НОВЕЙШАЯ ТЕХНИКА ОСТЕКЛЕНИЯ: ВЕЛИКОЛЕПИЕ ИСКУССТВА

Андреа Компаньо, Проектирование фасадов и выработка рекомендаций, Цюрих, Швейцария


Энергетический кризис 70-х явился толчком для поиска "совершенного остекления". Эти поиски были нацелены на снижение до минимума энергопотребления полностью остекленных зданий, динамически восприимчивых к постоянно меняющимся климатическим условиям.

С точки зрения экологии "совершенное остекление" было нацелено на использование для обеспечения энергетических потребностей здания восстановимых природных ресурсов, таких как энергия солнечного света и ветра или же тепло почвы. Уже в процессе разработки идеального вида "совершенного стекла" был построен целый ряд зданий.

Одной из основных особенностей Современной Архитектуры является прозрачность, но совершенно очевидно, что у полностью остекленных зданий есть и недостатки - потеря тепла зимой и перегрев летом. Десятилетиями эти недостатки преодолевались при помощи энергоемких установок для кондиционирования воздуха, которые поддерживали постоянные температурные условия внутри помещения вне зависимости от времени года или месторасположения.

В 1981 году английский архитектор Майк Дэйвис предложил разработку "поливалентной стены". Такая "поливалентная стена" могла позитивно использовать трансмиссию стекла и контролировать посредством специальных функциональных слоев поток энергии в обоих направлениях: снаружи во внутрь и наоборот. Эта приспособляемость и легла в основу идеи создания "совершенного остекления".

Несмотря на значительный технологический прогресс существуют лишь прототипы стекла с переменными свойствами, термотропными слоями или электрохромными материалами.

Другой возможностью для сокращения до минимума энергетических потребностей здания было создание "интеллектуальных фасадов", способных динамично адаптироваться к изменяющимся климатическим условиям. В первую очередь, "интеллектуальность" определяется не "продвинутостью" технологии, а интенсивностью использования природных ресурсов для обеспечения потребностей здания в обогреве, вентиляции и охлаждении. В этом отношении могут оказаться полезными различные меры: естественная вентиляция, ночное охлаждение, естественное освещение, буферные зоны и т.д.

В целях разработки идеального "интеллектуального фасада" уже создан целый ряд зданий с интересными фасадами как с одинарным, так и многослойным остеклением.

Фасады с одинарным остеклением состоят главным образом из одного остекления и дополнительных солнцезащитных компонентов, например, наружных, комбинированных или внутренних.

Фасады с многослойным остеклением создаются путем добавления второго стекла либо впереди основного стекла с изоляционным покрытием, либо позади него. Солнцезащитные компоненты устанавливаются между этими стеклами и защищают их от пагубного воздействия погодных условий.

ФАСАДЫ С ОДИНАРНЫМ ОСТЕКЛЕНИЕМ

Примером здания, отвечающего требованиям охраны окружающей среды и имеющим фасад с одинарным остеклением, является главный вход Новой Торговой Ярмарки в Лейпциге. Здесь для создания умеренного климата широко используется возобновляемый источник энергии.

Это здание было построено в 1996 году архитекторами компании "Фон Геркан Марг и Партнеры" (Von Gerkan Marg and Partners) при участии компании "Ян Ричи Аркитектс" (lan Ritchie Architects). Естественный парниковый эффект способен поддерживать приятный умеренный климат практически в течение всего года. Естественная вентиляция достигается благодаря потоку воздуха и регулируется при помощи отверстия в своде и основании стеклянного покрытия. Южное остекление на 75% затемнено фриттой, что уменьшает перегрев в летнее время, защищая остекление от солнечного света. Дополнительный охлаждающий эффект обеспечивается наружной ирригационной системой, в которой используется очищенная дождевая вода.

Следующим примером является здание Лицея Альбера Камю в городе Фрежюс во Франции, построенное компанией "Фостер и Партнеры" (Foster and Partners) в 1991-93 гг. Это здание вытянутой формы с южной стороны защищено от солнца наружными солнцезащитными жалюзи. По центру здания проходит двухэтажный холл с застекленной крышей. Как в традиционной арабской архитектуре, этот холл играет роль "солнечной трубы", которая обеспечивает естественную вентиляцию здания.

ФАСАДЫ С ДВОЙНЫМ ОСТЕКЛЕНИЕМ

С 90-х гг. все чаще и чаще стали строиться высотные здания, имеющие фасады с двойным остеклением.

Пространство между двумя остеклениями выступает в качестве термической буферной зоны, которая сокращает потери тепла и обеспечивает пассивный нагрев за счет использования солнечной энергии. Когда в это пространство попадает внешний воздух, фасады с двойным остеклением способствуют естественной вентиляции высотных зданий или зданий, расположенных вблизи от оживленных автотрасс.

Высотное здание цилиндрической формы штаб-квартиры компании RWE AG в Эссене, построенное архитекторами компании "Ингенховен Овердик Кален и Партнеры" (Ingenhoven Overdiek Kahlen and Partners), имеет фасад с двойным остеклением по всей высоте этажа, который служит для естественной вентиляции офисных помещений, охлаждения здания в ночное время и максимального проникновения дневного света. Наружное остекление выполнено из листового закаленного стекла. Внутренний фасад с изоляционным покрытием состоит из раздвижных дверей по всей высоте комнаты, которые можно открывать в целях осуществления естественной вентиляции. На уровне каждого этажа архитекторы закрывают пространство между остеклениями при помощи конусной вентиляционной установки, называемой "рыбий рот". В целях солнцезащиты в пространстве между остеклениями устанавливаются регулируемые подъемные жалюзи.

Здание штаб-квартиры Коммерцбанка в Франкфурте-на-Майне, построенное в 1991-97 гг. компанией "Фостер и Партнеры", предлагает два варианта использования буферной зоны: в качестве фасада с двойным остеклением и в качестве зимнего сада. 60-этажное высотное здание разделено на 4-этажные офисные секции, расположенные со смещением по спирали одна напротив другой. Офисные помещения в каждом блоке занимают две стороны поэтажного плана, а зимний сад - третью сторону. В центре, по всей высоте здания, расположен атриум, поделенный на 12-этажные секции, соединяющие воедино три воздушных сада. Воздушные сады позволяют производить перекрестную вентиляцию здания и естественную вентиляцию офисов, выходящих на внутреннюю сторону здания.

Вентиляция офисов, выходящих на внешнюю сторону здания, происходит естественным путем через фасады с двойным остеклением. Входные и выходные отверстия для воздуха расположены в нижней и верхней частях наружного остекления, состоящего из закаленного листового стекла. Внутреннее остекление имеет изоляционное покрытие и два уровня открывания подъемных окон - снизу и сбоку. В пространстве между остеклениями установлены подъемные жалюзи, защищающие от яркого и прямого солнечного света.

Для здания штаб-квартиры "debis" в Берлине, построенного в 1991-97 гг., архитекторы компании Renzo Piano Building Workshop совместно с архитектором С. Кольбекером разработали новый тип фасада с двойным остеклением, который обладает позитивными термальными свойствами фасада с двойным остеклением зимой, а также преимуществами фасада с одинарным остеклением при естественной вентиляции летом.

Наружное остекление фасада с двойным остеклением состоит из безрамных стеклянных вращающихся жалюзи.

Зимой жалюзи закрыты, и пространство между остеклениями фасада выполняет функцию воздушного буфера (амортизатора воздуха). В летний период жалюзи можно повернуть, в результате чего посредством поступившего свежего воздуха произойдет естественная вентиляция пространства между остеклениями и офисных помещений.

КЛИМАТИЧЕСКИЕ ХОЛЛЫ

Принцип действия буферной зоны может также давать эффект экономии энергии в невысоких зданиях. Зимние сады, атриумы и климатические холлы могут рассматриваться как сильно увеличенные полости фасадов.

Они создают буферную зону, которая может способствовать уменьшению энергетических потерь, доступу пассивного теплопритока от солнечного света, равно как и естественной вентиляции здания.

Здание Центра Микроэлектроники в Дуйсбурге, построенное в 1997 году компанией "Фостер и Партнеры", имеет два застекленных атриума, которые расположены между тремя 5-этажными зданиями. Атриумы создают термическую буферную зону и делают возможной естественную вентиляцию офисов, выходящих на внутреннюю сторону здания. Воздух также может втягиваться через проходящие под землей вентиляционные трубы, при этом предварительно нагреваясь или охлаждаясь за счет тепла почвы. В летнее время воздушный поток способствует ночному охлаждению термальной массы здания.

Здание Учебного Центра Министерства Внутренних Дел Земли Северный Рейн-Вестфалия в Херне - Зодинген, построенное в 1992-99 гг. совместно архитекторами компаний Jourda & Perraudin и Hegger Hegger Schleiff Architects and Partners, состоит из огромного застекленного холла, в котором находятся две группы выстроенных в линию зданий.

Зимой застекленный холл сокращает потери тепла в зданиях и позволяет пассивно использовать энергию солнечного света.

Во избежание перегрева в летнее время в крышу встраиваются застекленные фотоэлектрические модули, используемые для затенения. В целях естественной вентиляции и охлаждения здания в ночное время можно открывать световой люк на крыше, а также стеклянные жалюзи на фасадах.

ПЕРСПЕКТИВЫ

Для обеспечения всех энергетических потребностей здания путем использования возобновляемого источника энергии необходима тесная функциональная интеграция между обслуживающими здание и фасады подразделениями. Создание "интеллектуальных фасадов" должно основываться на передовых комплексных концепциях использования энергии, которые делают возможным взаимодействие между подразделениями обслуживания фасадов, зданий и окружающей средой. Это предполагает все большее усложнение дизайнерской задачи, успех которой, даже самый скромный, обуславливается целостностью планирования, а именно, сотрудничеством между архитекторами, проектировщиками фасадов и инженерами-консультантами.

Задача поиска путей идеального решения проблемы совмещения минимального потребления энергии и минимальных капиталовложений с требованиями охраны окружающей среды будет по-прежнему стоять в ближайшие годы перед архитектурой, технологией и промышленностью.

Источники:

• Компаньо А.: "Интеллектуальные" остекленные фасады, Birkhaeuser, 1996;
• Компаньо А.: "Интеллектуальные" остекленные фасады: Больше, чем защита от воздействия от неблагоприятных погодных условий, А+Т Editiones 11/1998;
• Компаньо А.: "Интеллектуальные" остекленные фасады: Больше, чем защита от воздействия от неблагоприятных погодных условий, А+Т Editiones 11/1998;
• Дэйви П.: Большие ожидания, Коммерцбанк, The Architectural Review, 7/1997;
• Дэйвис М.: Стена для любого времени года, RIBA Journal 2/1981;
• Фухс К.: Центральный офис RWE AG в Эссене, Baumeister 5/1997;
• Клаук Б.: О строительстве энергетически усовершенствованных остекленных фасадов, Bauwelt 43-44/1996;
• Хёйслер В., Компаньо А.: Фасады с многослойным остеклением, Deutsche Bauzeitschrift 6/1998;
• Марг В.: Новая Лейпцигская Ярмарка, Birkhaeuser 1997.