Время стекла
Стекло активно применяется в архитектуре примерно с середины прошлого века. Но сегодня светопрозрачные конструкции стали одним из основных материалов для изготовления фасадов. Фантазии архитекторов может ограничить главным образом платежеспособность заказчика.
Сфер применения для стекла в архитектуре становится все больше, в том числе благодаря техническому прогрессу. Стекло – материал обманчивый: внешняя хрупкость и эстетика сочетаются с прочностью и стойкостью.
Стекло – один из любимых строительных материалов современных архитекторов, утверждает Владимир Плоткин, главный архитектор ТПО «Резерв». Архитекторы выделяют этот материал, поскольку целиком остекленные наружные стены или максимум остекленные позволяют увеличить пространство интерьеров, объединив его с окружающей средой, тем более, если эта среда имеет историческую, природную или иную ценность. Также стекло позволяет увеличить световой режим и тем самым повысить комфортность внутреннего пространства. Кроме того, с помощью этого материала подчеркиваются стилистические и функциональные особенности зданий, перечислил Владимир Плоткин.
«Стекло в архитектуре не теряет своей актуальности на протяжении десятилетий. Это износостойкий, энергоэффективный материал, технология применения которого для фасадов совершенствуется ежегодно», - вторит Никита Выходцев, генеральный директор архитектурной мастерской «Арканика», ГАП.
В то же время, указывает Сергей Чобан, руководитель архитектурных бюро СПИЧ (Россия) и Tchoban Voss Architekten (Германия), стекло требует бОльших затрат, причем под затратами подразумевается в том числе и стоимость поддержания поверхности фасада в зрелищном виде: кирпичному или бетонному фасаду это необходимо в меньшей степени, тогда как стекло нуждается в регулярной очистке для того, чтобы сохранять свою изначально задуманную привлекательность.
«Светопрозрачные структуры и их системы – пример статической выразительности конструкций, которые обеспечивают взаимодействие здания с окружающей средой и влияют на экосистему. Стремление к единению с природой в комплексе технологий всегда будет актуальным», - убеждена Анна Малюшицкая, главный архитектор проектов компании «Метрополис».
Лицом к городу
Первым всемирно известным зданием со стеклянным фасадом стал «Хрустальный дворец» архитектора Джозефа Пакстона в лондонском Гайд- Парке. Здание было построено в 1851 году ко Всемирной выставке. Затем были попытки изготовить стеклянные фасады, впрочем, в большинстве не слишком удачные.
Первое здание с конструктивными элементами появилось в 1951 году. Но более активно светопрозрачные конструкции стали использоваться примерно с начала 1980-х, с приходом новых технологий (магнетронное нанесение теплоотражающих покрытий на большеформатные стекла), благодаря которым стало возможным даже возведение небоскребов со стеклянными фасадами.
«Стекло это в первую очередь материал, который выполняет общеструктурную функцию в архитектуре. Стекло – материал, который формирует прозрачную границу между двумя реалиями пространства: границу между внешним и внутренним, между внутренним и внутренним и т.д. и, тем самым, актуальность этой функции самоочевидна. Она была, есть и, несомненно, сохранится», - убежден Вячеслав Ухов, заслуженный архитектор РФ, профессор Российской Академии художеств, кандидат архитектуры, вице-президент Санкт-Петербургского Союза Архитекторов, академик МААМ, руководитель «Архитектурно-проектной мастерской Ухова В.О.».
Одни архитекторы отмечают эволюцию светопрозрачных конструкций, которые становятся почти обычным инструментом в работе, при этом постоянно совершенствуясь. Другие продолжают считать стекло уникальным материалом. «Уникальные особенности стекла, такие как прозрачность и отражение, позволяют вписывать дом в окружение и одновременно увязывать внутреннее пространство с внешним миром. Именно эти два качества делали и делают стекло уникальным материалом», - полагает Алена Каширина, архитектор и сооснователь мастерской Кашириных.
В контексте застройки
Перечисленные качества позволяют вписывать новые стеклянные фасады даже в историческую застройку. Но спектр зданий и сооружений со стеклянными фасадами гораздо шире.
«Еще совсем недавно тотальное остекление было признаком общественного здания, сейчас все больше жилых зданий может похвастаться подобным принципом фасадного решения. При этом стекло и другие светопрозрачные материалы отлично справляются с фасадными решениями различных типов и сложности, а в сочетании с подсветкой и различными фактурами эстетический эффект превосходит все ожидания», - рассуждает Евгений Новосадюк, партнёр архитектурного бюро «Студия 44».
«Чаще всего речь идет о бизнес-центрах, стоит вспомнить московский или лондонский Сити, Манхэттен или Сингапур – преимущественное количество небоскребов выполнено из стекла. Однако не уступают общественные здания и жилые комплексы, частные виллы. Материал настолько себя зарекомендовал, что сложно вспомнить типологию, в которой бы не использовалось стекло. Например, в Японии есть общественные туалеты, выполненные из умного стекла. Благодаря фотоэлементам, когда в павильон заходит посетитель, прозрачное стекло становится цветным и непрозрачным. Автор проекта – всемирно известный архитектор Сигэру Бан, лауреат Притцкеровской премии (как Нобелевская в архитектуре)», - рассказывает Никита Выходцев.
По мнению Анны Реппо, главного архитектора проектов ООО «ТАМ Реппо», легче назвать объекты, где светопрозрачные конструкции не используются: «Все, что связано с жизнедеятельностью человека, требует естественного света. Особенно в северном климате. Исключения составляют некоторые сельскохозяйственные и производственные объекты с особенными технологическими процессами, особо опасные объекты (такие как атомные стации и хранилища). Все остальное требует света».
«Прозрачное стекло без оттенков будто стирает границы между помещением, фасадом и окружающей средой. При этом внешне остекление не перетягивает на себя внимание, а здание смотрится гармонично, подчеркивая целостность концепции, задуманной архитектором. Стекло подходит и для объекта в центре мегаполиса, и для современного загородного дома с панорамными окнами», - полагает Максим Колдышев, директор по маркетингу Guardian Glass.
Вячеслав Ухов указывает на применение светопрозрачных конструкций даже в подземных сооружениях, где необходимо иметь прозрачные границы между разными функциональными локализациями. По его словам, стекло для создания светопрозрачной границы применяется повсеместно, вплоть до космических станций.
Алена Каширина полагает, что дело не в типе недвижимости, а в необходимости «открывать из неё виды (или в неё)». Таким образом, при проектировании часть здания может получить сплошное или панорамное остекление, а часть – более скромные по размерам окна.
«Роль светопрозрачных конструкций в качестве средства оформления и формирования художественно-пластических качеств архитектуры в такой же степени значительна, как и все остальные материалы, которыми пользуются архитекторы для достижения художественно-пластических, выразительных свойств того или иного объекта. Безусловно, это связано с таким понятием как «мейнстрим» или иначе – модой на ограждающие конструкции – камень, кирпич, дерево, стекло и т.д.», - заключил Вячеслав Ухов.
Эксперименты со стеклом
Как любая другая сфера, производство стекла совершенствуется, появляются новые идеи. «Все время появляется что-то новое, но, большей частью, это заметно только профессионалам», - отмечает Карен Смирнов, ГАП «Евгений Герасимов и партнеры».
По словам Владимира Плоткина, есть масса разновидностей стекла: со специальными легко очищающими покрытиями, матовые, зеркальные, перфорированные, с рисунком.
Современные технологии стекла в архитектуре развиваются в сторону увеличения его энергоэффективности, экологичности, многофункциональности, повышения качеств солнцезащитных функций, разработки специальных покрытий, в том числе против скопления конденсата. Также стекло используется как конструктивный элемент.
Есть энергоэффективное остекление, остекление с меняющимися свойствами, вроде переменной прозрачности, уменьшение видимых несущих профилей, скрытые створки, разные противопожарные решения, указывает Карен Смирнов.
«В последние годы доля солнцезащитных стекол росла примерно на 15% ежегодно, - отмечает Максим Колдышев. - Таким образом, в России был спрос именно на сложные продукты с новыми характеристиками. В 2021 году мы вывели на российский рынок сразу несколько новых продуктов для архитекторов. Например, это стекло с высокой зеркальностью и нейтральным оттенком ― SunGuard Silver 60 и SunGuard HD Platinum. Они позволяют проектировать здания и поверхности фасадов, которые визуально не имеют цвета и создают «эффект невесомости». Применение этих высокотехнологичных многофункциональных стекол вместе и по отдельности позволяет максимально раскрыть эстетический потенциал «прозрачной» архитектуры».
По словам Максима Колдышева, есть запрос и на высокие характеристики продуктов по теплосбережению. Предприятие недавно запустило новые продукты с высокими солнцезащитными и теплосберегающими характеристиками: высокоселективные стекла SunGuard® SuperNeutral® (SN) 75 HT и SunGuard® SuperNeutral® (SN) 70S HT. Благодаря высокому уровню светопропускания и защиты от солнца стекло помогает наполнить здание естественным светом и сократить при этом УФ-излучение.
Анна Реппо в качестве одной из современных тенденций называет придание светопрозрачным конструкциям новых свойств – умного дома: стекло регулирует климат в помещениях, сохраняет и отдает тепло, меняет цвет в зависимости от света.
«В современных зданиях элементы остекления интегрируются с дополнительными устройствами в единые автоматически управляемые системы и за счет этого, помимо задач архитектурной выразительности, выполняются еще и целый ряд дополнительных функций, а именно: управление тепловой энергией Солнца в летнее время (в комплексе с солнечными батареями), ночное охлаждение внутренних объемов и несущих конструкций здания летом для предотвращения солнечного перегрева, дымоудаления и др.», - отмечает Владимир Плоткин.
Анна Малюшицкая добавляет: «Сегодня технологии светопрозрачных конструкций достигли такого развития, что ограничиваются разве что фантазией архитектора, чьи идеи становятся двигателем дальнейшего прогресса. Например, необходимость интеграции медиа-систем в архитектурную среду породило такой вид фасадов, как «цифровое» стекло (digitalglass), позволяющее создать условия для динамичного мультимедийного творческого взаимодействия архитектурной оболочки с городским пространством и всеми элементами, находящимися в нем. Или «экокожа» (EcoClean), под воздействием солнечного света и растворенного в воздухе водяного пара способная самоочищаться».
Алена Каширина тоже указывает в качестве новой актуальной технологии совмещение солнечных панелей со стеклом и добавляет: «Ещё одна интересная технология, которая активно находит применение - двойной фасад. Это эффективная конструкция, позволяющая улучшить естественную вентиляцию и теплообмен. Стекло вообще довольно хорошо вписывается в концепцию экологичных построек - ведь его можно полностью переработать».
Сергей Чобан называет в качестве интересного с художественной точки зрения и в то же время практичного вариант печати на стекле. «В свое время я был одним из первых в России, кто решил использовать этот прием в зданиях самой разной типологии, - вспоминает он. – Печать отчасти лишает стекло прозрачности и тем самым превращает его в более универсальный облицовочный материал, за которым, например, может быть размещена теплоизоляция. На мой взгляд, это интересный вариант решения стеклянного фасада, позволяющий снизить энергозатраты и в то же время создать ощущение здания, полностью решенного в светопрозрачных конструкциях, поскольку запечатанные панели также пропускают дневной свет. Кроме того, это интересный способ создать не просто декорированную поверхность, но зашифровать в фасаде дополнительную визуальную информацию об объекте».
Также, по словам Анна Реппо, очень интересен опыт применения цельностеклянных безрамных конструкций.
Максим Колдышев, кроме того, отмечает увеличение средней площади окна при уменьшении средней площади квартиры в жилых домах. «По нашим данным, коэффициент остекления квартиры вырос за последние семь лет с 15% до 19%, а в частных домах – с 9% до 20% и больше», - уточнил он.
По мнению Никиты Выходцева, тенденции двигаются в двух направлениях: эстетические и технологические. К эстетическим факторам относятся увеличение максимальных габаритов стекла в стеклопакете, бОльшая прозрачность стеклопакета, тоньше профиль в системе крепления. К технологическим – повышение энергоэффективности стеклопакетов (повышение теплоизоляции), противопожарные стеклопакеты, новшества в системе открывания (уходящие в пол конструкции или габариты слайдовых/ открывающихся элементов). «Усовершенствования происходят ежегодно, однако зависят от производителей стеклопакетов, профильных систем и географии производства. Например, в России максимальные длинна стеклопакета 12 метров, а в Китае есть печи длинной 13 метров, кажется, 1 метр, однако это может существенно отразиться на архитектуре фасада», - подчеркивает он.
Искусство архитектуры
Вместе с тем всегда есть те или иные ограничения в применении стекла. Порой речь идет о самых приземленных вещах. Например, о деньгах. Всегда стоит вопрос, сколько готов платить заказчик. Есть также противопожарные и другие законодательные нормативы, сроки реализации проекта. Так, если бюджет позволяет, можно изготовить стеклянные системы по индивидуальному заказу. «Такая практика существует, однако добавляет от года до двух к проектированию и требует дополнительных затрат от заказчика», - уточняет Никита Выходцев.
«Весь вопрос в цене светопрозрачных конструкций, а не в их технологиях. Чем дальше мы уходим от ПВХ-окошка, тем менее доступным становится такое решение», - добавила Алена Каширина.
По мнению Никиты Выходцева, архитектура – это про «баланс интересов», когда необходимо увязать максимальное количество требований, сохранив эстетику.
«Применение материалов таким образом, чтобы технологические ограничения не были заметны и смотрелись естественно, обогащали архитектурное решение деталями - один из признаков качественной архитектуры и искусства архитектора», - заключил Карен Смирнов.
Опираясь на лучшее
Среди наиболее интересных проектов со стеклянными фасадами профессионалы называют и зарубежные постройки именитых иностранных архитекторов, и объекты на территории России. Как правило, в каждом случае в проекте есть своя изюминка.
Например, Карен Смирнов отмечает интересные эксперименты с гнутым стеклом, вроде проекта James Carpenter Design Associates для магазина «Nordstrom» в Нью-Йорке или клубного дома на Кутузовском, 12 от архитектурного бюро «Цимайло, Ляшенко и партнеры». «В нашей практике таким уникальным объектом с применением гнутого стекла стал купол «Невской ратуши». Там применены изогнутые в двух плоскостях стеклопакеты большого размера», - добавил он.
Алена Каширина полагает уникальной небольшую постройку от MVRDV – бутик Шанель в Амстердаме, в котором часть фасада здания выполнена из стеклянного кирпича.
Никита Выходцев называет здание штаб-квартира ПАО «Татнефть» в Альметьевске от архитектурной мастерской «Арканика» - первое в России здание, где используются выгнутые и вогнутые стеклопакеты, создавая эффект «струящегося» стекла. Стеклянный волнистый фасад, переливающийся отражениями, создает эффектный запоминающийся образ.
Также запоминающимися проектами Никита Выходцев «Apple park» в Купертино Норманна Фостера: он считается «иконой» применения стекла в архитектуре. «Из выдающихся особенностей можно упомянуть о максимальной высоте стеклянных конструкций – до 16 метров, или уникальные слайдовые изогнутые двери, габаритами 16 х 28 метров, весом 180 тонн, которые открываются за 12 минут», - говорит он.
Помимо этих объектов интересен «Leeza Soho Tower» Захи Хадид в Пекине. «Небоскреб состоит из двух «переплетающихся» объемов, разделенных самым высоким в мире атриумом – 194 метра. Атриум пропускает солнечный свет в здание, а стеклопакеты за счет поворачивающегося фасада расположены таким образом, что появляется узкое вентиляционное пространство, которое при необходимости служит как дополнительный воздухозабор с фасада, создавая комфортный микроклимат на каждом этаже», - объяснил Никита Выходцев.
В свою очередь Анна Реппо считает наиболее ярким примером башню «Лахта-центра» в Петербурге. «Можно по-разному относиться к самой идеи проявления такого объекта в нашем городе, но нельзя отрицать что построена она по последним современным технологиям и возможностям, в том числе и в применении светопрозрачных конструкций», - уточнила она.
Максим Колдышев среди интересных объектов выделяет бизнес-центр «Ferrum» в Петербурге, музей Мирового океана в Калининграде, Аэропорт им Леонова в Кемерове, комплекс апартаментов «Neva Towers» в Москве.
У Ивана Кожина, партнёра архитектурного бюро «Студия 44», – свой подход: «Мне кажется, самый лучший объект со стеклянными фасадами, построенный когда-либо, - павильон водочных церемоний, построенный архитектором Александром Бродским, который является одним из лучших российских архитекторов. Этот павильон сделан из переработанных окон, со старых московских фабрик».
Владимир Плоткин отмечает целый ряд проектов на разных континентах: кампус Университета Люксембург в городе Эш-сюр-Альзетт, торговый центр «Emporia» в Швеции, комплекс Миланской ярмарки, Золотую рамку Дубая, Музей искусств Нельсона- Аткинса в Канзасе, Институт звука и изображения Хилверсюм в Нидерландах, бутик Кристиана Диора в Токио, а также Центр художественной гимнастики Ирины Винер-Усмановой в Лужниках.
По словам Анны Малюшицкой, при создании фасадов с использованием светопрозрачного материала или оболочки, когда граница внешнего и внутреннего исчезает, требуется комплексный подход к решению инженерных задач. Такие задачи филигранно решает архитектурное бюро Нормана Фостера (Foster and Partners). При создании небоскреба «Херст-тауэр» в Нью-Йорке использовалась специальная сетчатая оболочка со срезанными углами, которая экономит до 21% стали, а поверхность фасада собирает дождевую воду и потребляет на 25% меньше энергии, чем классическое офисное здание. ТРЦ «Хан-Шатыр» в Нур-Султане, достигающий 150 метров в высоту, представляет собой гигантский шатёр с провисающей крышей, которая состоит из прозрачной ударопрочной пластмассы с высокой коррозионной стойкостью и способствует проникновению вглубь здания естественного солнечного света.
«В России наибольшее применение светопрозрачных конструкций нашло высотное строительство. Так, в башне «Эволюция» в Москва-сити, напоминающей молекулу ДНК, используется холодногнутое остекление. Двояковыпуклая кривизна фасада обеспечивается при помощи абсолютно плоских стеклопакетов из отражающего стекла технологией их «холодного» гнутья, деформирующей их под собственным весом в проектное положение, в результате чего стекло принимает форму рамы без какого-либо термического воздействия. Ярким флагманом современной архитектуры на постсоветском пространстве становится мыс Хрустальный в Севастополе. Строящиеся там Театр оперы и балета и Академия хореографии, генеральным проектировщиком которых является компания «Метрополис», создаются на стыке новейших технологий и смелого замысла автора проекта Вольфа Прикса (Coop Himmelb(l)au). В решениях фасадов Театра оперы и балета применено многослойное мультифункциональное стекло, сочетающее функции солнцезащиты и энергосбережения: Energy NT on Crystalvision и Stopray Vision 50T on Crystalvision. Световые фонари, вкрапленные в поверхность кровли, растворяются в отделке наружного покрытия из стеклофибробетона и дополняют пространство, пронизывая его светом и вдохновляя будущих посетителей и артистов.
Светопрозрачное ограждение фасадов с многослойным стеклом в составе стеклопакета обеспечивает безопасность для людей как снаружи, так и внутри здания – в случае повреждения многослойное стекло даст трещину, но не выпадет. Также этот материал обеспечивает защиту от несанкционированного проникновения в помещение с улицы, актов вандализма (для нижних этажей здания), повышенный уровень звукоизоляции помещений и защиту от УФ-воздействия», - перечисляет Анна Малюшицкая.
Наверное, перечень можно продолжить.
Прозрачная перспектива
Архитекторы полагают, что сегодня отношение к стеклу переживает новый этап – по аналогии с другими материалами, которые то возникали, то пропадали на долгие годы за многовековую историю строительства.
«Особенно меня радует тенденция в сторону осмысления свойств самого материала, а не просто декоративная печать рисунков на гладкой поверхности, которая уже сейчас выглядит дешево и пошло. Здания обретают легкость и невесомость, растворяются в пространстве, изменяют силуэт, образ в течение суток. Удивительно и то, что зачастую постройка оказывается эффектней: эффект построенного превышает проектные визуализации. Новые технические возможности позволяют значительно обогатить арсенал архитектора. Возможно, сейчас мы переживаем новый этап в развитии архитектуры, который рискует, и он обещает стать столь же ярким и интересным как тот, что в свое время состоялся благодаря проектам работам Миса ван дер Роэ, Филиппа Джонсона и других ярких выдающихся архитекторов ХХ века», - поделился Евгений Новосадюк.
По мнению Сергея Чобана, стоит помнить и об энергоэффективности: «Важны, конечно, и соображения энергоэффективности. Думаю, это вообще главный вызов развития стеклянной архитектуры сегодня. Требования, связанные с энергоэффективностью и поддержанием комфортного климата внутри здания, по возможности минимальными средствами, напрямую влияют на количество используемого остекления и, конечно, на его качество. Сегодня если архитектор хочет создать эффект цельностеклянного здания, он, скорее всего, проектирует двойной фасад. Наружный слой такого фасада создается из тонкого и одинарного стекла, формируя ощущение своего рода прозрачной наружной оболочки. Но за этим слоем реализуется еще один фасад, из стекла, отвечающего всем современным требованиям тепло- и солнцеизоляции».
По словам Анны Малюшицкой, реализации амбициозных архитектурных замыслов помогают сегодня отечественные производители: «Вновь открывающиеся заводы способны создать стеклянные полотна требуемых параметров, до 12 метров в длину. Экспериментальные проектные институты (например, ФГУП «ВИАМ») уже имеют опыт работы с акустическими структурами, полимерными композиционными наноматериалами и пр., помогающими воплотить замысел в реальность».
Но есть и оборотная сторона медали. Иван Кожин отмечает возможность ресайклинга: «Стекло – это замечательный материал, который можно переработать. Поэтому мне кажется, что в современном мире, когда мы начинаем всё больше думать в этом направлении (а как известно, строительная сфера является одним из самых мощных загрязнителей), фасады из стекла будут ещё долгое время актуальны, как и остальные материалы, которые могут быть переработаны».
«Светопрозрачные конструкции, безусловно, перспективны в архитектуре. Сама перспективность связана с новыми технологиями, а это означает, что если существуют технологические ограничения, то эти ограничения со временем будут устранены технологическим прогрессом», - резюмировал Вячеслав Ухов.
Потому и не шумят
Шумозащитные экраны (ШЗЭ) получают все большее распространение при реализации крупных транспортных проектов. При том что компаниями налажено производство качественной продукции, развитие сегмента сдерживают ценовые факторы.
Курс властей на развитие инфраструктуры стимулирует строительство крупных дорожно-транспортных объектов, часть из которых находится в черте населенных пунктов. Это, в свою очередь, ведет к все более широкому использованию шумозащитных конструкций.
«Спрос на шумозащитные экраны растет год от года. Это связано с развитием российских автомобильных дорог, более тщательным контролем соблюдения современных норм строительства и заботой о здоровье людей, пребывающих в местах с повышенным уровнем шума. Рынок ШЗЭ развивается. Появляются новые материалы и технологии», — констатирует директор департамента шумозащитных экранов ООО «КрафтСпан» Артем Яковлев.
По словам директора по развитию ООО «АДК» Петра Федорова, сегодня рынок ШЗЭ развивается очень быстро. «Растет спрос на эффективные решения по шумозащите, особое внимание уделяется архитектурному и цветовому оформлению конструкций экранов. Все больше используется решений на базе светопрозрачных панелей, создающих воздушность и легкость шумозащитным конструкциям. Используемые полимерные или закаленные стекла обладают требуемыми звукоизолирующими и прочностными характеристиками и с успехом вписываются в концепцию шумозащиты населения от негативного влияния шума», — говорит он.
Минус звук
«Учитывая требование СанПиН 1.2.3685-21 о допустимых уровнях шума (55 дБА днем/45 дБА ночью на территории, прилегающей к жилым домам) требуемое снижение шума может достигать 20–25 дБА и более. Для обеспечения допустимых уровней в ряде случаев необходимо устройство шумозащитных экранов не только в полосе отвода объекта, но и на территории жилой застройки», — говорит руководитель службы главного инженера ЗАО «Институт "Трансэкопроект"» Наталья Тюрина.
«Акустическая эффективность (индекс изоляции воздушного шума) наших панелей может достигать 41 дБ», — со своей стороны отмечает Артем Яковлев. А по словам генерального директора ЗСК «Стройэлемент» Виталия Скуматова, в принципе, современные ШЗЭ могут обеспечить любой требуемый уровень защиты. «Все зависит от того, где и что надо защитить. Экраны, предназначенные для автомобильных и железных дорог, обеспечивают защиту в 32–38 Дб. Эти показатели зависят от многих факторов как проектного характера, так и технологического. Что является звукопоглощающим элементом в экране, какой процент отражается, как обеспечивается фиксация наполнителя экрана внутри, как обеспечивается коррозионная стойкость, какая долговечность экрана», — уточняет он.
Уровень снижения шума экраном зависит в первую очередь от высоты и длины экрана; расположения экрана относительно источника шума (чем ближе — тем лучше защита), акустических свойств материалов, из которых изготовлен экран (звукоизоляции и звукопоглощения экрана); его формы, говорит Наталья Тюрина. «Конструкция ШЗЭ должна обеспечивать механическую прочность, выдерживать весовую, ветровую, снеговую и другие нагрузки, быть пожаробезопасной, долговечной и ремонтопригодной», — перечисляет она.
Конструктив
Как отмечает Петр Федоров, сегодня существует три технических решения по конструкции акустических панелей. «Это самый древний конструктив (первые разработки — начала 1960-х годов) в виде коробчатой конструкции с перфорированной стенкой, обращенной в сторону источника шума, задней неперфорированной стенкой, между которыми уложена минеральная вата плотностью 40–60 кг/куб. м. Такие конструкции собираются ручным методом и дожили до наших дней практически без изменений. Второй конструктив представляет собой строительную сэндвич-панель с перфорированной лицевой стороной и минераловатным наполнителем плотностью 90–100 кг/куб. м. Стенки изготавливаются из оцинкованной или нержавеющей стали, алюминия. Панели производятся на автоматизированных линиях, что обеспечивает высокое качество. Третий вид конструкции основан на коробчатых экструзионных замкнутых профилях из ПВХ-пластика с наполнением из минеральной ваты плотностью 70–90 кг/куб. м», — говорит он.
Он выделяет ряд параметров, на которые надо обратить внимание при выборе ШЗЭ:
- Материал внешних металлических стенок панелей должен содержать коррозионостойкое покрытие, нанесенное методом горячего цинкования и иметь толщину не менее 240–275 грамм на квадратный метр с последующим нанесением износостойкого лакокрасочного покрытия.
- Механические характеристики материала стенок панелей должны быть прочными, иметь высокие показатели предела прочности и текучести металла, чтобы выдержать энергию удара 30 джоулей (камень массой 100 гр., летящий со скоростью 30 км/ч) до разрушения стенки панели.
- Минеральная звукопоглощающая вата должна иметь необходимую плотность, быть обработана в заводских условиях специальными промасливателями и иметь минимальную величину водопоглощения из окружающей среды.
- Материал стенок панелей должен быть негорючим и не выделять при нагревании даже солнечной энергией опасные для человека вещества.
По словам Виталия Скуматова, главной задачей при производстве элементов ШЗЭ является необходимость обеспечить их долговечность и высокую коррозионную стойкость. «Безусловно важным является удобство монтажа шумозащитного экрана в полевых условиях и его ремонтопригодность в процессе эксплуатации», — добавляет он.
«В качестве наполнителя мы используем минеральную вату на основе горных базальтовых пород плотностью 115 кг/куб. м. Также рекомендуем обращать внимание на связующий элемент между металлическими обкладками и наполнителем — клей. В нашем случае это двухкомпонентный клей на полиуретановой основе, обеспечивающий максимально качественное сцепление поверхностей металла и минеральной ваты. Если говорить о металле, то всегда уточняйте, какое у него покрытие: стойки и опорные профили должны быть оцинкованы. Акустические панели должны иметь защитное полимерное покрытие, подходящее под ваши задачи, и также быть оцинкованы», — советует Артем Яковлев.
Наталья Тюрина обращает внимание также на качество монтажа. «Недопустимо наличие щелей и отверстий в конструкции экранов, например, между нижними панелями экрана и основанием, на котором экран установлен, так как они приводят к резкому снижению звукоизолирующих свойств и эффекта снижения экраном шума», — отмечает она.
«Если над проектом работают опытные специалисты, и конструкция типовая, то сложно ошибиться в расчетах. К проблемам может привести большое количество изменений на этапе проектирования конструкции. К типовым ошибкам можно отнести несовпадение количества парных элементов конструкции», — со своей стороны добавляет Артем Яковлев.
Цена вопроса
Главным сдерживающим фактором в вопросе распространения шумозащитных экранов является их сравнительно высокая стоимость, говорят эксперты. «Основными проблемами являются чрезмерно жесткие нормативные требования и необходимость принятия компромиссных с точки зрения минимизации стоимости технических решений. Доля затрат на шумозащитные мероприятия в общей стоимости объекта транспортной инфраструктуры достаточно велика и зависит от наличия и протяженности нормируемых по шуму территорий в зоне акустического воздействия. На сегодняшний день стоимость шумозащиты может составлять 3% от общей стоимости объекта — при наличии незначительного количества жилых территорий вдоль магистрали и достигать 10% и более — при прохождении через жилые районы более 70% объекта», — подчеркивает Наталья Тюрина.
«Цена шумозащитного экрана формируется исходя из параметров элементов его конструкции и объема поставки. Например, чем толще акустические панели, тем больше требуется сырья для их производства, тем дороже они стоят. Добавит стоимости нестандартный цвет панелей и других элементов конструкции. Сейчас ситуация на отечественном рынке металлопроката и шумозащитных материалов нестабильная: стоимость сырья и комплектующих динамически изменяется, что влияет на итоговую стоимость шумозащитных экранов. Цены меняются буквально еженедельно. Поэтому мы рекомендуем нашим клиентам не откладывать проекты», — отмечает Артем Яковлев.
Виталий Скуматов тоже отмечает, что изготовление качественных ШЗЭ из дешевых компонентов просто невозможно. «Обеспечение высоких технических характеристик продукции предопределяет и немалую стоимость шумозащитных экранов. А поскольку за последний год цены на материалы, используемые при производстве (а именно металл, наполнители, клеи и прочее), выросли в два с лишним раза, то, конечно, и цена готовой продукции увеличилась почти в два раза», — говорит он.
«На рынке присутствует много предложений, отличных между собой по цене. Чтобы завоевать покупателя низкой ценой, некоторые производители используют скрытые характеристики, которые визуально не видны. Используется сталь с низкими показателями механических характеристик, с количеством цинка 90–100–140 грамм на квадратный метр, низкой плотностью минеральной ваты 40–60 кг/куб. м. Срок службы таких панелей намного меньше необходимых эксплуатационных и требуемых межремонтных периодов», — предупреждает Петр Федоров.
Строительство линий электропередач
Линия электропередач — компонент электрической сети, который предназначен для передачи электроэнергии при помощи тока на большие расстояния. Прежде чем приступить к строительству, требуется разобраться в видах ЛЭП и их особенностях.
Виды ЛЭП
ЛЭП делят на два вида:
- воздушная;
- кабельная.
Главное назначение ЛЭП — передача электроэнергии. Также по проводам производят трансляцию высокочастотного сигнала. Его используют для передачи телеметрической информации. Во время строительства соблюдают правила безопасности, так как в процессе монтажа легко получить травму или погибнуть.
Классификация воздушных линий электропередач
Воздушная линия обладает высокой электропроводностью при условии использования прочных канатов, повышенной устойчивостью к механическому повреждению и коррозии. Ее разделяют по классам:
|
Классы воздушных линий электропередач |
Характеристика |
|
По виду тока |
|
|
По напряжению |
|
|
По назначению |
|
|
По режиму работы |
|
ЛЭП поднимают высоко над землей. При этом изоляционным материалом служит воздух. Напряжение воздушных линий электропередач выбирают, исходя из назначения.
К недостаткам ВЛ относят:
- широкую полосу отчуждения, так как возле ЛЭП запрещается возводить сооружения и высаживать деревья;
- незащищенность от погодных условий и внешних воздействий: падений деревьев, ударов молнии;
- эстетическую непривлекательность (в черте города чаще всего используют кабельный метод).
Воздушная линия электропередачи дешевле кабельной по стоимости строительства и ремонта, так как не приходится осуществлять земляные работы во время замены проводов, а также не затрудняется визуальный осмотр состояния ВЛ.
Важные моменты при составлении проекта ЛЭП
Прокладку проводов воздушной линии электропередач (ВЛ) осуществляют по воздуху и закрепляют на арматуре. Установку проводят по высоковольтным столбам, путепроводам и мостам.
В состав конструкции воздушных линий электропередач входят:
- железобетонные или металлические опоры;
- изоляционные материалы;
- разрядники;
- кабели с различными показателями;
- тросы с защитой от молнии;
- вспомогательное оборудование;
- арматура;
- провода;
- траверсы.
Каждый элемент, входящий в состав, выполняет определенные задачи и несет свои нагрузки. Если по опорам линии планируется проводить высокочастотный канал связи, то добавляют оптоволоконные кабели и необходимое вспомогательное оборудование.
Кабельная линия электропередачи (КЛ)
Кабельные линии разделяют по классам:
|
Классификация кабельных линий электропередач |
Характеристика |
|
По типу изоляции |
|
|
По условиям прохождения |
|
|
По роду тока |
|
К КЛ относят кабельный:
- Туннель — это коридор, в котором располагаются опорные конструкции для расположения проводов и муфт. На всей длине предоставляется свободный проход, который дает возможность без препятствий проводить укладывание кабелей, осуществлять осмотр и при необходимости ремонт.
- Канал — это запрятанное в перекрытиях или грунте непроходное сооружение, в котором размещаются кабели. Укладывать, осматривать и ремонтировать элементы можно только при полном снятии перекрытия.
- Шахта — это конструкция по высоте в несколько раз превосходящая стороны сечения. Снабжается лестницей или скобами, которые дают возможность беспрепятственно передвигаться людям (проходная шахта). Также бывает непроходная шахта, в которой устанавливается полностью съемная или частичная стенка.
- Этаж — это часть зданий, ограниченная перекрытиями. Дистанцию между выступающими частями перекрытия делают от 1,8 м.
- Двойной пол — полость, ограниченная стеной помещения, полом и этажными перекрытиями со съемными плитами.
- Блок — это сооружение с каналом или трубой, которое предназначается для кабелей и колодцев.
- Камера — подземное сооружение, закрытое глухой съемной бетонной плитой. У нее имеется люк для входа, который называют кабельным колодцем.
- Эстакада — наземная (надземная) открытая наклонная конструкция большой протяженности.
- Галерея — проходное надземное (наземное) полностью или частично закрытое сооружение, которое бывает горизонтальным или наклонным.
Недостаток кабельной линии:
- в процессе строительства для изготовления кабелей используют большое количество металлов: меди, алюминия;
- подверженность металлических частей кабеля коррозии;
- возможность повреждения во время проведения земляных работ.
Преимущества кабельной линии:
- по сравнению с воздушной линией отличается повышенной сопротивляемостью внешним механическим воздействиям;
- хорошая защита от атмосферных действий и ударов молнии;
- экономия площади на поверхности земли;
- независимость от сельскохозяйственных работ на поле;
- повышенная безопасность для человека и животных.
Прокладывают кабельные ЛЭП по земле, стене, по столбам и под водой.
Этапы строительства ЛЭП
Строительство линий электропередачи включает:
- разработку трассы;
- проектирование;
- согласование подготовленного проекта;
- геодезические работы;
- монтаж.
На основании проектных документов проводят все этапы строительства ЛЭП.
Разработка трассы
В первую очередь определяют и согласовывают месторасположение, учитывая определенные правила:
- у будущей ЛЭП должен быть минимизирован контакт с ж/д путями и автомобильными магистралями;
- сводят к минимуму расположение тротуарных и велосипедных дорожек рядом с линиями электропередач;
- длину ЛЭП выбирают по методу кратчайшего расстояния между начальной и конечной точкой.
Для согласования и утверждения трассы подготавливают документы для:
- отведения территорий под монтаж линии электропередач;
- получения разрешений на вырубку деревьев;
- расчета стоимости и определения вида работ.
После получения разрешительных документов приступают к проектированию.
Проектирование
При составлении проектно-технической документации учитывают:
- климатическую особенность региона (например, ветровую нагрузку);
- геологическую и геодезическую особенность местности: рельеф, состояние грунта;
- информацию о коммуникационной и инженерной сети, расположенной вдоль трассы;
- пожелания заказчика;
- тестовое задание.
Также учитывают загрязнение окружающей среды, ветровую нагрузку и климат. В проекте в обязательном порядке отображают:
- капитальные строения, которые находятся поблизости;
- коммуникации;
- объекты, влияющие на удаленность ЛЭП и выбор материалов.
При проектировании определяют место прохождения ЛЭП таким образом, чтобы движение транспорта и передвижение пешеходов было беспрепятственным. Узлы располагают в доступном месте для возможности быстрого проведения ремонта и планового техобслуживания.
После получения данных инженерно-геодезических работ составляют план. Его отправляют на согласование землепользователям и организации, на балансе которой находится участок для строительства ЛЭП.
После подписания документа составляют проектно-техническую документацию, в которой разрабатывают разделы:
- определения нагрузки на ЛЭП, которая возникает под действием гололеда, ветра и других климатических факторов;
- с перечислением мер, применяемых для охраны окружающей среды и безопасности рабочих при монтаже ЛЭП;
- с решением обеспечения надежности с обоснованиями и расчетами используемого оборудования;
- с выбором релейной защиты и линейной автоматики;
- с мерами противопожарной безопасности;
- о протяженности ЛЭП;
- с направлением трасс;
- с чертежами металлоконструкций, опор;
- с планом территории;
- с графическими документами.
Подготовленную документацию проверяет сотрудник проектной организации, который при необходимости исправляет недочеты.
Утверждение проекта
Проектно-техническую документацию на ЛЭП утверждают:
- организация, владеющая коммуникациями, которые пересекает ЛЭП или попадает в ее охранную зону;
- специалисты службы местной электрической сети;
- собственник земельного участка, по которому проходит ЛЭП;
- специалист Федеральной службы по атомному, экологическому и технологическому надзору.
После того, как рабочий проект согласуют, приступают к строительству.
Строительство линии электропередач
Строительство ЛЭП начинают с подготовки подходящих условий для рабочей бригады. Для этого:
- планируют место для установки опоры;
- возводят сооружения для временного проживания бригады;
- устраивают временные базы для хранения материалов;
- сооружают один или несколько подъездных путей;
- делают разметку территории.
Проектировка и монтаж ЛЭП не могут проводиться без опор. Чаще всего используют конструкцию из железобетона или металла. Сначала бурят места под опоры. Для этого привлекают специализированную технику, проводят высотно-монтажные работы и используют машины, которые способны поднимать тяжелые грузы.
На следующем этапе приступают к сооружению изоляции, без которой не получится ввести ЛЭП в эксплуатацию. Она необходима для установки кабелей на опоры. Изоляцию крепят на траверсы. Чтобы обеспечить безаварийную работу системы, манипуляции проводят специалисты.
После установки опор приступают к креплению кабелей. Для этого используют специальную технику, которая осуществляет протяжку. Если линия свыше 10 кВт, то применяют СИП кабель. Провод данного типа повышает надежность и безопасность воздушной линии и делает ее обслуживание более экономным.
Каждый провод проходит через изолятор, который бывает различных типов:
- стеклянный;
- фарфоровый;
- полимерный.
Тип выбирают, ориентируясь на климат местности и возможные загрязнения окружающей среды. Для линий с напряжением от 35 до 220 кВт отдают предпочтение полимерному или стеклянному материалу.
По способу крепления кабелей бывает два вида изоляторов:
- штыревой (крепится на крюк или штырь);
- подвесной (крепят при помощи арматуры к опорам).
Использовать штыревой вид можно только на легких проводах. Сам кабель закрепляют на голове или шейке изолятора в зависимости от выбранного типа опоры.
Монтаж воздушной линии электропередачи
При сложном рельефе целесообразно монтировать воздушную линию электропередач, которая позволяет сокращать расходы на специальную технику и трудозатраты. При монтаже не надо предварительно раскатывать кабели по земле. При натягивании провода не повреждаются царапинами и сколами.
Применение программируемой машины для натяжения упрощает строительство перехода линии через:
- транспортный путь;
- инженерное сооружение;
- железнодорожный путь.
Раскатку осуществляют специальными роликами сразу на опоры. Повреждение натягивающихся проводов исключено, так как гидравлическая машина отключается при достижении необходимого уровня тяжения.
Монтаж воздушных линий электропередач «под тяжением»
Монтаж ЛЭП «под тяжением» — это раскатка проводов по земле. К преимуществам относят:
- отсутствие необходимости вторжения в природную среду;
- исключение нагрева кабеля, которое возникает при повреждении поверхности;
- повышение экономичности и скорости выполнения работ;
- исключение образования радиопомех;
- отсутствие коронного эффекта;
- увеличение безопасности работ.
Во время монтажа кабель постоянно находится высоко от земли. Благодаря этому бригада может работать в любой местности и обстановке. Для монтажа создают две площадки для:
- натяжной машины;
- тормозной машины.
Расстояние делают между площадками от 6 до 12 километров. Монтаж в таких условиях проводят, соблюдая требуемые габариты над пересекаемыми объектами. Поэтому строительство не влияет на инфраструктуру и окружающую среду.
При строительстве воздушной линии электропередач работы проходят гораздо быстрее, чем при кабельной, так как естественные и искусственные преграды (дороги, здания, реки, озера, леса, горы) не становятся препятствиями.
При монтаже ВЛ обязательно прорубают просеку. Ширину определяют в зависимости от выбранного класса напряжения. На местности, которая имеет населенные пункты, выполняют заземление, защищающее линию от атмосферного перенапряжения. Заземление оборудуют на опоре с ответвлением к вводу на сооружение и здание, а также на концевом столбе линии с ответвлением.
Основные характеристики процесса строительства ЛЭП
В таблице указаны условия, которые необходимо соблюдать в процессе строительства ЛЭП:
|
Местность |
Длина участка (км) |
|
Равнина |
5-15 |
|
Холмистая местность |
3-5 |
|
Горы |
Определяют в каждом случае индивидуально. |
Для монтажа ЛЭП используют бригаду численностью от 15 до 25 человек.
Контроль над строительством ЛЭП
В процессе строительства линий электропередач эксплуатационный персонал выполняет технический надзор за ходом монтажных работ. Особое внимание уделяют скрытым работам. Например, правильному:
- заглублению опор;
- уплотнению котлована опор песчано-гравийной смесью;
- монтажу ригелей оттяжки анкерной опоры.
Персонал контролирует, чтобы не было загнивших деталей на деревянных опорах, следит за правильностью крепления контактных соединений кабелей. Если в ходе строительства обнаруживают дефект, то об этом сразу сообщают представителю подрядчика, чтобы недочеты были устранены в максимально сжатые сроки.
После окончания монтажа заказчика письменно извещают о том, что линия электропередач готова к сдаче в эксплуатацию и подключению к напряжению. После этого клиент собирает рабочую комиссию, в состав которой входит председатель, подрядчик, представитель проектной организации и органы госнадзора.
Обязанности рабочей комиссии
Рабочая комиссия:
- проверяет, соответствуют ли объемы выполненных работ смете, проекту и документам;
- детально осматривает линию электропередач и выборочно проверяет скрытые работы;
- составляет протокол измерений;
- проверяет качество;
- вносит в ведомость выявленные при осмотре дефекты и недоделки.
Рабочей комиссии подрядчик предоставляет документы:
- список субподрядчиков, которые участвовали в строительстве ЛЭП;
- проект воздушной линии с рабочими чертежами;
- паспорт линии электропередач;
- трехлинейной схемы с номерами опор, в которой фазы окрашены в разные цвета;
- журналы выполненных работ по монтажу тросов, проводов, а также строительной части;
- протокол осмотра и измерения переходов воздушных линий, которые составлены подрядчиком вместе с представителем заинтересованной организации;
- протокол измерений, использующихся заземляющих устройств.
После того, как подрядчик устраняет выявленные дефекты и недоделки, рабочая комиссия подготавливает акты приемки линий в эксплуатацию.
Документы для ввода линий электропередач
Для принятия линии электропередач назначают приемную комиссию. Подрядчик предоставляет документы:
- по отводу земли под трассу линии электропередач;
- акты по приемке рабочей комиссией;
- утвержденную сметно-проектную документацию;
- справку о том, что фактическая стоимость строительства соответствует указанной в проекте.
Приемочная комиссия изучает информацию, указанную в документах. Затем производит осмотр линии электропередач, определяет, качественно ли выполнены работы и их соответствие проекту. После изучения всей информации определяет готовность ЛЭП к вводу в эксплуатацию.
Если линия электропередач исправна, то комиссия в письменной форме дает согласие на запуск. Включение проводит эксплуатационный персонал, после того, как получит уведомление подрядчика о том, что:
- на объекте нет людей;
- заземление снято;
- линия электропередач готова к включению.
Если в течение суток линия электропередач работает безотказно, то комиссия подписывает акт передачи в эксплуатацию. После этого ЛЭП переходит к заказчику и становится на баланс эксплуатирующей организации, которой передают технические документы.
Стоимость строительства
Стоимость строительства ЛЭП рассчитывают в каждом случае индивидуально. Цена зависит от:
- особенности района;
- трассы;
- удаленности объекта;
- монтажа кабельной или воздушной линии;
- объема работ;
- необходимости доставки строительных материалов;
- сроков строительства;
- установки под ключ.
Финальную стоимость рассчитывают после изучения особенностей работ и сложности разработки проектной документации. Рационально заказывать услугу «под ключ». Это поможет сократить время строительства и приобрести уверенность, что работа будет проходить последовательно и в оговоренные сроки.
Выбирая подрядчика, обращайте внимание на:
- реальный опыт работы в строительстве ЛЭП;
- стаж руководителя, который контролирует проведение работ;
- допуск бригады к выполняемой работе.
В процессе строительства контролируйте закупку необходимых материалов, обращая внимание на их качество. Это повысит безопасность и увеличит время службы линии электропередач.
В каждом случае работа и нагрузка ЛЭП отличаются. Поэтому на этапе подготовки необходимо уделять повышенное внимание составлению проекта. Современные технологии позволяют просчитывать все тонкости и строить линии электропередач в запланированный период времени.
