Элементы дополнительной солнцезащиты. Часть 1

Так, далее в настоящей работе будет подробно показано, что наиболее проблемным вопросом при проектировании светопрозрачных конструкций и помещений за остекленными ограждениями, является летний эксплуатационный режим, когдаконструкции остекления подвергаются мощному воздействию коротковолнового теплового излучения Солнца. 

В настоящее время у европейских строительных инженеров и архитекторов существует достаточное понимание того, что проблема перегрева остекленных помещений, вызываемая сложными процессами теплообмена, в большинстве случаев не может быть эффективно решена в рамках конструктивных возможностей остекления, ограниченных использованием различных солнцеза щитных стекол и их комбинаций. 

Наряду со сложностью нестационарных процессов теплообмена через остекление в летнее время, задача дополнительно осложняется высокой чувствительностью тонких стеклянных пластин к воздействию температур. Доля поглощаемой тепловой энергии Солнца в диапазонеближнего ИК излучения весьма высока для всех солнцезащитных стекол, независимо от технологии изготовления. И как показывает опыт экспертных обследований, создание какого-либо препятствия для мощного теплового излучения Солнца в виде экрана, функционально совмещаемого со стеклянной пластиной (окрашенное в массе солнцезащитное стек ло, нанесение покрытия из оксидов металлов, наклеивание пленки), неизбежно связано с риском возникновения в стекле неравно мерных и труднопрогнозируемых температурных напряжений, вы зываемых эффектом поглощения оксидами металлов коротковолнового солнечного тепла. 

Дополнительное затенение фасада современными солнцезащитными устройствами, позволяет обеспечить не только возможность регулированного поступления солнечного тепла в помещение, но и решить такие принципиальные задачи, как повышение общей внешней эстетики сооружения и обеспечение более мягкого температурного режима эксплуатации наружного стекла за счет снижения и выравнивания напряжений, вызванных воздействием высоких летних температур. Зарождение идеи дополнительного затенения оконных проемов в жарком климате относится к Древней Греции,где впервые были применены ставни. А выход систем солнцезащиты на уровень промышленного производства традиционно связывается с именем американского промышленника Джона Хэмптона, который в июле 1841года запатентовал производство жалюзей. 

В современной строительной практике под общим термином «системы дополнительной солнцезащиты» понимаются устройства или конструктивные средства защиты зданий и сооружений от негативного воздействия инсоляции (прямые солнечные лучи), вызывающего перегрев помещений или ослепление находящихся в нем людей отраженным светом (от поверхности водоема, зеркального остекления соседнего здания и т.д.).

 

При возведении современных зданий со светопрозрачными фасадами, как правило, используются два основных принципа устройства солнцезащиты, которые могут быть условно определе ны по месту расположения солнцезащитных устройств (экранов) в здании. А именно:

 1) внутренняя солнцезащита;

 2) наружная солнцезащита. Расположение солнцезащитных устройств оказы вает существенное влияние на эффективность защиты помещения от теплового воздействия инсоляции, что определяется характером процессов теплообмена, происходящих при действии солнечного излучения в системе стеклопакет + солнцезащитный экран.

Как показывает практический опыт, относительно простые и дешевые решения внутренней солнцезащиты, традиционно ис пользуемые в российских зданиях, являются наименее эффективными как с точки зрения защиты от перегрева помещений, так и непосредственно конструкций остекления. 

К солнцезащитным устройствам такого типа относятся различные типы штор, жалюзей и маркиз, изготавливаемых на основе прочных тканевых материалов, устойчивых к воздействию УФ или тонких ламелей из ПВХ или алюминия. 

Управление внутренними солнцезащитными экранами (открывание-закрывание) чаще всего осуществляется децентрализованно за счет ручных или электрических приводов пользователем конкретного помещения в зависимости от его субъективных ощущений на протяжении суток.В относительно небольших остекленных помещениях кафе или зимних садов такой подход является достаточно оправданным, позволяя мобильно изменять не только условия микроклимата, но и интерьер в зависимости от времени суток и по желаний пользователя (рис. 1). Однако при больших площадях фасадного остекления, особенно в офисных зданиях, возможность произвольного закрытия внутренних штор и жалюзей приводит к потере зрительной легкости и прозрачности; теряется строгость форм и единство стиля.Гораздо больше архитектурных, композиционных и функциональных возможностей создает применение систем наружной солнцезащиты, предлагаемых в широком конструктивном ассортименте многочисленными производителями по всему миру. Разнообразие дизайнерских и конструктивных решений систем наружной солнцезащиты настолько велико, что их применение для каждого строительного объекта представляет собой фактически индивидуальный проект. Поэтому в настоящем разделе имеет смысл привести неко торую общую классификацию, проиллюстрированную примерами включения солнцезащитных устройств в архитектурный облик здания, а также проанализировать целесообразность использования этих систем в различных климатических районах РФ. 

Наиболее простым вариантом наружной солнцезащиты являются так называемые пассивные системы, жестко закрепляемые на фасадах здания с отсутствием какой-либо функции управления. 

Конструкции такого типа, представляющие собой крупноразмерные козырьки и экраны хорошо знакомы отечественым инженерам и архитекторам, имеющим опыт проектирования на территории жарких климатических зон бывшего СССР (Узбекистан, Таджикистан и др.). В современных фасадных технологиях элементы пассивной солнцезащиты, как правило, проектируются в виде ламельных систем с вертикальным или горизонтальным расположением ламелей, выполняемых из тонкостенных алюминиевых профилей или солнцезащитного стекла. В зависимости от конструктивного решения фасада, ламели пассивной солнцезащиты неподвижно закрепляются на несущих конструкциях или элементах профильной системы (рис.2).

Помимо основного критерия снижения теплового воздействия инсоляции, ламельные системы наружной солнцезащиты должны быть рассчитаны на действие ветровой нагрузки и собственного веса. Прочностные свойства ламелей определяются из условия равномерно нагружаемой однопролетной балки на двух опорах с закреплением, приближенно принимаемым в расчетах по схеме жесткой заделки. 

Согласно европейскому нормативу DIN EN 13659, расчетное значение ветровой нагрузки, действующей на ламельные системы, принимается с повышающим коэффициентом надежности γ = 1,5 по условию недопустимости потери экраном функциональных свойств (избыточных прогибов или выгиба ламелей из плоскости), разрушения экрана и падения его отдельных частей вниз.