Фасадные солнцезащитные устройства
Наружная стена является не только разделительным элементом между внутренним
и внешним микроклиматом, но и промежуточным накопителем потоков энергии
между наружной и внутренней областями.
В стене имеются проемы, которые проницаемы для света, тепла, а также определяют
критерии качества внутреннего микроклимата. В связи с этим в результате
взаимодействия наружного микроклимата (погода, ритм день/ночь, время года
и т.?д.) и внутренних факторов влияния (источники тепла, постоянная или
переменная влажность и т.?д.) внутри здания возникает состояние, которое
существенно отличается от экстремальных значений наружного микроклимата
и которое больше соответствует внутреннему помещению по параметрам комфорта.
В зависимости от требований, область проемов, через которую преимущественно
происходит обмен воздуха, света, тепла и влажности, может быть спроектирована
целенаправленно изменяемой по своим качествам. Увеличение или изменение
проницаемости регулируется посредством некоторых мероприятий. Вследствие
этого возникает возможность улучшать микроклимат посредством управления
соответствующими изменяемыми строительными элементами.
Простейшие и наиболее известные из таких манипуляторов [1] — это окна
и двери. Изменение их положения относительно проема и оформление соответствующими
материалами оказывают основное влияние на микроклимат помещения и внешний
вид фасадов.
Совершенно ясно, что такое воздействие как парниковый эффект (нагрев помещения
солнечной энергией через прозрачные поверхности до температуры, которая
превышает температуру наружного воздуха) можно использовать или предотвратить.
В случае нежелательного поступления тепла это происходит посредством соответствующего
обслуживания солнцезащитного оборудования.
Теплозащитные и затеняющие устройства позволяют пользователю оказывать
в любое время непосредственное влияние в тепловом и светотехническом отношении
на условия внутри помещения путем выбора регулирующих изменений.
Соответственно, роль манипуляторов является решающей для использования
энергии окружающей среды и особенно солнечной энергии: в зависимости от
внутренней потребности и условий наружного климата.
Возможно регулировать наружный микроклимат без существенного потребления
энергии подобно тому, как мы применяем свою одежду. Становится логичным
радикальное уменьшение влияния и других факторов микроклимата; это достигается,
как правило, посредством домашнего оборудования для обогрева, охлаждения,
вентиляции, освещения и т.?д.
Развить далее эти имеющиеся в здании системы, взаимодействующие с общим
энергетическим хозяйством здания — это настоятельная и достойная архитектора
задача. Архитектор всегда отвечал за общую композицию, оптимизацию сооружения,
а также за правильное встраивание основных подсистем.
Рис. 1. Square Mozart, Париж (Франция) 1954, Jean Prouve
Рис. 2. Классификация понятия «Манипулятор»
Наряду со стеклом, ранее для окон применяли также алебастр, мрамор, кость, кожу животных, полотно, бумагу и т. п. Стекленные оконные проемы, как технологическая часть здания, появились при римлянах. До XI/XII столетия остекленный проем представлял большую редкость.
Первые полупрозрачные и прозрачные окна устанавливались, как правило, намертво. Хотя поворотная створка была известна уже с античных времен, она воспринимается как изобретение средних веков. Раздвижное окно, створки которого перемещаются горизонтально, известно с XIII века.
Простейший прием закрыть оконный проем — это применить оконную раму. Для рамы, как обрамления для стекла и дополнительной защиты, применялись дерево, камень и железо (рис. 3). Различают различные виды рамы по способу крепления [2]:
Только с XV века оконные рамы применяются в качестве дополнительного
элемента остекления, а с XVIII века они используются повсеместно [4].
Наряду с раздвижными и распашными рамами также применяются:
Со временем функции окон становятся все более дифференцированными и
комплексными, что соответствует общему развитию технологии, которая
способствует изменению производственного использования зданий.
В последние годы появилось много механизмов для перемещения элементов
зданий. Эта тенденция проявляется и в окнах, например, предлагаются
разнообразные механизмы перемещения в качестве альтернативы поворачивающимся
и отклоняющимся окнам.
Рис. 3. Ставни из камня, Torcello (Италия)
Рис. 4. Проемы фасада с поворачивающимися рамами и проницаемыми поверхностями для отклонения света и регулирования вентиляции, Монтаняна (Италия)
Рис. 5. Светопроницаемые элементы, обычный жилой дом, Такаяяма (Япония)
Рис. 6. Сочетание различных манипуляторов во Дворце Питти, Флоренция (Италия)
Рис. 7. Площадь Святого Марка, Венеция (Италия)
Типологическая классификация
Большая часть известных вариантов упорядочена ниже. Это может быть толчком
для новых функциональных, геометрических и технических сочетаний.
Для типологической классификации манипуляторов предложены три уровня
рассмотрения:
Необходимо различать поверхности, проницаемые для воздуха, света, тепла и влаги, а также почти или полностью непроницаемые поверхности.
Свойства относительно непроницаемости могут быть следующими:
Вид и мера непроницаемости определяют функцию поверхности. Если функционально поверхность может находиться в различных состояниях, то она считается изменяемой.
Элементы с изменяющимися свойствами подразделяются на следующие виды:
К неподвижным элементам относятся, например, термотропные слои и газохромные или электрохромные стекла.
Элементы с движением подразделяются на:
Подвижные элементы [5] различаются на:
Термин «манипулятор» применяется для поверхностей стен с изменяемыми свойствами и с движением элементов.
Единица изменения состояния (шаг) манипулятора является решающей в конструктивном, функциональном и архитектурном аспектах для подвижных элементов фасада. По величине возможные изменения состояния классифицируются как:
Манипулятор состоит из одной или многих частей, которые также могут состоять из нескольких частей. Элементы манипуляторов и типы перемещений представляют собой спектр различных состояний поверхностей с изменяемыми свойствами. Единица пакетирования оказывает непосредственное влияние на управление и определяет не только функциональные свойства, но также конструктивные и архитектурные свойства.
На четвертом уровне рассмотрения различают и другие аспекты, например:
Расположение непосредственно влияет на функциональную взаимосвязь. Так, смонтированная сверху противоослепляющая защита приводит к ухудшению поступления света в помещение. Расположенный внутри элемент солнцезащиты может привести к нежелательному притоку тепла.
Таблица 1. Классификация обычных манипуляторов. Представленные данные
относятся к пакетированию перемещения подвижных элементов
Используемые манипуляторами виды перемещений часто являются сочетанием различных основных перемещений. В таблице 1 представлен обзор множества возможных перемещений, которые выполняются манипуляторами [6]. Обзор ориентирован лишь на применяемые на практике виды перемещений и не претендует на полноту.
Если система является сочетанием различных элементарных подвижных элементов, то применяемый механизм перемещений имеет очень важное значение, так как элементы только тогда могут двигаться независимо друг от друга, когда они не противодействуют друг другу [7]. Различные частичные аспекты предъявляют высокие требования к фасадным системам относительно совместного взаимодействия увеличивающегося числа элементов.
Эффективное регулирование микроклимата внутри помещения возможно тогда, когда компоненты управления светом, звуком и теплом приводятся в действие независимо друг от друга.
Управление манипуляторами
Управление может быть ручным и механическим. Ручное управление осуществляет
при необходимости владелец здания. В зависимости от механизма перемещения
и от необходимых усилий применяются различные манипуляторы.
При механическом приводе управление может быть автоматическим и интегрированным
в энергетическое хозяйство здания. Пользователь может при соответствующих
затратах выполнить индивидуальную адаптацию.
При сочетании различных элементов регулировка проницаемости оболочки
здания способствует оптимизации комфорта и уменьшению потребления энергии.
Состояния манипуляторов
Манипуляторы способны наряду с открытым и закрытым состоянием принимать
также промежуточные положения. В зависимости от вида перемещения возможно
регулирование проницаемости (например, откидные окна и гофрированные
пластинки). Те и другие служат регулированию прохождения света.
Положение откидных окон относительно наружного пространства устанавливается
условно, а при пластинчатых структурах, наоборот, через угол наклона
пластинок регулируется поступление света, и, соответственно, изменяется
внешний вид.
Если рассматривать окно как элемент вентиляции, то при его боковом перемещении
пропорционально изменяется и ширина отверстия, что удобно для регулирования
щелевой вентиляции; при повороте окна возможна только приблизительная
регулировка.
|
 Рис. 8-11. Оболочки зданий, измененные функционально и эстетически благодаря манипуляторам |
 Рис. 12-15. Оболочки зданий, измененные функционально и эстетически благодаря манипуляторам |
В многочисленных конструкциях фасадов применяются обычные строительные материалы. Поверхности могут быть сплошными (плитки, плиты, ткань на рамах или без них) или полуоткрытыми (вертикальные/горизонтальные, регулируемые или неподвижные пластины, охлаждающие поверхности с прорезями, перфорированные листы).
Кроме того, для получения определенного микроклимата существует множество сочетаний отдельных строительных элементов и различных положений разделяющих поверхностей:
сдвиг)
Применение манипуляторов приводит к изменению архитектурного облика здания, а изменение проницаемости оказывает значительное влияние на внешний вид.
Рис. 16-23. Оболочки зданий, измененные функционально и эстетически благодаря фасадам
Рис. 24-31. Оболочки зданий, измененные функционально и эстетически благодаря фасадам
Литература:
1. Waldemar Jaensch «Изменяемые поверхности — методы оценки кинематических
манипуляторов для оболочки здания, как средства регулирования климата
здания» (руководитель Тhomas Herzog). Кассель, 1981, с. 28
2. Современный немецкий лексикон по истории искусств. Bd. 7 und 8. Munchen
1981
3. Herzog, Thomas; Natterer, Julius (Hrsg.): Фасады из стекла и дерева.
Lausanne 1984
4. Gerner, Manfred; Gartner, Dieter: История окон. Stuttgart 1996, S.
68
5. Krippner, Roland: Развитие манипуляторов перемещений для наружных
стен с теплоизолирующими и другими функциями. В: Abschlussbericht ISOTEG.
TU Munchen, Lehrstuhl fur Gebaudetechnologie 2001 (unveroffentlicht)
6. Развитие графических представлений. В: Abschlussbericht ISOTEG. TU
Munchen, Lehrstuhl fur Gebaudetechnologie 2001 (unveroffentlicht)
7. Daniel Westenberger, Диссертация по кафедре Технологии зданий, Мюнхенского
Технического университета. Работа касается применения вертикальных механизмов
перемещения для окон и других подвижных компонентов в проемах фасадов.
По материалам Fassaden_Atlas
