой теплопроизводительностью. В первую очередь рассматриваются модели с естественной конвекцией, но если в силу габаритных ограничений при естественной конвекции не достигается требуемая теплоотдача, то уже рассматриваются модели с принудительной конвекцией», - говорит он. Эксперт добавляет также, что при выборе вентиляторных конвекторов следует принимать во внимание и шумовые характеристики, поэтому логичнее подбирать прибор по теплопроизводительности при средней скорости вращения вентиляторов.
«При монтаже внутрипольных конвекторов следует учитывать особенности застывания бетонной стяжки пола. Во избежание давления на корпус и возможной его деформации необходимо заблаговременно подготовить в полу нишу для прибора. При размещении конвектора в нише рекомендуется обмотать его корпус тепло-звукоизоляционным материалом. Кроме того, необходимо защитить внутреннюю часть конвектора от попадания брызг при залитии бетонного раствора и от попадания строительного мусора (особенно опасно загрязнение движущихся частей вентиляторных моделей). Необходимым условием для стабильной теплопроизводительности внутрипольного конвектора является его систематическая чистка и обслуживание. В противном случае загрязненный теплообменник способствует распространению в помещении вредных бактерий, а накапливание пыли и грязи в движущихся частях прибора усиливает шумовые характеристики», - заключает Александр Батаев.
Эксперты отмечают, что правильно смонтированные и грамотно эксплуатирующиеся конвекторы обеспечивают надежный результат. Так, техника Möhlenhoff работает на таких объектах в Москве, как Московский океанариум, Центральный автовокзал, ЖК «Вишневый сад» и др. Оборудование АО «Фирма Изотерм» действует в комплексах «Стокгольм», «Дипломат», Docklands и др. в Петербурге, деловом центре «Москва-Сити», ЖК «Дискавери», «Метрополия», «Царская площадь» и др. в столице.
Купол как уникальная конструкция
Лаборатория деревянных конструкций ЦНИИСК им. В. А. Кучеренко АО «НИЦ «Строительство» совместно с ООО «ЦНИПС ЛДК» разрабатывает проекты большепролетных каркасов покрытия из клееных деревянных конструкций (КДК). По их проектам построено более 10 аквапарков по всей России. Крупнейший из них – аквапарк «Питерлэнд» в парке 300-летия Санкт-Петербурга. Об особенностях проекта «Строительному Еженедельнику» рассказал заведующий лабораторией деревянных конструкций ЦНИИСК им. В. А. Кучеренко Александр Погорельцев:
– В бассейнах и аквапарках КДК имеют преимущества перед конструкциями из металла или железобетона. Для них хлорирование или озонирование воды создает агрессивную среду, нейтральную для древесины.
В ТРК «Питерлэнд» смонтирован ребристый купол диаметром 90 м и высотой 45 м. Особенности конструкций связаны в основном с его габаритами. В плане меридиональные ребра купола опираются с шагом 14,5 м на нижнее железобетонное кольцо и на стальное верхнее кольцо диаметром 5 м. Основные ребра длиной около 60 м выполнены в виде серповидных сборных ферм и сами по себе являются уникальными в части принятых конструктивных решений, изготовления, сборки и монтажа. На эти ребра с шагом 6 м опираются девять криволинейных кольцевых элементов, из которых два – верхний и нижний – являются опорами для 60 промежуточных меридиональных ребер. Нижний кольцевой элемент выполнен в виде горизонтальной фермы, воспринимающей реакции опор от промежуточных ребер и нагрузки от кольцевой технологической площадки. Остальные кольца являются распорками между меридиональными ребрами для обеспечения их устойчивости.
В конструкции купола реализованы основные принципы «системы ЦНИИСК», все основные узлы и стыки поясов серповидных ребер выполнены на наклонно вклеенных стержнях и V-образных анкерах. Это уникальная система узловых соединений, основанная на вклеивании в древесину арматурных стержней периодического профиля. Россия обладает приоритетом в области подобных узловых соединений деревянных конструкций.
Все жесткие стыки ребер и соединения закладных деталей со стержнями, вклеенными на заводе и на монтаже, выполнены ручной сваркой. Экспериментальные исследования, проведенные в ЦНИИСК с целью оценки влияния сварки на соединения, показали, что существующий «психологический» барьер при сварке деревянных конструкций успешно преодолевается. При соблюдении нескольких рекомендаций сварка практически не сказывается на несущей способности соединений.
Меридиональные ребра состоят из четырех отправочных блоков полной заводской готовности, соединяемых на монтаже жесткими стыками на сварке. Все блоки по торцам снабжены выпусками V-образных анкеров и закладными деталями.
Проблемы допусков по длине для меридиональных ребер решены с помощью зазоров около 40 мм между торцами поясов, заполняемых полимербетоном после сварки V-образных анкеров и стальных полос. Этим достигается плотный контакт по площадкам сжатия.
Треугольная решетка меридиональных ребер включает горизонтальные и вертикальные элементы. Горизонтальные соединены с поясами на цилиндрических нагелях и шпильках, а вертикальные – с усилием растяжения до 40 т – путем сварки выпусков вклеенных стержней и закладных деталей на раскосах.
Сборка и монтаж меридиональных ребер производились в три этапа: сначала на жестком горизонтальном стенде производилась предварительная сборка блоков в проектных габаритах, затем окончательная сборка в вертикальном стальном стенде с последующей установкой блоков в проектное положение.
Из-за кризиса 2008 года после монтажа каркаса купола строительство было приостановлено – и возобновлено только в 2011 году. В результате влажность древесины, не защищенной от атмосферных осадков, значительно превысила величину равновесной влажности, соответствующей условиям эксплуатации. Быстрое завершение строительства и ввод в эксплуатацию могли привести к неравномерной усушке древесины и, как следствие, к появлению значительных трещин и расслоений. Разработанные в ЦНИИСК рекомендации по обеспечению температурно-влажностного режима при завершении строительства позволили избежать этих проблем.
Цифровые технологии – спорту
Олимпиада в Сочи и Чемпионат мира по футболу – 2018 задали новые требования к проектированию и строительству спортивных сооружений в России. О том, как создать современный спортивный объект мирового класса и уложиться в жесткий дедлайн, рассказывает руководитель отдела ОВиКВ компании «Метрополис» Сергей Брюзгин.
Проектирование спортивных сооружений – задача сложная и ответственная. Объекты такого рода сочетают в себе яркую, запоминающуюся архитектуру и комплекс сложнейших инженерных систем. Именно поэтому проектировщики постоянно находятся в поиске новых эффективных решений для работы с такими проектами.
В основе – технологии
Одними из наиболее успешных разработок, активно используемых проектировщиками, являются BIM-технологии. Их применение при проектировании современных сложных объектов, к числу которых относятся и спортивные сооружения, является одним из ключевых условий успешных инвестиций заказчика, ведь технология BIM-проектирования позволяет существенно сэкономить время и средства, необходимые для реализации проекта.
Эта технология дает возможность повысить качество проектирования и на раннем этапе представить полную картину того, как будет выглядеть и функционировать объект. При необходимости заказчик может своевременно внести корректировки в проект на той стадии, когда изменения не влекут за собой больших затрат. Это отличная возможность для всех участников проекта получить практически идеальный продукт, обладающий внешней привлекательностью, комфортом и безопасностью среды и, что самое главное, инвестиционной привлекательностью.
Сейчас все проекты нашей компании разрабатываются с применением этой технологии. Например, Центр художественной гимнастики имени Ирины Винер-Усмановой еще в 2016 году получил первое место на конкурсе BIM-технологий, организованном Минстроем РФ.
Другая многообещающая разработка – достаточно молодая в строительной сфере технология математического моделирования (CFD-моделирование). До ее появления то или иное техническое решение можно было обосновать либо опираясь на накопленный опыт (чаще всего используя решения, принятые ранее для подобных объектов), либо при помощи натурных испытаний (создание макета, испытательного стенда и т.п.). Первый вариант – рискованный (аналогичный объект может достаточно сильно отличаться по своим характеристикам от проектируемого, что может дать свою погрешность и привести к неработоспособности решения). Второй – затратный как по деньгам, так и по времени, не говоря о том, что далеко не все макеты можно физически реализовать. Технология CFD дает возможность за пару дней, а иногда и за несколько часов решить нестандартный узел, внести в него требуемые корректировки и добиться эффективности и работоспособности решения.
Мы применяли CFD-моделирование при проектировании таких объектов, как Центр художественной гимнастики в Москве, многофункциональный плавательный центр «Лужники», крытый каток Москомспорта, а также при проектировании жилых зданий.
До того, как мы освоили эту технологию, нам казалось, что ее применение будет востребовано только на уникальных объектах, однако практика показала, что использование CFD-моделей полезно для объектов любого уровня сложности. С его помощью можно решать такие задачи, как распределение температур в сложных трехмерных многослойных конструкциях, расчет параметров микроклимата помещений, воздухораспределение, расчет потерь давления в нестандартных сетевых элементах и т. д.
Данная технология дает специалисту возможность на раннем этапе проектирования отследить вероятные недочеты потенциальных инженерных решений, а иногда и понять, что предлагаемое решение слишком затратно (как энергетически, так и финансово) или вовсе нежизнеспособно. Например, для проверки условий, создаваемых для зрителей и спортсменов, наша компания выполняла оценку проектных решений систем вентиляции и кондиционирования главной арены Центра художественной гимнастики в Москве при помощи CFD-моделирования. Для достижения оптимального результата нам пришлось провести 8 итераций расчетов, в результате чего системы вентиляции и кондиционирования были значительно переработаны. Это еще раз подтверждает: CFD-моделирование и проектирование при помощи BIM-технологий позволяет на раннем этапе выявить проблемы и оптимизировать проектные решения. А заказчик, в свою очередь, получает наглядное, интуитивно понятное обоснование принимаемых решений. Вот несколько примеров выполненных расчетов:
В гармонии со стройкой
Посмотрим, как применение этих технологий реально отражается на строительном процессе. В качестве примера возьмем Центр художественной гимнастики. Для проектируемого объекта выполнялись следующие стадии проекта:
- концептуальные решения (стадия «К»);
- стадия «Проектная документация» (стадия «П»);
- стадия «Рабочая документация» (стадия «Р»);
- авторский надзор.
Проект стадии «К» стартовал в конце мая 2016 года и длился примерно 2 месяца. Последующая стадия «П» длилась примерно 3,5 месяца. Стадия «Р» длилась примерно 2 года, при этом строительные работы на объекте велись с запаздыванием от проекта всего на 2–3 месяца, иногда этот разрыв становился еще меньше, так что можно сказать, что проект стадии «Р», строительство и авторский надзор шли практически параллельно.
Основные сложности при проектировании как раз и связаны с малым разрывом в сроках между разработкой проектного решения и выдачей его для реализации на стройплощадку. У инженеров и архитекторов остается очень немного времени на принятие и согласование решений, и ошибки при таких малых сроках недопустимы. Именно использование BIM-технологий и, в частности, CFD-моделирования позволяет проектировщикам достаточно комфортно чувствовать себя в процессе взаимодействия со всеми заинтересованными сторонами. При этом есть, конечно, одно обязательно условие, с чем нам повезло: в арсенале всех участников проекта были современные технологии и подходы к проектированию, что позволило выполнить поставленную задачу в требуемый срок.
