Искусство применения стекла в фасаде

Share

Исходя из современных представлений об архитектуре, функциональное назначение системы фасадного остекления сводится к: расширению организационного управления солнечным светом, что дает приток широкого спектра освещения; использованию всего комплекса как активного естественного воздушного управляющего элемента, обеспечивающего заданный микроклимат в помещении и снижение температурных нагрузок на всю систему. За последнее десятилетие изменилось само отношение к концептуальной роли фасада, что обусловлено изменением потребительского рынка в государстве, в частности, появлением новых технологий и направлений современного искусства.

• холодный фасад: внешний слой фасада — панели стекла. При этом функцию теплоизоляции выполняет конструкция стены здания, на которую с воздушным зазором крепится внешний слой;
• вытяжной фасад: внешний слой — стеклопакет плюс стекло, устанавливаемое на расстоянии 15-20 см от стеклопакета. Воздушный промежуток используется либо для отвода воздуха и вентиляции здания, либо для нагрева приточного свежего воздуха;
• структурное остекление — метод объединения стекла, керамики и металла в одной конструкции с использованием специальных клеящих силиконовых герметиков. Этот тип остекления фасадов позволяет архитекторам и проектировщикам возвести полностью гладкий цельностеклянный фасад.

Отметим: чтобы объект с остекленным фасадом функционировал долго и эффективно, необходимо с первых шагов организовать совместную работу не только архитектора и проектировщика, но и поставщиков стекла, стеклопакетов, систем профилей и силиконовых герметиков (при структурном остеклении).

В зависимости от местонахождения и назначения здания ключевым вопросом фасадного остекления является выбор стекла и конструкции стеклопакета. Сделав правильный выбор, можно избежать потерь тепла, значительно уменьшить проникновение шума с улицы, обеспечить нормы безопасности, защитить внутренние помещения от излишков солнечной энергии. Ассортимент “специальных” стекол сегодня чрезвычайно широк, и, чтобы сориентироваться в этом многообразии типов и торговых марок разных производителей, без помощи профессионалов не обойтись.
Ниже приведем основные функции остекления и некоторые практические рекомендации по их реализации.

Теплоизоляция
Следует помнить, что треть потерь тепла через стекло происходит за счет теплопроводности и конвекции, а две трети — за счет теплового излучения длинных волн. Проблема конвекции и теплоизоляции решается благодаря установке стеклопакетов, причем оптимально, если толщина воздушного слоя между стеклами стеклопакета не превышает 16 мм — в противном случае увеличивается конвекция, и теплоизоляционные характеристики ухудшаются.
Для уменьшения потерь от теплового излучения разработаны так называемые селективные (низкоэмиссионные) стекла со специальным покрытием. В настоящее время существуют два вида подобных стекол: “К-стекло” — с “твердым” покрытием и “i-стекло” — с “мягким” покрытием.

“I-стекло”, появившееся позже, имеет теплоизоляционные характеристики в 1,5 раза выше, чем “К-стекло”, поэтому доля рынка “i-стекла” постоянно растет — с его помощью остекляется большинство строящихся объектов в Европе. Из-за “мягкого”, т. е. подверженного влиянию внешней среды покрытия, “i-стекло” используется исключительно в изолирующих стеклопакетах, причем устанавливается оно со стороны помещения покрытием внутрь стеклопакета. Необходимость применения высоких технологий при работе с “i-стеклом” обусловила то, что стеклопакеты с таким стеклом производят только крупные специализированные фирмы.

Защита от солнца
Под солнцезащитным понимается стекло, обладающее способностью снижать проникание солнечной тепловой и/или световой энергии в помещение путем поглощения либо отражения солнечных лучей. Таким свойством обладают стекла, тонированные в массе, и рефлективные (отражающие) стекла с покрытиями зеркального вида. Эта наиболее разнообразная по своему внешнему виду группа стекол особенно любима архитекторами и наиболее часто используется при фасадном остеклении.

В качестве примера приведем перечень марок солнцезащитных стекол, выпускаемых международной стекольной корпорацией “Сан-Гобен”.
“Парсол” — тонированное в массе теплопоглощающее флоат-стекло различных цветов (бронзовое, серое, зеленое, розовое). Каждому тону стекла соответствуют разные спектрофотометрические характеристики (коэффициенты пропускания, отражения, абсорбции солнечной энергии). Использование тонированного стекла с коэффициентом пропускания менее 50% в качестве фасадного не рекомендуется из-за возрастающего риска термального шока (разрушение стекла вследствие перегрева и перепада температуры), хотя возможно его применение в закаленном виде после специальных расчетов.
“Антелио” — солнцеотражающее (рефлективное) стекло с “твердым” (устойчивым к воздействию внешней среды) покрытием из окиси металлов (коэффициент отражения 29-32%). В качестве исходного используется как бесцветное, так и тонированное стекло, что позволяет получать цветное “Антелио” — бронзовое, изумрудное, серебряное и др.

“Рефлектасол” — сильнозеркальное стекло (коэффициент отражения около 50%), обеспечивающее практически одностороннее наблюдение. При необходимости зеркальный эффект может быть уменьшен на 10-12% путем установки “Рефлектасола” в стеклопакет покрытием внутрь. Покрытие “Рефлектасола” относится к “твердым” и может иметь различные цветовые оттенки.
Тонированные и рефлективные стекла с “твердым” покрытием могут использоваться как при одинарном остеклении (“холодный фасад”), так и в составе стеклопакета.
“Кул-лайт” — солнцеотражающее стекло с “мягким” покрытием. Способ его изготовления, при котором на исходное бесцветное или тонированное стекло наносится несколько слоев различных металлов, позволяет получить около 65 видов “Кул-лайта” самых разнообразных цветов (синий, голубой, стальной, серый, бронзовый и др.) и с различными свойствами (светопропускание — от 4 до 50%, отражение — от 6 до 43%).
“Кул-лайт К” — стекло нового поколения, сочетающее в себе одновременно две функции — рефлективность и энергосбережение. “Мягкое” покрытие этого стекла является селективным, обеспечивающим превосходную теплоизоляцию, и в то же время зеркальным различного тона (как у стекла “Кул-лайт”). В развитых странах именно “Кул-лайт К” наиболее часто используется при фасадном остеклении, т. к. оно дает архитекторам большой простор для творчества, позволяя при этом обеспечить необходимые нормы энергосбережения и солнцезащиты. Как и любые стекла с “мягким” покрытием, “Кул-лайт” и “Кул-лайт К” применяются только в стеклопакетах.

Звукоизоляция
Изоляцией от шума называется ослабление звуковой энергии при прохождении ее через препятствие (остекление).
Звукоизоляция остекления зависит от:

• количества, размера и толщины стекол в стеклопакете;
• толщины воздушного промежутка между стеклами;
• проницаемости стыков.

Увеличение количества стекол в стеклопакете не всегда приводит к желаемому результату. Если просто установить стекло посредине воздушного промежутка, то звукоизоляция снижается вследствие повышения резонансной частоты конструкции. При тройном остеклении (двухкамерный стеклопакет) с акустической точки зрения более целесообразно увеличить толщину стекол и воздушные промежутки между ними, при этом камеры стеклопакета не должны быть симметричны. Дальнейшее улучшение показателей достигается путем закачки газа в межстекольное пространство. Еще одно решение проблемы — использование в составе стеклопакета специальных ламинированных стекол с шумопонижающими пленками.
Как правило, звукоизоляция обычного однокамерного стеклопакета 4-16-4 (два стекла 4 мм толщиной, воздушный промежуток — 16 мм) достигает 28 дБ, двухкамерного 4-10-4-10-4 — 32 дБ, специального ламинированного стекла — 50 дБ. Следует помнить, что порог слышимости для человека — 0 дБ; повышение уровня звукового давления на 10 дБ воспринимается человеком как удвоение громкости звука.

Безопасность
Безопасное остекление различается по классу защиты:

• Класс “А” — остекление, выдерживающее случайный удар
• Класс “Б” — остекление, устойчивое ко взлому, вандализму
• Класс “В” — пулестойкое защитное стекло

Для обеспечения безопасности остекления используются: закаленное стекло, армированное стекло и ламинированное стекло.
Армированное — это стекло с металлической сеткой внутри; при разбивании осколки подобного стекла не выпадают даже при образовании нескольких трещин, а удерживаются на месте арматурой.
Закаленное — стекло, у которого путем термической или химической обработки повышается прочность к ударам и перепадам температур в 5-10 раз по сравнению с обычным стеклом. При разрушении такое стекло распадается на мелкие безопасные осколки с тупыми краями. Следует отметить, что не все виды стекол можно закаливать: например, стекло с “мягким” покрытием подвергается закалке, как правило, до нанесения покрытия.
Ламинированное стекло (триплекс) состоит из двух или более листов стекла разных видов и толщин, ламинированных (склеенных) вместе с помощью поливинилбутиловой пленки или специальной ламинирующей жидкости. При разбивании ведет себя подобно армированному стеклу. Варьируя стекла и пленки, можно получить триплекс, сочетающий в себе безопасность с другими свойствами: теплоизоляции, звукоизоляции, пожаробезопасности и пр. Недостаток триплекса — большая толщина стекла, т.е. большая нагрузка на кромочное соединение стеклопакета, а также пониженное светопропускание.

Эстетичность
Гармоничное сочетание цвета, прозрачности и степени отражения фасадного стекла с окружающей средой, безусловно, очень важно.
Необходимо учитывать, что ошибки в исполнении остекления могут привести к такому дефекту фасада, как “волнистость” (стеклянная поверхность похожа на “кривое зеркало”). Чтобы избежать “волнистости” стеклянного фасада, необходимо использовать наружное стекло толщиной не менее 6-8 мм в зависимости от размера стеклянных панелей.
Также следует учитывать специфику климата (большая разница температур в течение года) при производстве стеклопакетов. Температура и давление в межстекольном пространстве стеклопакета, изготовленного летом, будет сильно отличаться от условий его эксплуатации зимой. Низкая температура воздуха приводит к уменьшению давления внутри стеклопакета, из-за чего стекла могут прогибаться внутрь стеклопакета, нарушая ровность остекления и провоцируя “волнистость” фасада.

Чтобы избежать подобных неприятностей, необходимо заказывать стеклопакеты только у профессиональных производителей, работающих на современном оборудовании и использующих передовые технологии.
При сплошном остеклении фасада солнцеотражающим стеклом возникает вопрос, как обеспечить единый зеркальный эффект без “полосатости”, возникающей иногда за счет нахождения сразу за стеклянным фасадом непрозрачных межэтажных перекрытий, чередующихся с оконными проемами здания. Эту проблему решает специальное фасадное стекло, полученное с помощью нанесения непрозрачного эмалевого цветного покрытия на обратную сторону солнцеотражающего стекла, используемого в данном остеклении. Такой вид стекол пока производится только иностранными стекольными компаниями (торговая марка “Сан-Гобен” — “Эмалит”).

Из всего вышеизложенного можно сделать вывод, что разнообразие вариантов фасадного остекления весьма велико. Сегодня для облегчения выбора варианта остекления ведущими мировыми производителями стекла разработаны специальные компьютерные программы.
В компьютерных программах такого типа задается:

• вариант конструкции остекления (одинарное, стеклопакет, наклонная стеклянная крыша и т.д.);
• толщина и тип применяемых стекол;
• ширина воздушного промежутка;
• ориентация фасада по частям света;
• климатические данные и др., на основе чего программа рассчитывает:
  — необходимые теплофизические характеристики остекления;
  — риск термального шока;
  — максимально допустимые ветровую и снежную нагрузки для данной конструкции.