|
Для обеспечения энергетической эффективности зданий в целом, а значит, окон, балконных дверей, витрин, витражей, других прозрачных конструкций из стекла, применяемых в зданиях и сооружениях, необходимо минимизировать суммарные затраты энергии как на отопление, так и кондиционирование, вентиляцию, освещение помещений.
Проектом национального стандарта Украины (ДСТУ) по энергетической эффективности жилых и общественных зданий, разработанного Украинским научно-исследовательским и проектным институтом гражданского строительства (КиевЗНИИЭП), предусматриваются следующие нормативные значения показателей термического сопротивления основных ограждающих конструкций (см. табл.).
Здания с энергетической эффективностью ниже требований класса G не отвечают стандарту энергоэффективности, поэтому класс энергоиндексации таким зданиям присваиваться не будет.Как видно из приведенных в табл. данных, основным резервом повышения обобщенного показателя сопротивления теплопередаче в зданиях классов А, В, С, D, Е, F являются окна.
Для остекления окон и балконных дверей обязательное требование – применение стеклопакетов класса 1 (сопротивление теплопередаче 0,6–0,64 м2оС/Вт) и класса 2 (сопротивление теплопередаче 0,65–0,84 м2К/Вт). При строительстве энергоэффективных зданий рекомендуется использование стеклопакетов класса 3 (сопротивление теплопередаче 0,85–1,24 м2К/Вт) и класса 4 (сопротивление теплопередаче более 1,24 м2К/Вт).
Нормируемое сопротивление теплопередаче светопрозрачных ограждающих конструкций в жилых помещениях при площади остекления здания не более 18% и в общественных помещениях при площади остекления здания не более 25% должно приниматься по действующим нормативам. При площади светопрозрачных ограждений, соответственно, более 18 и 25% площади наружных ограждений, следует проводить технико-экономическое обоснование проектов.
Специалисты многих компаний проводили исследования зданий с применением металла и стекла, возведенных как по правилам традиционной архитектуры, так и современных строений. Оказалось, что все эти сооружения требуют на 15–20% больше энергии для обогрева в холодный период и охлаждения в жаркое время года. Компьютерные модели зданий, идентичных по форме и ориентации по сторонам света, но разных по используемым материалам, подтверждают, что остекление большой площади поверхности выгодно только для офисов, а жилые дома экономически целесообразнее строить по традиционным технологиям. Этот же результат был получен и при моделировании теплосберегающего остекления.
Известно, что размеры остекления для каждого помещения должны учитывать необходимый уровень естественной освещенности и пропускания света. А для того, чтобы в помещение проникало как можно больше света, выбирают бесцветное стекло.
– Пропускание света: отношение светового потока, проходящего сквозь стекло, к падающему световому потоку, который создается источником света типа D65 в диапазоне длин волн от 380 до 780 нм, с учетом функции световой эффективности зрения стандартного наблюдателя МКО (Международной комиссии по освещению).
– Отражение света: отношение светового потока, отраженного от стекла, к падающему световому потоку, который создается источником света типа D65, с учетом функции световой эффективности зрения стандартного наблюдателя МКО.
Методы определения коэффициентов направленного пропускания и отражения света – ДСТУ Б В.2.7-13-95 (ГОСТ 26302-93).
Так, минимальный коэффициент пропускания света для прозрачных стекол, в зависимости от номинальной толщины от 2 до 10 мм, уменьшается и составляет от 89 до 79%. Этот показатель для наиболее распространенных типов стеклопакетов, как правило, составляет от 75 до 65%.
Рекомендованное значение коэффициента направленного пропускания света энергосберегающих стеклопакетов:
- однокамерный стеклопакет – не менее 75%,
- двухкамерный стеклопакет – не менее 65%.
Остекление должно создавать максимально комфортные условия пребывания человека в помещении и реализовывать дизайнерский замысел архитектора-проектировщика.
В помещениях с постоянным или временным пребыванием людей необходимо обеспечить нормативный уровень естественной освещенности.
Здесь уместно привести высказывание Фаины Георгиевны Раневской. Ее комната даже в светлое время суток освещалась электричеством. Приходившим к ней впервые она говорила: "Живу, как Диоген. Видите, днем с огнем!" Марии Мироновой она заявила: "Это не комната. Это сущий колодец. Я чувствую себя ведром, которое туда опустили".
Поэтому в конструкциях зданий и сооружений необходимо сохранение показателей высоких коэффициентов светопропускания стекла, что должно обеспечивать максимально эффективное использование всех преимуществ естественного освещения.
В строительстве используются стекла с низкоэмиссионным (твердым и мягким) и солнцезащитным (твердым и мягким) покрытиями, цветные архитектурно-строительные стекла (окрашенные в массе и с покрытиями), самоочищающиеся стекла (со специальными покрытиями).
Технологии производства этих видов стекла для строительства за последние годы значительно усовершенствованы, что дало возможность применять стеклодетали, регулирующие приток солнечного излучения, и одновременно обеспечивать высокое светопропускание, теплоизолирующие свойства, защиту от шума и другие показатели.
Коэффициент тепловой эмиссии стекол с низкоэмиссионным мягким покрытием, изготовленных разными производителями, находится в пределах 0,01–0,11, с низкоэмиссионным твердым покрытием – не более 0,16. Это необходимо учитывать при расчете сопротивления теплопередаче конкретного стеклопакета.
Новые типы стекол позволяют придавать остеклению одновременно солнцезащитные и теплоизоляционные свойства, предотвращающие потери тепла из помещения в холодную погоду и избыточное поступление солнечного тепла летом.
Коэффициент направленного пропускания света стекла с солнцезащитным покрытием, окрашенного в массе, многослойного с солнцезащитными свойствами может быть значительно ниже, чем у бесцветного стекла. При выборе варианта остекления следует рассчитывать количество световых проемов и их размеры, исходя из требований и нормативов уровня естественной освещенности помещений.
В то же время, применение солнцезащитного стекла с низким коэффициентом теплопередачи делает возможным использование больших площадей остекления без значительных теплопотерь и затрат на кондиционирование и отопление. Это существенно расширяет архитектурно-дизайнерские возможности проектирования и строительства как современных зданий и сооружений, так и реконструируемых. При этом выбор типа стекла должен решать вопросы безопасности и надежности конструкции.
Широкому внедрению безопасного остекления способствует создание в Украине производства стекла закаленного и стекла многослойного строительного назначения.
При проектировании остекления следует учитывать не только нормативное значение показателя сопротивления теплопередаче конструкции, требуемые показатели естественного освещения помещений, безопасность и долговечность, воздухопроницаемость, индекс шумоизоляции, но и солнечный фактор.
Для обеспечения сбалансированного микроклимата в зданиях и сооружениях широко используются солнцезащитные возможности остекления.
- Пропускание солнечной энергии: часть солнечной энергии, проходящая сквозь стекло, в диапазоне длин волн от 350 до 2100 нм. Рассчитывается в соответствии со стандартом EN 410.
- Отражение солнечной энергии: часть солнечной энергии, отраженная от стекла, в диапазоне длин волн от 350 до 2100 нм.
- Поглощение солнечной энергии: часть солнечной энергии, поглощенная стеклом, в диапазоне длин волн от 350 до 2100 нм. Поглощенная энергия в дальнейшем излучается наружу или внутрь помещения в различных пропорциях, зависящих от характеристик стекла, а также от скорости ветра, скорости внутреннего потока, внутренней и внешней температуры.
- Пропускание ультрафиолетового излучения: отношение ультрафиолетового излучения, проходящего сквозь стекло, к падающему ультрафиолетовому излучению в диапазоне длин волн от 280 до 380 нм. Рассчитывается в соответствии со стандартом ISO 9050.
- Солнечный фактор: отношение общей солнечной энергии, поступающей в помещение через стекло, к энергии падающего солнечного излучения в диапазоне длин волн от 350 до 2100 нм. Общая солнечная энергия, поступающая в помещение через стекло, представляет собой сумму энергии, непосредственно проходящей через стекло (DET), и части поглощенной стеклом энергии, которая излучается внутрь помещения. Рассчитывается в соответствии со стандартом EN 410.
- Общий коэффициент затемнения: данный коэффициент получается при делении солнечного фактора на 0,87. Он представляет собой солнечный фактор для прозрачного 3-миллиметрового полированного стекла.
- Коэффициент теплопередачи: характеризует теплопередачу в центральной зоне остекления без учета краевых эффектов и определяет установившуюся интенсивность теплопередачи в зависимости от разности температур окружающей среды с каждой стороны остекления. Коэффициент теплопередачи рассчитывают для следующих значений наружного и внутреннего коэффициентов теплообмена поверхностью остекленной стены:
- внутренний – 8 Вт/м2•К;
- наружный – 23 Вт/м2•К.
Рассчитывается в соответствии со стандартом ISO 10292.
Актуальным является определение показателей коэффициентов пропускания, отражения и поглощения солнечной энергии, общего пропускания солнечной энергии, коэффициента поглощения света в видимой части спектра, общего коэффициента затемнения и внесение этих показателей в качественные характеристики остекления.
Для реализации этого требования необходимо гармонизировать национальные стандарты Украины с указанными стандартами EN и ISO, а также другими международными нормативными документами.
Результаты испытаний окон, проведенные в специальных климатических комплексах ведущих научно-исследовательских организаций Украины, свидетельствуют, что далеко не вся продукция многочисленных фирм-производителей соответствует заявленным показателям и минимально допустимому значению сопротивления теплопередаче окон, балконных дверей, витрин, витражей и светопрозрачных фасадов, которое должно составлять, согласно ДБН Украины, не менее 0,6 м2К/Вт.
Наиболее высокие показатели эффективности характерны для деревянных, а также конструкций на основе специальных профилей из ПВХ.
Существует практика создания конструкций нормативного требования (не менее 0,6 м2К/Вт) из алюминиевых профилей (0,3–0,4 м2К/Вт) или обычных из ПВХ (менее 0,55 м2К/Вт) за счет повышенных показателей теплосопротивления используемых стеклопакетов (0,65–0,85 м2К/Вт). Однако это приводит к снижению комфортности остекления: перегреву непрозрачной зоны конструкции летом, охлаждению и возможному появлению конденсата в зимнее время, уменьшению срока службы конструкции.
Итак, отметим достоинства светопрозрачных фасадов. Прежде всего, они придают современный внешний вид зданиям и сооружениям, создают возможность воплощения смелых архитектурно-дизайнерских решений, повышения этажности зданий, освещения помещений естественным светом, расширяют вид из окна. К недостаткам таких фасадов можно отнести сложности создания конструкции, ее обслуживания, высокие расходы на отопление здания в холодное время года и кондиционирование помещений летом.
Правда, сегодня мы становимся свидетелями появления новой для Украины отрасли, научно-технологические основы которой вынашивались специалистами десятилетиями на стыке индустрии производства стекла, машиностроения, электроэнергетики, строительства, архитектуры и прикладных наук. Большие площади остекления уже в недалеком будущем могут использоваться для производства электроэнергии, столь необходимой при эксплуатации зданий и сооружений.
Одринская В.А.,
руководитель подкомитета "Строительное стекло"
ТКС "Строительные материалы"
|
