Аэродинамичный небоскреб. Фасадная система

Проект выполнен в рамках научного исследования «Архитектурная аэродинамика формирования объемно-пространственной структуры высотного полифункционального строения под воздействием аэродинамических ветровых нагрузок». Проект учитывает розу и силу ветров для Киева и характер локальных потоков в зоне предполагаемой застройки.
При проектировании и строительстве высотных домов в зоне с низкой сейсмоактивностью основным фактором называют ветровую аэродинамическую нагрузку. При строительстве могут возникать очень мощные ветровые потоки внутри недостроенного здания. После строительства изменяется аэродинамика городской застройки прилегающих улиц. Учет аэродинамики строения при проектировании позволит снизить фактическое ветровое давление на проекцию здания, т.е. уменьшить нагрузку на фасадное остекление.

К характерным аэродинамическим эффектам небоскребов в системе городской застройки можно отнести: 1. эффект Вентури — явление образования «ветрового коллектора», сложенного объемами строений, образующих открытый ветру угол. Критическая зона располагается в сужении; эффект не наблюдается при высоте строений менее 15 м и направлении ветра, параллельном одной из сторон угла. 2. эффект «связи» зон с разным давлением — явление перетока из зон с большим давлением в зоны с меньшим давлением, особенно когда дома расположены в шахматном порядке (эффект минимален при высоте зданий менее 15 м). 3. эффект «канализации», когда строительные ансамбли организуют каналы и коридоры на открытой местности. Это совместное действие разных эффектов. Наиболее характерное проявление — в относительно узких проходах внизу длинномерных «малопористых» строений и в узких по сравнению с размерами зданий разрывах в ряду строений. 4. эффект «рюмки» — последовательное расположение зданий, которые образуют более или менее замкнутую структуру — «рюмку» или «карман», скорость ветра в которых снижена по сравнению с набегающим ветром и где преобладают вихревые течения. Share

Киев характеризуется достаточно комфортным умеренно-конти­нен­таль­ным климатом с преобладанием восточных ветров. Давление атмосферного воздуха составляет в среднем 995 гПа (746 мм рт. ст.) с максимумом в январе (997  гПа) и минимумом в июне (992 гПа). Скорость ветра в городе относительно невелика, больше всего — зимой (январь: 2,8 м/с, июль: 2,1 м/с). Ветер со скоростью более 10 м/с в среднем за год наблюдается 78 дней, свыше 15 м/с — 11 дней. Иногда скорость ветра достигает (порывами) до 23-24  м/с и выше, особенно в декабре и январе, т.е. в период отопительного максимума. В период суток скорость ветра, как правило, максимальна после полудня до заката, но зимой разница в силе ветра в течение суток невелика.
Такие ветровые параметры в зоне застройки позволили обоснованно применить три ветросиловых агрегата на верхних этажах здания, которые позволят достичь снижения эксплуатационных затрат здания и достичь практически полной энергетической самодостаточности небоскреба.
Кроме того, в проекте предусмотрено использование естественных ветровых потоков внутри особых каналов внутри здания для организации приточно-отточной вентиляции с помощью энергии организованных естественных потоков воздуха.
Огромная площадь остекления здания и отсутствие его затенения соседними строениями позволит эффективно использовать фотовольтаические светопрозрачные изолирующие стеклопакеты для электрогенерации в дополнение к основным силовым ветроустановкам небоскреба.

План 68-го этажа

План 8-го этажа

---

Рекомендации от OOO «Техно Строй»
Наружные ограждающие светопрозрачные алюминиевые конструкции

Проект Крыловой В.М. нацелен на перспективу, в Украине нет нормативной базы для объектов такой высотности. Проект предусматривает наличие развитой наружной криволинейной светопрозрачной оболочки здания.
Сопротивление ветровой нагрузке наиболее проработанных и развитых фасадных систем FW50 Schuco (Германия) и CW50 Reynaers (Бельгия) достигает 1500  Па. В существующем проекте высота башни — 320 м и расчетное ветровое давление составит около 2700 Па, поэтому для реализации данного проекта требуется индивидуальная фасадная система с просчитанными узлами крепления и примыкания.

Система CW50

• Share

Система CW86

Компания «Reynaers» в 2006 г. спроектировала остекление для башни «Aspire tower» в столице Катара г. Доха, Ближний Восток. В мае 2007  г. проект был реализован, и здание было введено в эксплуатацию. Высота башни 320 м, общая площадь 40000 м2. Для двойного остекления применялись две системы: Наружная оболочка остекления — модифицированная стоечно-ригель­ная CW50. Внутренняя — модульный фасад CW86. Внешний вид башни — четко выраженная сетчатая оболочка с вытянутыми прямоугольными ячейками, более подробно см. журнал «Report» №1 лето/осень 2007 компании «Reynaers Aluminium» для архитекторов и инвесторов.

Для остекления нашей башни также можно использовать двойной фасад, две оболочки остекления. Судя по зеркальному и гладкому внешнему виду башни, наружную оболочку желательно проектировать из планарных (спайдерных) систем, например, «Pilkington planar» (Англия), не имеющих выступающих прижимных элементов, или альтернативных этой системе без сверления стекла, например, «Lilli» (Италия). В качестве заполнения использовать одно стекло — триплекс, швы между листами заполняются всепогодным силиконом производства «Dow Corning», «Sika», «Bauer».

Система Lilli

Система Lilli

Для повышения энергосберегающих свойств остекления применяется трип­лекс с «К» покрытием на четвертой поверхности (энергосберегающее).
Вторую оболочку остекления можно изготовить из стандартных стоечно-ригельных фасадных систем FW50 или CW50 с заполнением из энергосберегающих стеклопакетов с покрытием Low-E (энергосберегающее) на третьей поверхности.
Для противопожарных межэтажных отсечек применяются огнестойкие системы FW 50+BF Schuco Firestop II, CW50 FR Reynaers c заполнением огнезащитным стеклом Pilkington Pyrostop, Pilkington Pyrodur.

Пример реализации оболочки с использованием планарных (спайдерных) систем

---

Виктор Нестеров,
ГК АСК OOO «Техно Строй»