Загородный дом: тепло, светло, энергоэффективно
Продолжаем тему загородного домостроения, начатую в прошлом номере. Российские производители строительных материалов, изделий и конструкций рассказывают о современных подходах к достижению энергоэффективности дома и экономии затрат на его обслуживание в будущем.
Давно прошли времена, когда тепло в помещениях достигалось за счет мощных ограждающих конструкций. Сейчас уже не строят кирпичные дома с толстенными стенами в метр, а то и полтора. Технический прогресс позволяет экономить на стеновых материалах без ущерба для комфорта жителей.
Профессиональным строителям хорошо известно, что энергоэффективность стены зависит от ее теплопроводности. Чем этот параметр меньше, тем в доме теплее. Поэтому тепловая защита любого современного здания строится на основе материалов с низкой теплопроводностью, которые так и называются: утеплители или теплоизоляция. Их коэффициент теплопроводности варьируется от 0,029 до 0,072 Вт/(м·°С) в зависимости от химического состава, плотности и условий эксплуатации. У стеновых материалов данная характеристика, можно сказать, на порядок выше. Так, например, коэффициент теплопроводности дерева составляет 0,14–0,41 Вт/(м·°С), газо- и пенобетона — 0,14–0,55 Вт/(м·°С), кирпичной кладки — 0,41–0,87 Вт/(м·°С).
В интернете можно встретить другие значения коэффициентов теплопроводности различных утеплителей, но мы взяли цифры, пожалуй, из наиболее авторитетного источника — главного российского норматива по теплозащите, обновленного в этом году, — СП 50.13330.2024 «СНИП 23.02.2003 Тепловая защита зданий».
Толщина не имеет значения
Для достижения одинакового уровня защиты от холода зимой и жары летом потребуется, допустим, метровая кирпичная стена или современный утеплитель толщиной 10 см. Неудивительно, что сегодня загородные дома, как правило, возводятся с толщиной основного стенового материала в пару-тройку сотен миллиметров, а то и меньше. Кирпичные — толщиной один или полтора кирпича (250 или 380 мм), газобетонные — 200–300 мм, деревянные из бруса — 100–150 мм. Основной стеновой материал служит главным образом в качестве несущей нагрузки, а теплозащитные функции берет на себя утеплитель.
В результате стена представляет собой «слоеный пирог» из несущего (основного) стенового материала, теплоизоляции и отделки (штукатурка, декоративный кирпич, керамическая плитка и т. д.). Толщина утеплителя стен определяется теплотехническим расчетом. В зависимости от климатических условий и выбранного теплоизоляционного материала она может составить от 50 до 200 мм.
— В общей сумме капитальных затрат на строительство загородного дома теплоизоляция занимает малую долю, но при этом вносит самый большой вклад в энергоэффективность и сокращение эксплуатационных расходов в будущем, — уверена Елена Пашкова, директор сбытового подразделения ГК HOTROCK, производителя теплоизоляции из каменных ват и сопутствующих материалов.
Таким образом, для защиты здания от потерь тепла первостепенное значение имеет не толщина несущих стеновых конструкций, а качество теплоизоляционного материала.
Универсальность и многофункциональность
— Правильно смонтированный теплоизоляционный слой снижает потребление энергоресурсов, позволяя значительно экономить на коммунальных услугах, — продолжает Елена Пашкова. — Тем самым обеспечивается оптимальный микроклимат во внутренних помещениях дома, улучшается звукоизоляция, предотвращается разрушение стен, повышается долговечность здания в целом.
Следует отметить, что при этом утепление дома должно быть комплексным.
— Для того чтобы добиться реального сокращения теплопотерь, утеплять каменной ватой нужно не только сами стены, но и все остальные ограждающие конструкции — кровлю и пол над холодным подвалом. Это позволит сократить затраты на отопление до 70%, — утверждает Александр Коршунов, менеджер по развитию DIY-сегмента компании РОКВУЛ.
По его словам, каменная вата решает сразу три задачи: удерживает тепло, обеспечивает шумоизоляцию и защищает от огня. Многофункциональность материала подразумевает его выбор по нескольким критериям.
— При подборе утеплителя помимо очевидного показателя — теплопроводности важно обращать внимание и на другие, не менее значимые характеристики, — отмечает Елена Пашкова. — Например, на стойкость к воздействиям со стороны окружающей среды, долговечность, экологичность. Так, срок службы базальтовой изоляции HOTROCK превышает 50 лет, что исключает необходимость частой замены, а натуральное сырье в составе гарантирует максимальную экологическую безопасность.
Производители минеральной ваты обращают внимание на огнестойкость своей продукции, считая это важным преимуществом.
— Каменная вата повышает не только комфорт в доме, снижая теплопотери, но и безопасность, поскольку относится к негорючим материалам, — комментирует Максим Мешков, руководитель направления по развитию ООО «Русатом Изоплит». — В результате увеличивается долговечность конструкций, продлевается период эффективной эксплуатации до капитального ремонта. А если смотреть в целом, то применение теплоизоляции позволяет снизить выбросы углекислого газа в атмосферу и замедлить темп глобального потепления.
Разнообразие материалов
Помимо каменной ваты, для утепления загородного дома используются такие материалы, как минеральная вата на основе стекловолокна, пенополиуретан, пенополиизоцианурат, вспененный синтетический каучук и различные виды пенополистирола. Последний распространен столь же широко, что и минераловатные утеплители.
Как и минеральная вата, пенополистирол обладает высокими теплозащитными характеристиками. Среди преимуществ материала производители обычно называют возможность изготавливать из него несъемную опалубку для всей «коробки» дома (до трех этажей), которая образует эффективный утепленный контур здания. Кроме того, часто отмечают пластичность пенополистирола, благодаря которой можно создавать широкий спектр декоративных элементов для украшения фасада и интерьера — колонны, пилястры, арки, балясины, потолочные розетки, молдинги, карнизы и многое другое.
К преимуществам пенополистирола относят и экологическую безопасность.
— Про экологичность могу добавить только одно: вся наша продукция изготавливается из пенополистирола, а он, как известно, состоит из 2% сырья и 98% воздуха, — констатирует руководитель департамента маркетинга и рекламы ГК «Мосстрой-31» Михаил Волконский.
Прозрачная энергоэффективность
В загородном доме должно быть зимой тепло, летом прохладно и в любое время года светло. В последние годы отмечается тренд на все большее использование светопрозрачных конструкций из стекла для фасадов. Эта тенденция особенно актуальна в частном домостроении, включая загородное строительство. Следовательно, конструкции из стекла тоже необходимо наделять энергосберегающей функцией.
— Мы выпускаем различные виды стеклопакетов и стеклоизделий, в том числе энергосберегающие, которые работают на сохранение тепла в помещении; солнцезащитные, отражающие избыточное солнечное излучение и обеспечивающие приватность, а также мультифункциональные, которые сочетают обе эти функции, — рассказывает Сергей Доршуков, руководитель группы обучения и оценки RGC, подразделения Российской стекольной компании (РСК). — Благодаря применению дополнительных инновационных материалов эти светопрозрачные конструкции отличаются высокими светотехническими, а также тепло- и звукоизоляционными характеристиками, высоким классом безопасности.
По словам Сергея Доршукова, в РСК сегодня разрабатываются, проходят испытания и производятся сложные наукоемкие стеклоизделия с переменной прозрачностью, обогреваемыми стеклами, ЖК-матрицей и сенсорной панелью и т. д. Все они могут дистанционно управляться и легко интегрироваться в высокотехнологичные экосистемы умного дома.
Эстетика большого стекла
Сложное крупноформатное остекление все активнее задействуется в новых коммерческих и жилых объектах. Увеличить качественный рост таких проектов помогают новые технологии производства и монтажа стекла.
Современные качественные архитектурные проекты предполагают наличие больших площадей остекления. Архитекторы такой тренд называют эстетикой большого стекла. Благодаря новым технологиям сложное крупноформатное остекление стремительно развивается, делается более массовым и меняет облик городов и среду обитания человека.
Реализуя архитектурные решения
По словам ведущего архитектора компании «Метрополис» Анастасии Войтик, развитие технологий дает большую свободу в реализации архитектурных решений. Так, при строительстве зданий многие стремятся к безрамному остеклению фасадов. В последние годы были разработаны методы полного остекления, использующие стеклянные панели крупных форматов. Такой прием позволяет добиться особенной легкости сооружений и создать внутри здания пространство, наполненное естественным светом.
«В России широкоформатное остекление также получило широкое распространение. Так, этот прием использован в проекте реконструкции Дома культуры ГЭС-2 в Москве. Редевелопмент сооружения стал крупнейшим проектом преобразования бывшего промышленного здания в открытое культурное пространство, который был реализован в мире за последние годы. Автором проекта реконструкции выступило архитектурное бюро Renzo Piano Building Workshop. Компания “Метрополис” разработала конструктивные решения и внутренние инженерные системы на всех стадиях проектирования. В здании ГЭС-2 реализована стеклянная крыша, которая является его центральным элементом. Для остекления крыши использовались структурные двухкамерные стеклопакеты с закаленным архитектурным стеклом с HST и ответным термоупрочненным триплексом. Фотоэлектрические жалюзи и легкое тройное остекление создают многослойную систему крыши, которая уравновешивает естественное освещение художественных галерей. Благодаря такой организации внутренних помещений обширный турбинный зал превратился в залитое дневным светом пространство», — отмечает Анастасия Войтик.
Архитекторы издавна стремились объединить окружающие территории и проектируемые строения в единый комплекс, стереть явные границы между частями; максимально использовать видовые возможности окружающего ландшафта и естественного освещения, продолжает тему основатель и генеральный директор архитектурного бюро ООО «Студио-ТА» (STUDIO-TA) Тигран Бадалян. «Сегодня благодаря техническим возможностям и во многом именно крупноформатному остеклению такие задачи решаются легче, а также создаются предпосылки для воплощения более смелых и амбициозных идей. Концептуальное решение с применением крупноформатного остекления предложило наше архитектурное бюро в концепции Дворца бракосочетания в городе Губкине Белгородской области для конкурса, проводимого региональным управлением архитектуры и градостроительства. Расположение дворца в загородном живописном уголке натолкнуло на идею парящего в воздухе объема с трехслойным проницаемым фасадом. Эффект ”парения” во многом создается за счет периметрального остекления на одном из слоев. Проект выиграл конкурс и впоследствии получил Золотой диплом международного конкурса ArchGlass 2022», — добавил он.
Руководитель архитектурной мастерской ООО «Архитектурная мастерская ”Б2”» Феликс Буянов напоминает, что крупноформатное остекление широко применяется для оборудования витрин магазинов (в первую очередь бутиков), для формирования фасадов зрелищных и высотных зданий, для выделения специальных, особых пространств в интерьерах общественных зданий — в общем, там, где ожидаемы шик, блеск, красота. «Сложности его применения обусловлены значительной массой элементов остекления. Инженеры-конструкторы находятся в неустанном поиске надежных и все более элегантных решений монтажа и закрепления крупноформатных элементов остекления. У архитекторов чрезвычайно популярны скрытые, "невидимые" в экстерьере системы крепления, повышающие как визуально ощущаемую, так, увы, и фактическую стоимость фасада».
С развитием архитектуры и появлением революционных идей и проектов возникают технические сложности при проектировании некоторых архитектурных задумок, рассказывает сотрудник ЦНИИСК им. В. А. Кучеренко АО «НИЦ ”Строительство”» Ирина Ртищева. Для их реализации требуются новые исследования, создание специальных технических условий или новых правил строительства и проектирования, разработка уникальной технологии и прочее. «Нормативная база для проектирования конструкций из стекла очень скудна. Но именно сложные проекты развивают строительную отрасль, и именно с ними интересно работать. В настоящее время специалистами ЦНИИСК им. В. А. Кучеренко АО «НИЦ ”Строительство”» подготовлен к выпуску новый свод правил ”Конструкции из многослойного стекла. Правила проектирования”, регламентирующий проектирование несущих конструкций из многослойного стекла, который позволит эффективно решить часть сложных задач», —считает эксперт.
Практические нюансы
Главный архитектор WE-ON GROUP Марина Самусенко обращает внимание и на более практические нюансы. При применении панорамного остекления, отмечает она, необходимо уделять особое внимание технической стороне вопроса. В частности, особенностям крепления, энергоэффективности, шумозащиты. «При устройстве панорамного остекления в жилье важную роль играет ориентация окон. Такие окна должны нести панорамную функцию. В идеале быть видовыми, а не ориентированными на окно соседа или прилегающее здание. Для обеспечения требований безопасной эксплуатации и пожарной безопасности в составе панорамного остекления предусматриваются вставки из ударопрочного стекла, а также противопожарное остекление, которые исключают возможность потери остеклением целостности и обеспечивают нормативные требования по устройству межэтажных противопожарных поясов».
При крупногабаритном остеклении важен и качественный профессиональный монтаж, отмечает генеральный директор компании АРЛИФТ Александр Урушев. Размер монтируемого стекла в России растет год от года, компания сумела адаптироваться и предложить оборудование, которое отлично справляется с большим весом и габаритами.
«На данный момент такие стекла в большинстве своем делаются под определенный заказ, соответственно, стоимость их остается высокой, так что неверный выбор оборудования для монтажа может оказаться экономически невыгодным для компании. В арендном парке АРЛИФТ есть несколько вариантов техники для установки крупногабаритных стеклопакетов. Вакуумные захваты линейки GS собственного производства компании предназначены для монтажа стекла и панелей до 850 кг. При необходимости допускается использование двух и более вакуумных захватов на траверсе для увеличения грузоподъемности. Так, в 2020 году вместе с одной строительной компанией мы установили рекорд России, смонтировав аппаратами GS стекла весом 2370 кг. А сегодня мы имеем опыт монтажа стеклопакетов весом уже более 2500 кг. Также в случае сложного остекления, особенно там, где ограничено пространство, мы используем мини-краны с вакуумным манипулятором или стеклороботы. Такая техника может работать как внутри, так и снаружи помещения», — сообщил Александр Урушев.
Настоящий прорыв
Эксперты признаются, что без новых технологий производства стекла, получения его более качественных характеристик многие современные архитектурные проекты было бы трудно реализовать. При этом они отмечают, что благодаря политике импортозамещения российская стекольная отрасль научилась делать уникальные конструкционные материалы.
По словам заведующего отделом стандартизации и испытаний АО «Институт стекла» Станислава Чеснокова, российские производства листового стекла соответствуют самому современному уровню и по качеству, и по спектру производимой продукции. «Наиболее важными для производства и применения именно крупноформатных изделий из стекла является нанесение многослойных покрытий, каждый слой которых имеет нанометровую толщину. Кроме того, производители упрочняют стекла методами закаливания и химическим упрочнением. Не секрет, что стекло — хрупкий материал, который без упрочнения при разрушении дает опасные острые осколки. Также производятся многослойные стекла. Листы стекла объединяются в одно изделие при помощи полимерных материалов, которые придают стеклу новые свойства: безопасность, ударостойкость и взломостойкость, шумозащиту и т. д. Для крупноформатного остекления многослойное стекло стало настоящим прорывом, который снял многие существовавшие ограничения на толщину и несущую способность стекла», — констатирует он.
Директор по маркетингу компании Larta Glass Максим Колдышев отмечает, что стандартная длина выпускаемого стекла ― 6 метров. В феврале 2023 года Larta Glass также провела модернизацию производственной линии на заводе в городе Красный Сулин Ростовской области и запустила линейку сверхгабаритного стекла длиной 9,3 метра с магнетронным напылением. Производство такого стекла, его переработка и транспортировка ― сложный процесс и действительно уникальная компетенция. До недавнего времени поставки стекла такого формата, и к тому же с напылением, были возможны только из Европы и Китая. Наша новая разработка поддерживает и мировой, и российский тренд на «бесшовные» и визуально легкие стеклянные фасады. Выставка MosBuild стала первой площадкой, где мы презентовали новинку. При этом стекло было представлено в финальном исполнении: на стенде можно было увидеть готовый однокамерный стеклопакет с многослойным закаленным стеклом с покрытием длиной более девяти метров. Сверхгабаритное архитектурное стекло с энергоэффективным магнетронным напылением LartaPro было отмечено наградой MosBuild Awards 2023 в номинации «Фасады и кровля».
«Архитекторы не хотят быть ограниченными производственными возможностями производителей и переработчиков стекла. Они стремятся реализовать все более смелые решения, создавая здания сложной формы, а для фасадов часто выбирают крупные элементы. Локальное производство сверхгабаритного стекла с покрытием упростит логистику и повысит качество сервиса, откроет перед архитекторами и проектировщиками новые возможности для реализации самых смелых идей и архитектурных форм, а также поможет повысить инвестиционную привлекательность проектов за счет неординарной эстетики фасада», — подчеркивает Максим Колдышев.
Строительство со стеклопакетами формата оверсайз — безусловно, восходящий тренд, уверен заместитель генерального директора по стратегическому развитию АО «РСК» («Российская стекольная компания») Артем Лейтис. Крупноформатное остекление — это эстетика стекла, прозрачности и света, буквально создающее величественный дизайн всего объекта. Особым трендом можно выделить крупноформатное остекление с гнутыми стеклопакетами. «Только представьте вау-эффект от гнутой светопрозрачной конструкции. Гнутые крупноформатные стеклопакеты X-ONE Техно Bent могут быть как с обычными стеклами, так и с напылением, различного радиуса гнутья. Для производства крупноформатных изделий, стеклопакетов, триплекса мы используем самые современные оборудование и линии, которых в России не более десяти единиц, и большая часть находится в нашей компании. При этом новейшие печи закаливания открывают ранее недоступные возможности моллирования стекла. Широкие технологические возможности нашей компании позволяют изготавливать гнутый триплекс, гнутые оверсайз-стеклопакеты с нанесением любого графического рисунка, что дает неограниченные возможности применения в фасадном и в интерьерном остеклении», — резюмирует он.
Заместитель директора производства листового стекла по продажам АО «Салаватстекло» Александр Гостев отмечает, что производство крупноформатного стекла в России было освоено только в конце 2022-го – начале 2023 года. Соответственно, еще не все производители озвучили свои достижения и возможности. «Сейчас мы можем комментировать и декларировать только свои возможности. Первое стекло размера Oversize 12000 х 3210 мм было снято с нашей линии в июле 2022 года. Сейчас наши технологические возможности позволяют производить прозрачное и особо прозрачное стекло до размеров 12000 х 3210 мм. Увеличение форматов производимого стекла — это современный тренд. Поэтому многие производители будут стремиться работать в данном направлении», — считает он.
«Использование крупноформатного стекла в проектах сегодня, — добавляет представитель рынка, — это инновация, позволяющая резко выделить значимость и масштаб такого современного здания. Подобные решения позволяют увидеть и прочувствовать все преимущества использования стекла в архитектуре. Совместно с крупноформатными стеклопакетами возможно использование многослойных ребер из стекла. Чтобы избежать зеленого тона, необходимо использовать особо прозрачное стекло Ultraview, которое позволяет создавать нейтральность и невесомость несущей светопрозрачной конструкции. Также интересным направлением является создание модульных крупноформатных конструкций для остекления высотных зданий, которые позволяют кардинально изменить традиционный процесс проектирования, переработки и монтажа».
В СПбГАСУ усовершенствовали вилочный погрузчик
Производительность складских помещений можно повысить, используя модернизированный вилочный погрузчик.
Обычному вилочному погрузчику необходимо сделать несколько маневров, чтобы развернуться на 90 градусов к складской полке и выгрузить паллет с грузом. Аспирант Дмитрий Семенов и профессор Иван Воронцов из Санкт-Петербургского государственного архитектурно-строительного университета предложили использовать модификацию рабочего узла, оснастив его поворотным механизмом, а гидравлическую схему — гидромотором, который контролировал бы работу узла.
При этом регулировку подачи рабочей жидкости в системе нужно сделать не ступенчатой, а объемной бесступенчатой, что позволит осуществлять подъем/опускание грузозахватных вил и поворот рабочего узла плавно, исключая резкие движения и толчки. Гидравлическая схема и сопутствующий поворотный механизм могут применяться в складских помещениях с шириной проходов, не превышающих 1,75 метра.
В ходе работы ученые опросили персонал логистической компании, изучили уже существующие решения по вилочным погрузчикам, в том числе рассмотрели современные технологии — виртуальную и дополненную реальность, автоматизированные складские помещения, беспилотные вилочные погрузчики. Рассчитали схему и проверили теоретические результаты с помощью компьютерного моделирования. Получен патент на изобретение.
Авторы патента уверены: разработка может быть интересна организациям, занимающимся хранением и сортировкой продукции пищевой промышленности, логистическим компаниям по доставке бытовых приборов и инструментов, предприятиям в сфере машиностроения и станкостроения.
«В дальнейшем мне необходимо включить описание поворотного механизма в содержание своей кандидатской диссертации, выполнить автоматизацию вилочного погрузчика посредством написания программы для ЭВМ и создать цифровую модель системы управления рабочим циклом. Затем предстоит воплотить результат в виде опытного образца и защитить данное исследование в кандидатской», — рассказал Дмитрий Семенов.
В планах молодого ученого — приступить к модернизации других гидравлических систем подъемно-транспортных, строительных и дорожных машин, поскольку отечественная техника должна соответствовать современным тенденциям развития и создавать конкуренцию европейским и азиатским аналогам.