Судьба нормативной документации на возведение нвф на высотных зданиях

Стеклянные двойные фасады

Марианна Бродач, Николай Шилкин

Здания с большим процентом остекления зачастую имеют повышенные нагрузки на системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.

Стеклянный двойной фасад является интересным решением оболочки здания, приспосабливающейся к изменениям наружного климата.

Стремление максимального использования в строительных конструкциях светопрозрачных конструкций, начавшееся в Европе и США ещё в прошлом столетии, повысило интерес к технологии стеклянных двойных фасадов. Повсеместное применение двойных фасадов началось в 1990-х годах и продолжается до сих пор. Особенно часто такие конструкции можно увидеть в высотном строительстве.

Широкую известность получили такие здания, как Commerzbank во Франкфурте-на-Майне (Германия, 1997), City Hall в Лондоне (Великобритания, 2002), а также Manitoba Hydro Place в Виннипеге (Канада, 2009). Здание One Angel Square, построенное в 2013 году, высотой в 14 этажей располагается в Манчестере (Великобритания) и отличается своеобразной трёхгранной конфигурацией со стеклянным двойным фасадом.

Небывалый размах строительства наблюдается в Китае, где активно возводят высотные здания, в том числе и с применением двойных стеклянных фасадов, например две башни Международного финансового центра (Гонконг, 1999 и 2003), Pearl River Tower (Гуанчжоу, 2011), Шанхайский всемирный финансовый центр (2008).

В России пока мало примеров использования данной технологии. Это решение встречается в основном в зданиях премиального класса, что объясняется, как правило, высокими инвестиционными затратами и сложностью реализации подобных проектов. Например, стеклянные двойные фасады установлены в штаб-квартире компании «Новатэк» (Москва, 2011). Здание оборудовано высокотехнологичными интеллектуальными системами, позволяющими обходиться без механической вентиляции и охлаждения.

Конструктивные особенности

Конструкция фасада основана на принципе многослойности - создания нескольких оболочек и использования определённых физических и эстетических свойств отдельных его слоёв. Основным материалом здесь служит стекло, которое благодаря своим эстетическим и физическим характеристикам обеспечивает нужное оформление здания и выполнение необходимых функций ограждающей конструкции.

Существует много различных конструкций стеклянных двойных фасадов. Общую классификацию приводит директор Института строительной физики им. Фраунгофера (Германия) Карл Гертис, опираясь на работу Вернера Ланга:

. по размещению поверхностей двойного фасада: установленные внутри конструкции внешней стены, частично выдвинутые вперёд или полностью выступающие за внешнюю стену;

. по наличию и размещению вентиляционных отверстий: без вентиляционных отверстий, с отверстиями только на внутренней поверхности или на обеих поверхностях двойного фасада. Кроме этого, система вентиляции может временно подавать воздух в обход двойного фасада;

. по сегментированию поверхностей: промежуток между поверхностями фасада сегментируется или выполняется в виде ширмы. Последний вариант имеет большое значение для переноса воздуха в промежутке между поверхностями.

Схематичные вертикальные разрезы в фасадах, характеризующие виды разработки и размещение конструкции стеклянных двойных фасадов, представлены на рис. 1 и 2.

В зависимости от расстояния, на которое выдвигается наружная стеклянная поверхность, воздушный зазор между поверхностями фасада может иметь следующие характеристики:

. в него нельзя попасть; зазор служит только для размещения между поверхностями приспособлений для защиты от солнца;

. в нём можно разместиться при мытье стёкол;

. он может использоваться наподобие зимнего сада как общий зал или в качестве помещения для переговоров.

Вентиляция

В зданиях со стеклянными двойными фасадами может предусматриваться как система механической, так и естественной вентиляции через соответствующие отверстия. Опыт показывает, что использование и того и другого видов вентиляции позволяет добиться наилучших параметров микроклимата и высокого уровня энергоэффективности.

Варианты фасадов разнообразны - от стеклянного изолирующего фасада до конструкции с регулируемым открытием внешней и внутренней поверхностей (рис. 3). Может быть также реализован обход стеклянного двойного фасада, при котором приточный или удаляемый воздух направляется напрямую (в этом случае двойной фасад не будет выполнять своей прямой функции).

Преимущества и недостатки технологии

До сих пор ведётся широкая дискуссия о том, насколько целесообразно применение стеклянных двойных фасадов вместо традиционных фасадов, имеющих современную теплоизоляционную систему. Считается, что стеклянные двойные фасады имеют несколько лучшие показатели звукозащиты, чем традиционные фасады. Благодаря естественной вентиляции стеклянные двойные фасады улучшают внутренний климат. В воздушном зазоре между поверхностями фасада может наноситься прочное покрытие для защиты от солнца, а также устанавливаться элементы, отклоняющие свет. В многоэтажных зданиях при сильном ветре стеклянные двойные фасады уменьшают динамический напор, вызывающий повышенное давление прижима внутренних дверей. Конструкция фасада позволяет открывать окна на желаемую ширину даже при большой высотности здания.

Среди минусов отмечаются высокие капитальные и эксплуатационные затраты, связанные, например, с трудностью и частотой очистки внутренних поверхностей. Нет единого мнения среди специалистов о влиянии двойных фасадов на теплопотери зданий. Если речь идёт о высотных зданиях с большой внутренней тепловой нагрузкой, оба вида фасадов в зимнее время имеют приблизительно одинаковые показатели. Что же касается летней теплозащиты и затрат энергии на охлаждение, в зданиях со стеклянными двойными фасадами без систем кондиционирования воздуха очень сложно обеспечить приемлемые внутренние климатические параметры. Кроме этого, без применения дополнительных защитных мер (установка горизонтальных и вертикальных переборок) зазор между поверхностями стеклянных двойных фасадов повышает пожароопасность.

Несмотря на недостатки, это решение открывает большие возможности для строительства зданий высоких технологий. Многочисленные примеры сложнейших объектов (в том числе здание «Городские ворота Дюссельдорфа»), проекты которых предусматривают естественное освещение, пассивное использование энергии и др., демонстрируют, что стеклянные двойные фасады могут эффективно решать проблемы с перегревом помещений и повышенными нагрузками на систему охлаждения. Проекты подобного рода объединяет то, что в процессе их создания выполняется большой комплекс предпроектных исследований, в том числе создание аэродинамических стендов и проведение математического компьютерного моделирования. Немаловажны и высока заинтересованность, а также требовательность застройщиков.

ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩАЯ КОНЦЕПЦИЯ ЗДАНИЯ «ГОРОДСКИЕ ВОРОТА ДЮССЕЛЬДОРФА»

Двойной вентилируемый проходной фасад с регулируемыми наружными ограждениями.

Повышенная тепло- и солнцезащита наружных ограждений за счёт отличных теплофизических характеристик применяемых материалов и конструкций.

Естественная вентиляция помещений на протяжении продолжительного периода.

Использование панелей, размещённых на потолке, для отопления и охлаждения помещений, отказ от отопительных приборов, размещаемых под окнами из-за снижения потерь теплоты в холодное время года - расчётный расход теплоты на отопление составляет всего 2,87 МВт.

Пониженная до минимально необходимого уровня производительность системы кондиционирования воздуха за счёт снижения теплопоступлений в помещения в тёплое время года и использования естественной вентиляции.

Максимальное использование источников возобновляемой энергии: холода грунтовых вод, теплоты удаляемого воздуха.

Городские ворота Дюссельдорфа

В здании «Городские ворота Дюссельдорфа» (архитектор Overdiek Petzinka & Partner, Германия, 1997) применён вентилируемый стеклянный двойной фасад. Его особенностью является наличие горизонтальных поэтажных открытых проходов по периметру здания и атриуму.
Фасад этого здания может быть охарактеризован как рациональное и экономичное техническое решение, которое при значительной внешней шумовой и ветровой нагрузке позволяет на протяжении длительного периода в течение года осуществлять естественную вентиляцию офисных помещений. Кроме того, такой фасад является важным связующим элементом рабочих помещений и окружающей среды.

Конструкция двойного фасада

Фасад в районе атриума представляет собой обычную застеклённую конструкцию с открывающимися фрамугами, а вся остальная часть здания имеет двойной фасад, разделённый по вертикали поэтажными перекрытиями. Принципиальная конструкция стеклянного двойного фасада приведена на рис. 4. Внешняя часть фасада прежде всего служит для защиты от наружных климатических воздействий в виде дождя и снега.

Помимо этого, в ней расположены отверстия для притока наружного воздуха в вентиляционные короба и удаления отработанного воздуха из них, а также для проветривания промежуточного пространства и естественной вентиляции помещений. Одинарное остекление внешней части фасада создают отражающие стеклянные модули размером 3 × 1,5 м.
Секции внутренней части фасада имеют рамную конструкцию, как правило, с двойным остеклением, что обеспечивает снижение теплопотерь в зимнее время. При помощи поворотных створок рамы могут отклоняться в сторону офисных помещений (открывается каждый второй элемент на оси) с целью естественной вентиляции офисных помещений.

Шанхайский всемирный финансовый центр (Шанхай, Китай)

В промежуточном пространстве фасада размером 1,4 или 0,9 м размещаются вентиляционные короба, которые являются конструктивным элементом перекрытия двойного фасада и выполняют также функцию защиты от воздействия наружного климата. Короба для приточного и удаляемого воздуха монтируются вместе с основными конструкциями фасада на одном поясе с чередованием направления воздушного потока. Отверстия приточного и удаляемого воздуха на фасаде можно видеть как пояса, идущие вдоль здания, на соседних этажах они находятся напротив друг друга. Короба для приточного и удаляемого воздуха монтируются с чередованием направления воздушного потока для предотвращения «коротких замыканий» потоков воздуха (поступления отработанного воздуха в приточное отверстие вышележащего этажа). Внутри каждого вентиляционного короба находится клапан с поворотными створками, предназначенный для регулирования расхода воздуха и при необходимости полного перекрытия прохода воздуха. Отверстия для забора и удаления воздуха закрыты вентиляционными решётками для защиты от атмосферных осадков. Аэродинамическая оптимизация коробов была выполнена на основе моделирования методами вычислительной гидродинамики. При этом преследовалась цель создания равномерного потока воздуха и обеспечения низкого уровня шума.

Внутри двойного фасада располагаются также регулируемые устройства солнцезащиты, которые способствуют сокращению теплопоступлений от солнечной радиации в помещения и, как следствие, снижению расхода холода в системе кондиционирования воздуха в тёплое время года. В холодное время они играют роль экрана, уменьшающего поток теплового излучения в ночные часы из помещений наружу, что уменьшает энергопотребление.

Защита от шума

Частой причиной использования установок кондиционирования воздуха в здании, размещённом в городе, является повышенный уровень внешнего шума при открытых окнах. Уровень звукового давления в районе размещения «Городских ворот Дюссельдорфа» составляет приблизительно 70-75 дБ(А) и вызывается в первую очередь транспортом. Для обеспечения приемлемой защиты от внешнего шума при открытых оконных створках во внутренней части фасада шумоизоляция должна обеспечить снижение уровня звуковой мощности ориентировочно на 15-20 дБ.

Если принять, что внутренняя часть фасада обеспечивает снижение уровня шума на 5-10 дБ в зависимости от величины открытия створок, то на внешней стороне фасада и во внутреннем пространстве уровень шума должен снижаться на 10 дБ. При этом следует учитывать, что снижение уровня шума во внешней части фасада зависит от степени открытия отверстий для прохода приточного и удаляемого воздуха. Фактически снижение шума во внешней части фасада при открытом воздушном клапане эквивалентно почти 10 дБ(А), а при клапане, открытом на 10 %, - 20 дБ(А). Требования по снижению шума во внутренней части фасада могут быть достигнуты за счёт увеличения звукоизоляции на внешней стороне фасада.

Температурный комфорт

Приведённый коэффициент теплопередачи двойного фасада имеет достаточно низкое значение, равное 1,1 Вт/(м 2 .°C). Кроме того, использование «тепличного» эффекта днём и снижение теплового излучения от наружной поверхности внутреннего остекления двойного фасада в ночное время обеспечивают дополнительную экономию теплоты. Даже в ранние утренние часы при температуре наружного воздуха -10 °C и температуре внутреннего воздуха 21 °C средняя температура внутренней поверхности двойного остекления составляет около 16,5 °C. При тех же температурных условиях в обычных фасадах с окнами, имеющими значение приведённого коэффициента теплопередачи 1,6 Вт/ (м 2 .°C), температура внутренней поверхности остекления составляет 14,5 °C.

Для снижения теплопоступлений в летнее время при использовании двойных фасадов важен не только правильный выбор материалов и конструкции устройств солнцезащиты, но и их расположение во внутреннем пространстве двойного фасада. Регулируемое устройство солнцезащиты должно обдуваться потоком воздуха с боков и снизу, чтобы отводимая избыточная теплота под действием восходящих конвективных потоков «выводилась» вверх, а не проникала во внутренние помещения. Общий коэффициент проникания потока солнечной радиации через конструкцию двойного фасада составил не более 0,1, что подтвердили натурные измерения. Такое значение показателя для фасада с одинарной оболочкой может быть достигнуто только при использовании наружных пластинчатых отражателей.

Manitoba Hydro Place (Виннипег, Канада)

При воздействии на фасад в летнее время прямых солнечных лучей во внутреннем пространстве фасада будет наблюдаться повышение температуры воздуха. Как показывает практика, при неверно выбранных конструктивных параметрах фасада температура воздуха внутреннего пространства может повышаться на 10 °C. Естественная вентиляция помещений здания в таких условиях должна быть значительно ограничена. Снизить температуру воздуха во внутреннем пространстве фасада возможно путём его вентилирования наружным воздухом. При этом должен быть обеспечен расход воздуха, необходимый для снятия перегрева, так что отверстия для притока и удаления воздуха на внешней части фасада должны иметь достаточные размеры для пропускания этого количества воздуха. В проекте «Городские ворота Дюссельдорфа» определено расчётом, что площадь сечения отверстий для прохода приточного и удаляемого воздуха должна составлять 0,15 м 2 на каждый метр периметра фасада.

Было рассчитано, что температура воздуха во внутреннем пространстве фасада на среднем по высоте уровне не должна повышаться более чем на 4-6 °C при максимальном потоке солнечного излучения. Результаты расчётов были подтверждены натурными измерениями в летние месяцы, при этом повышение температуры воздуха во внутреннем пространстве зафиксировано ближе к нижней, чем к верхней границе указанного диапазона.

Две башни Международного финансового центра (Гонконг, Китай)

Оптимизация движения воздушных потоков в двойном фасаде

Повышение температуры воздуха во внутреннем пространстве фасада зависит от расхода воздуха, а он в свою очередь - не только от площади отверстий, но и от аэродинамического сопротивления по пути движения воздушных потоков. При этом наибольшее значение имеет гидравлическое сопротивление, определяемое внутренней геометрией вентиляционных коробов. Поэтому прежде всего необходимо стремиться к уменьшению именно этого сопротивления.

Для этого в ходе разработки проекта были проведены многочисленные компьютерные расчёты, целью которых было достижение равномерного потока воздуха в вентиляционных коробах, т. к. даже небольшие углы и кромки могут вызывать завихрения воздушного потока, в значительной степени снижающие расход воздуха. При неблагоприятных условиях это может вызывать шум. Исследования по оптимизации конструкции вентиляционных коробов потребовали значительных затрат времени.
Как и предполагалось, в неоптимизированных в аэродинамическом отношении вентиляционных коробах при моделировании движения воздуха возникали обширные застойные и турбулентные зоны, повышающие аэродинамическое сопротивление и в условиях действия естественных сил уменьшающие расход воздуха.

Для предотвращения таких явлений были сконструированы направляющие пластины, обеспечивающие наилучшие характеристики воздушного потока. Для жалюзи наружных решёток, защищающих от дождя, были выбраны хорошо обтекаемые потоком воздуха узкие профили, создающие незначительное сопротивление в условиях небольшого располагаемого естественного циркуляционного давления. Аэродинамическое сопротивление вентиляционных коробов удалось значительно снизить по сравнению с начальным значением. Оптимизация конструктивных параметров вентиляционных коробов также оказала положительное влияние на повышение температуры воздуха во внутреннем пространстве.

Pearl River Tower (Гуанчжоу, Китай)

Конденсат

На внутренней поверхности внешней части фасада при определённых условиях может образовываться конденсат. Это явление возникает в холодное время года, когда влажный и тёплый воздух из помещений попадает во внутреннее пространство двойного фасада, а температура на внутренней поверхности внешней части фасада становится ниже температуры точки росы. Однако при достаточно интенсивном вентилировании внутреннего пространства фасада наружным воздухом этот конденсат быстро исчезает.

Давление на поверхности двойного фасада

При испытаниях модели здания в аэродинамической трубе определялись давление в атриуме и аэродинамические коэффициенты на поверхности фасадов и крыше. При этом выявилось, что распределение давления на поверхности фасада по горизонтали везде отличается большой неравномерностью, в то время как изменение давления по высоте здания остаётся сравнительно постоянным. Более заметные изменения отмечаются только на верхних этажах (в аттиковом пролёте), для которых из-за их протяжённости по длине и без того необходимо независимое управление воздушными клапанами на фасаде.

Поэтому на фасадах офисных помещений нет необходимости зонирования регулируемых воздушных клапанов по высоте. Угловые зоны прохода внутреннего пространства двойного фасада из-за значительного изменения давления в этих зонах отделены от основного пространства по горизонтали стеклянными перегородками. В середине внутреннего пространства фасада имеется отдельный участок с противопожарной лестничной клеткой, разделяющей проход.
Тем самым становится излишним дополнительное разделение в горизонтальном направлении. Для контроля условий комфорта в офисных помещениях при повышенном давлении ветра на каждой башне проводятся измерения общего перепада давления между внешним фасадом и атриумом. Для этого достаточно четырёх мест измерения в каждой офисной башне.

Вентиляция двойного фасада

В здании «Городские ворота Дюссельдорфа» отдельные элементы двойного фасада установлены по горизонтали в чередующемся порядке - как вентиляционные короба, так и отверстия для приточного или удаляемого воздуха.

Это означает, что в каждом втором модуле производится либо забор, либо удаление воздуха из пространства двойного фасада. Забор наружного воздуха в двойной фасад осуществляется через регулируемые воздушные клапаны, которые устанавливаются системой прямого цифрового управления зданием в соответствии с текущими наружными условиями в одно из трёх положений: «закрыто», «открыто», «защита от дождя».

Если температура наружного воздуха и интенсивность солнечного излучения уменьшаются ниже определённого уровня, воздушные клапаны на внешнем фасаде закрываются.

Оставляют открытыми только небольшие щели для предотвращения выпадения конденсата на поверхности остекления во внутреннем пространстве фасада.

При усилении ветра для обеспечения комфорта воздушные клапаны внешнего фасада вначале устанавливаются в промежуточное положение, а затем полностью закрываются. В случае если ветер достигает интенсивности урагана, воздушные клапаны вновь открываются для снятия статической нагрузки. Наряду с этим пользователь всегда имеет возможность открыть оконные створки внутренней части фасада и проветрить свой офис путём естественной вентиляции. При этом может осуществляться ночное охлаждение отдельных офисов.

Таким образом, реализуется регулирование, предусматривающее простое автоматическое открытие или закрытие воздушных клапанов во внешней части фасада или оконных створок во внутренней части фасада самим пользователем.

Результаты

Были проведены натурные измерения параметров микроклимата. Наряду с температурой и скоростью воздуха измерялись также локальная асимметрия результирующей температуры и распределение температуры воздуха по высоте помещения. Если соответствующие значения параметров превышают допустимые пределы, люди в помещениях чувствуют сильный дискомфорт. Но, как и ожидалось, таких критических условий в здании «Городские ворота Дюссельдорфа» не отмечалось. Все измеренные значения параметров воздуха находились в допустимых пределах, и было показано, что установившие в действительности значения контролируемых параметров являются для людей ещё более благоприятными, чем предсказываемые по результатам моделирования и лабораторных испытаний, проводившихся при менее жёстких предельных значениях. Например, при температуре наружного воздуха меньше 0 °C разность температуры внутреннего воздуха и температуры на внутренней поверхности остекления в помещении составила 1-2 °C. При том что, согласно данным предварительных испытаний и расчётов, эта разность температур должна была составить 3-4 °C. Такие хорошие результаты можно объяснить достаточно низким значением общего приведённого коэффициента теплопередачи (порядка 1 Вт/ (м 2 .°C)) двойного фасада. Это совпадает с оценкой людей, работающих в помещениях здания, которые единодушно заявляют об очень хорошем качестве микроклимата даже в холодные зимние дни.

В проекте «Городские ворота Дюссельдорфа» устройство двойного фасада доказало свою экономическую эффективность. Предполагая, что двойной фасад используется в течение 30 лет и ставка дисконтирования составляет 8 %, получена ежегодная сумма приведённых капитальных затрат и амортизационных отчислений от 53 до 160 евро на 1 м 2 фасада. Кроме того, были учтены дополнительные затраты на поддержание конструкций фасада в исправном состоянии и на очистку, которые составили соответственно от 3 до 8 евро на 1 м 2 в год и 8 евро на 1 м 2 в год при очистке поверхностей фасада, выходящих во внутреннее пространство, два раза в год. Общие годовые затраты составили от 64 до 176 евро на м 2 поверхности фасада.

Затраты на сооружение стеклянного двойного фасада не превысили стоимость высококачественного фасада с одинарной оболочкой, обладающего аналогичными теплофизическими характеристиками. Это обусловлено, с одной стороны, простотой принятых решений и большим объёмом проведённых предварительных работ по оптимизации конструктивных параметров, а с другой, хорошими ценами за работу, которые предложил подрядчик.

Литература

1. Здание биоклиматической архитектуры - «Городские ворота Дюссельдорфа» // АВОК. 2006. № 2, 3.

2. Инженерное оборудование высотных зданий / под ред. М. М. Бродач. 2-е изд., испр. и доп. М.: АВОК-ПРЕСС, 2011.

3. Покорение климата / Б. Кувабара и др. // Здания высоких технологий. 2012. Осень.

4. Табунщиков Ю. А., Бродач М. М., Шилкин Н. В. Энергоэффективные здания. М.: АВОК-ПРЕСС, 2003.

5. Шилкин Н. В. Возможность естественной вентиляции для высотных зданий // АВОК. 2005. № 1.

6. Шилкин Н. В. Здание высоких технологий // АВОК. 2003. № 7.

7. Gertis K. Стеклянные двойные фасады. Имеют ли смысл, с точки зрения строительной физики, новые разработки фасадов? // АВОК. 2003. № 7, 8; 2004. № 1.

8. Poirazis H. Double Skin Façades for Office Buildings. Lund University, 2004. ●

Марианна Бродач - вице-президент НП «АВОК», профессор МАрхИ, главный редактор журнала «Здания высоких технологий».

Николай Шилкин - канд. техн. наук, профессор МАрхИ.

СТАТЬИ

В отличие от объектов жилищного строительства, которые имеют высотность, как правило, не более 16–20 этажей, ограждающие конструкции для высотных зданий общественного назначения выполняются преимущественно с применением изолирующего остекления.

Легкие навесные стеклянно­металлические фасады появились в 1950х годах в Америке. Решающей предпосылкой для их возникновения были прежде всего экономические факторы. В то время рабочая сила в США стоила очень дорого, и тенденции в строительстве были направлены в сторону рационализации и предварительной сборки. Большинство навесных фасадов выполнялись в виде привычных стоечно­ригельных конструкций (с невысокой степенью заводской сборки). Но только с появлением высококачественных синтетических профильных уплотнителей из каучука и неопрена, которые раньше использовались только в авиа и автомобилестроении, стало возможным изготовление элементов (панелей) с полной предварительной заводской сборкой.

В Европу эра “элементного строительства” высотных сооружений пришла в начале 1960х годов. В то же время здесь были освоены две новые технологии применения стекол большой площади: однокамерный стеклопакет с вклеенными между стеклами металлическими рамками и массовое производство флоат­стекла. С этих пор производители могли предложить инвесторам изолирующее остекление больших размеров, более высокого качества и по более выгодным ценам.

Преимущества фасадов элементной сборки

Сегодня, по экономическим соображениям, подавляющее большинство высотных объектов остекляется элементами высотой в этаж, т.е. 3000–4500 мм и шириной 1000–1800 мм. Габариты элементов определяются архитектурнопланировочными решениями и удобством их изготовления, транспортировки и монтажа. Они изготавливаются и остекляются в цеху, упаковываются, грузятся в металлические контейнеры открытого типа и доставляются на объект. Монтаж ведется квалифицированной бригадой из 6–8 человек с помощью подъемника или крана. Наружные леса и подмости не используются – при установке и закреплении модулей 3–4 монтажника находятся с внутренней стороны здания.

Элементное строительство не имеет альтернативы с точки зрения скорости и качества возведения фасадной оболочки. В большинстве случаев такой метод безоговорочно принимается инвесторами, архитекторами и конструкторами. Вот его преимущества:

стандартизация элементов на этапе проектирования, высокое качество сборки, четкий контроль в процессе изготовления, выходной контроль качества;

монтаж на стройке с меньшим количеством рабочих операций, что значительно снижает “влияние человеческого фактора” (появление брака);

сроки строительства практически не зависят от погодных условий, так как конструкции изготавливаются в производственном цеху;

используется поэтажный способ монтажа, следовательно, при “закрытом контуре” возможно проведение отделочных работ на более ранней стадии;

более ранняя готовность к заселению и началу эксплуатации, быстрый возврат инвестированных средств.

Необходимо сказать и о преимуществах, которые получает предприятие­изготовитель фасадов элементного типа:

проще калькулировать затраты, поскольку заводскую сборку можно лучше спланировать и проконтролировать, чем монтаж на стройплощадке;

требуются минимальные площади для приобъектного складирования;

снижаются затраты благодаря укороченным срокам монтажа, отсутствуют расходы на установку лесов и подмостей;

благодаря контейнерному способу транспортировки и поэлементному монтажу снижается риск боя стекла;

более быстрая сдача выполненных работ, предоставление отчетности заказчику и получение оборотных средств.

Процесс изготовления фасадов для остекления высотных объектов существенно отличается от производства традиционных стоечно­ригельных фасадов, окон и дверей. Производитель несет более высокие затраты по обеспечению бесперебойного снабжения объекта, производственной и транспортной логистики, поскольку элементы должны изготавливаться и поставляться на стройплощадку в заданной последовательности и точно в срок. Ему потребуется покупка оборудования значительно более высокой производительности, цех большей площади для сборки и хранения стекла, готовых элементов, но главное - высококлассные специалисты. Следует понимать, что это не только инвестиции в основные средства и персонал предприятия, это единственно возможный способ обеспечить поставку необходимого количества элементов (качественных!) на объект. Слаженная бригада монтажников способна монтировать от 40 до 60 элементов фасада (250–400 м2) в день, следовательно, такое же количество должен ежедневно отгружать цех.

Компоновка и основные характеристики элементных фасадов

Несмотря на то что архитекторы каждый раз стараются придать облику своего объекта неповторимый внешний вид, существует классическая компоновка элементов по высоте. Их можно разделить на четыре условные зоны:

верхняя зона (прозрачная) служит для естественного освещения помещения, иногда имеет заполнение жалюзийного типа, отклоняющее свет;

средняя зона используется для визуальной связи с окружающей средой, естественного освещения и проветривания. В этой области обычно крепятся солнцезащитные затеняющие устройства;

остекленная область парапета также служит для обзора. Однако в некоторых случаях у пользователей возникает ощущение дискомфорта или боязнь высоты, поэтому зона парапета может быть полностью или частично непрозрачной. Для заполнения этой области модулей используются стекло с трафаретной печатью, растровые ограждения перед стеклопакетом или между нитями остекления, жалюзи из тканого материала, фотогальванические элементы или термоколлекторы. Также в области парапета могут располагаться створки (клапаны) для естественной вентиляции;

область по высоте межэтажных перекрытий предотвращает распространение шума, дыма и огня между соседними этажами, обеспечивает стыковку элементов. Как правило, она непрозрачна и заполняется стеклопанелью с наружным эмалированным стеклом или термопанелью с наружной отделкой из металла, полимера или камня.

С целью обеспечения планируемых показателей по теплоизоляции элементные ограждающие конструкции должны обладать максимально высоким, но экономически целесообразным сопротивлением теплопередаче. Исключается образование росы на внутренних поверхностях профилей и остеклении, для чего проводится термографическое моделирование сечений исходя из региональных климатических условий и планируемых температуры и влажности внутреннего воздуха.

Например, серийный элементный фасад Schьco SkyLine S65 может быть заполнен стеклопакетами толщиной до 52 мм, обеспечивающий R до 0,80ё0,85 м2·оС/Вт, и непрозрачными термопанелями с R =2,00–3,80 м2·оС/Вт, профили которого с термомостом глубиной 32–42 мм имеют термоизоляцию до 0,57 м2·оС/Вт.

Если после проведения расчетов проектной организацией потребуется повышение теплоизолирующих свойств профильной группы, например до 0,65ё0,70 м2·°С/Вт, имеется возможность адаптации типового решения к новым условиям, т. е. разработать так называемое объектное решение.

Кстати, индивидуально разрабатываемые объектные решения (учитывающие всю специфику региональных строительных норм и пожелания инвестора) часто оказываются дешевле серийных систем “из каталога”.

Герметизация стыка между элементами является одним из важнейших условий, обеспечивающих пригодность ограждающих конструкций данного типа для строительства высотных зданий. В элементном фасаде Schьco SkyLine S65 используется многопроходной принцип уплотнения. Горизонтально устанавливаются четыре контура уплотнения, два из которых раскатываются по всей длине смонтированного нижнего этажа и являются непрерывными. В вертикальный стык также уложены четыре уплотнительных контура: два наружных и два соединительных. Таким образом, создается трехкамерная система, обеспечивающая необходимую термическую изоляцию, водонепроницаемость при ливневой нагрузке до 900 Па и сопротивление ветровой нагрузке с допуском до 1320 Па (с увеличением до 1980 Па). В сочетании со звукоизолирующим остеклением система обеспечивает повышенную шумоизоляцию (например, до 41 Дб со стеклопакетом 6–12–9 VSG SF). Серийная система рассчитана для строительства зданий высотой до 100 м с соблюдением всех указанных изолирующих характеристик. Для применения фасадов элементного типа в зданиях с повышенной ветровой нагрузкой или выше 100 м инженеры Schьco могут провести доработку системы для достижения соответствия требуемым нормам и подтвердить пригодность испытаниями в аккредитованном DAP технологическом центре Schьco в Билефельде (Германия).

Опоры для навески фасадов такого типа на диски перекрытий крепятся в цеху к вертикальным профилям элемента посредством болтовых соединений. Вертикальные выступающие части опор имеют отверстия для зацепления при подъеме и одновременно служат для стыковки верхнего элемента с элементом нижнего ряда. Опора элемента навешивается на монтажную пластину, закрепленную монтажным болтом к закладной детали плиты перекрытия, сквозным или распорным анкером. Тип опоры выбирается в зависимости от веса элемента и способа его установки по диаграммам, приведенным в каталоге разработчика системы.

Выполнение противопожарных разрывов высотой не менее 1200 мм, нормируемых МЧС Беларуси и России, потребовало от конструкторов Schьco дополнительных доработок элементов системы SkyLine S65. Благодаря внутреннему армированию алюминиевых профилей, применению непрозрачной панели заполнения с огнестойкостью 90 мин и расширяющихся противопожарных лент был получен разрыв с тем же пределом огнестойкости, что подтверждено соответствующими протоколами испытаний. В данном конструктивном решении опоры также защищены от воздействия огня.

При проектировании фасадов высотных зданий в большинстве случаев используются моторные приводы для открывания окон и вентиляционных фрамуг. Последние, как правило, открываются наружу – открывание вовнутрь считается небезопасным для человека. Например, чтобы закрыть окно площадью 2 м2 во время сильного ветра, пользователю придется бороться с ветровой нагрузкой в 300 кг (150 кг/м2 х 2 м2).

В однониточных фасадах высотных зданий для обеспечения надежной эксплуатации фрамуги изготавливают верхнеподвесными или параллельно­отставными с минимально необходимым для комфортного проветривания вентиляционным зазором. Открывание обеспечивается цепным моторным приводом, который скрыто устанавливается в профиле. Управление окнами – индивидуальное или группами, однако всегда предусматривается возможность централизованного управления с пульта инженерной службы здания.

Применение в системах автоматизации высотных зданий датчиков температуры, дождя и силы ветра, качества внутреннего воздуха и задымления (противопожарной сигнализации), объединенных посредством интерфейса с управлением оконными блоками, считается стандартом. Для удобства объединения описанных устройств в единую цепь в Schьco SkyLine S65, например, предусмотрена система econnect, обеспечивающая устройство скрытой проводки кабелей внутри профилей и их штекерные соединения с внутренними электроприборами.

Несмотря на необходимость автоматизации фасадов зданий для обеспечения комфортного воздухообмена и управления солнцезащитными устройствами, при проектировании всегда используется принцип: “так много техники, насколько это необходимо, но так мало техники, насколько это возможно!”

Элементные двойные фасады

Повышенное внимание при проектировании высотных зданий с большими площадями остекления уделяют обеспечению теплового и температурного комфорта, поскольку даже в регионах с умеренным климатом в летние месяцы наблюдаются случаи перегрева помещений.

Если на ранней стадии проектирования упустить важность данного вопроса или допустить ошибку в расчетах, через несколько лет тысячи квадратных метров могут оказаться невостребованными. Так, до конца 1980х годов многоэтажные здания часто выполнялись с глухим остеклением и внутренней солнцезащитой или с зеркальным остеклением. Климат в этих зданиях постоянно поддерживался с помощью кондиционеров и не зависел ни от солнца и холода, ни от ветра и шума.

Со временем такие устройства вызвали множество нареканий, был выявлен “синдром замкнутого пространства”. Оказалось, что полностью климатизированные здания могут “заболевать” и “заражать” своих обитателей. Существенной причиной этого являются недостаточная чистота воздухопроводящих элементов кондиционеров и отсутствие естественной вентиляции помещений.

Сегодня индивидуальные потребности человека, комфорт и низкое энергопотребление учитываются в значительно большей степени, чем 20–25 лет назад. Все чаще для обеспечения естественной вентиляции высотных зданий, а также с целью обеспечения звукоизоляции и теплового комфорта применяются так называемые двойные фасады (Doppelfassaden), которые также проектируются и изготавливаются с использованием принципа элементной сборки.

Как правило, двойные фасады имеют наружную нить из одинарного ламинированного закаленного стекла, воспринимающего ветровые и ливневые нагрузки, а также вентиляционные решетки (горизонтальные ламели) для забора наружного воздуха. Внутренняя изолирующая нить остекления обеспечивает герметичность, шумоизоляцию, гидро­ и теплоизоляционные свойства оболочки здания. В ней устанавливаются открываемые элементы для технического обслуживания и естественной вентиляции помещений. В светопрозрачной зоне в воздушном зазоре между двумя рядами остекления, как правило, устанавливаются солнцезащитные устройства (жалюзи, рольшторы).

Двойные фасады могут смягчить колебания давления, возникающие, например, при сильных порывах ветра. Но постоянное (статическое) давление на внешнюю нить фасада позволяет наружному воздуху беспрепятственно проникать в межниточное пространство и при открытых окнах распространяться по помещениям. Если внутренняя планировка предполагает разделение наветренной и подветренной сторон в пределах этажа (т.е. своевременно была предпринята оптимизация плана с точки зрения основных ветровых потоков), то статическое давление, как правило, не приносит никакого дискомфорта и при открытых окнах. Оно может воздействовать только на двери, затрудняя их открывание или препятствуя ему.

Двойные фасады разделяются на фасады с широко (300–800 мм) и узко расставленными (80–150 мм) нитями остекления и имеют множество типов компоновки, которые определяются способами вентиляции помещений и межниточного пространства.

Применение всех без исключения типов двойных фасадов требует разработки индивидуального проектного решения по обеспечению теплового комфорта, звуко­ и теплоизоляции, воздухообмена и солнцезащиты помещений и является следствием комплексного решения задач, поставленных проектировщиком и инвестором.

ПРОЕКТ ПРОИЗВОДСТВА РАБОТ

УСТРОЙСТВО ФАСАДНОЙ СИСТЕМЫ ЗДАНИЯ

1. ОБЩЕЕ ПОЛОЖЕНИЕ

1. ОБЩЕЕ ПОЛОЖЕНИЕ

Настоящий проект производства работ разработан на устройство фасадной системы на объекте.

1.1 Основными задачами разработки ППР являются:

- Организация подготовительных работ;

- Определение мест складирования;

- Определение технологической последовательности, способов и методов ведения работ;

- Обеспечение безопасности труда.

1.2 Согласно СНиП 12-04-2002 "Безопасность труда в строительства. Часть 2. Строительное производство" пп.3.3 , до начала работ генподрядная организация должна выполнить подготовительные работы по организации стройплощадки, необходимые для обеспечения безопасности строительства, включая:

- устройство ограждения территории стройплощадки на территории организации;

- расчистку территории, планировку территории, водоотвод, подготовку поверхности под установку лесов;

- устройство временных автомобильных дорог, оборудовать въезды пунктами мойки колес, стендами с противопожарным инвентарем, информационными щитами с нанесенными въездами, подъездами, местонахождением водоисточников, средств пожаротушения;

- завоз и размещение на территории стройплощадки или за ее пределами инвентарных санитарно-бытовых, производственных и административных зданий и сооружений;

- устройство мест складирования материалов и конструкций.

Окончание подготовительных работ должно быть принято по акту о выполнении мероприятий по безопасности труда, оформленному согласно СНиП 12-03-2001 "Безопасность труда в строительстве. Часть 1. Общие требования".

1.3 Основные нормативы и указания, используемые при разработке:

- СНиП 12-03-2001 "Безопасность труда в строительстве", ч.1;

- СНиП 12-04-2002 "Безопасность труда в строительстве", ч.2;

- ППБ-01-03 "Правила пожарной безопасности в Российской Федерации";

- Постановление правительства РФ от 16 февраля 2008 г. N 87 "О составе разделов проектной документации и требованиях к их содержанию" ;

- Постановление правительства г.Москвы N 857-ПП от 7 декабря 2004 года "Правила подготовки и производства земляных работ, обустройства и содержания строительных площадок в г.Москве" ;

- ГОСТ 24258-88 . "Средства подмащивания. Общие технические условия";

- СНиП 5.02.02-86 "Нормы потребности в строительном инструменте" ;

- ПОТ РМ 012-2000 "Межотраслевые правила по охране труда при работе на высоте".

2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ПРОИЗВОДСТВА РАБОТ

2.1. Подготовительные работы

До начала производства работ выполнить:

- установить строительные леса по отдельно разработанному проекту (шифр N 16/07-13);

- произвести геодезическую разбивку контрольных маячковых точек;

- подать все необходимые материалы и инструменты;

- выполнить временное освещение рабочих мест.

Устройство штукатурного фасада выполняется со строительных лесов.

2.2 Фасадные работы

Наружная отделка высотной части производится по технологии "мокрый фасад" поэтапно с разбитием на ярусы по высоте и на захватки в плане, в соответствии с поэтажным графиком совместной работы в следующей очередности:

1. Захватка N 1 (фасад по оси "А" в осях "1-6")

2. Захватка N 2 (фасад по оси "А" в осях "6-12")

3. Захватка N 3 (фасад по оси "12" в осях "А-Д")

4. Захватка N 4 (фасад по оси "Д" в осях "12-6")

5. Захватка N 5 (фасад по оси "Д" в осях "6-1")

6. Захватка N 6 (фасад по оси "1" в осях "Д-А")

Работы на Захватке производятся в следующей технологической последовательности:

- подготовка поверхности ограждающих конструкций;

- устройство теплоизоляционного слоя;

- устройство армированного слоя;

- нанесение штукатурного слоя;

- монтаж декоративных элементов;

- окраска фасада.

Работы выполняются комплексной бригадой, состоящей из монтажников, штукатуров и специалистов по работе со штукатурными фасадами общей численностью 20 чел.

2.2.1 Подготовка поверхности ограждающих конструкций к выполнению работ по устройству теплоизоляции

Отделочный слой, потерявший сцепление с поверхностью конструкции при подготовке к выполнению работ по устройству теплоизоляции удаляют вручную, для этой цели используют кирки, зубила, скарпели и щетки.

Наплывы бетона и раствора удаляют электрическими молотками типа ИЭ-4207, ручными сверлильными машинами типа ИЭ 1036 ЭМ. При небольших объемах работ используют бучарды, зубила, стальные щетки.

Большие, но не увеличивающиеся трещины, а также большие выбоины в поверхности конструкции расчищают от частиц разрушенного материала вручную.

По откосам дверных и оконных проемов ремонтируемых зданий снимают слой облицовки при помощи скарпеля, зубила и молотка. Образовавшуюся поверхность выравнивают штукатурными растворными смесями, предварительно огрунтовав.

От высолов, ржавчины, жиров и плесени поверхности очищают методами и средствами, указанными в таблице 1.

Таблица 1 - Способы подготовки основания

Характер загрязнение	Способ очистки
1. Жировые пятна	а) Обработка водными растворами солей или едкого натрия, содержащими поверхностно активные вещества (ПАВ). В качестве солей следует использовать: карбонат натрия (); тринатрийфосфат (); пирофосфат натрия (); триполифосфат натрия (). В качестве ПАВ рекомендуется использовать ОП-7 или ОП-10, представляющие собой продукты оксиэтилирования моно- и диалкилфенолов. Растворы солей и едкого натрия рекомендуется готовить от 4% до 5% консистенции. Количество вводимого в них поверхностно-активного вещества не должно превышать 1%. Б) Обработка органическими растворителями. Для обезжиривания рекомендуется применить: трихлорэтилен (), перхлорэтилен (), уайт-спирит. При обработке мокрых и влажных поверхностей в хлорированные углеводы рекомендуется вводить аммиак, триэтаноламин или уротропин. В) Обработка эмульсионными составами, включающими в себя: органические растворители, ПАВ и воду. Г) Очистку от пятен невысыхающих масел, проводят при помощи жирной глины
	Обработка раствором соляной кислоты с концентрацией до 6% с последующей обработкой 4%-ным раствором соды ( или ); затем промывка водой
3. Пятна битума	Б) Промывка растворителями (уайт-спиритом, нефрасаном)
	а) Обработка поверхности скребками (при небольших объемах работ). Б) Промывка растворителем (уайт-спиритом, нефрасами)
5. Пятна водных и неводных красок	а) Обработка поверхности скребками (при небольших объемах работ). Б) Обработка поверхности пескоструйным аппаратом (при больших объемах работ). В) Обработка органическими и неорганическими смывками с последующей очисткой поверхности механическим способом. Из щелочных составов рекомендуется использовать гидроксиды щелочных металлов, растворенные в воде, в которые добавляют ускоритель. В качестве ускорителя добавляют триропиленгликоль или его смесь с монофениловым эфиром этиленгликоля. Содержание ускорителя в смеси должно быть от 1 до 10%
6. Грязь и пыль	а) Обдувание сжатым воздухом. Б) Пескоструйная обработка. В) Промывка раствором соды (). Г) Промывка водой с введением ПАВ
7. Следы очищающих составов	а) Механическая обработка (удаление с поверхности глины). Б) Промывка водой
8. Ржавчина	Нанесение на поверхность составов, содержащих неорганическую кислоту (, ), поверхностно-активное вещество катионного или неионогенного типа (Катаин А или Катаин K, Синтаенол ДС-10, ОП-7), трепел. Последующая обработка составами, которые содержат едкий натр, биохромат калия (), трепел
9. Избыточная влажность поверхности после ее очистки	а) Естественная сушка при температуре +20±5 °C. Б) Обдув теплым воздухом из калорифера

Большие трещины, выбоины грунтуют грунтовочным составом, выдерживают в течение шести часов до полного высыхания грунтовки, затем заполняют растворной смесью. Трещины подмазывают шпателем вручную вначале движением шпателя поперек трещины (заполняют трещину растворной смесью), затем вдоль трещины (выравнивают слой растворной смеси заподлицо с поверхностью конструкции). Трещины шириной до 2 мм, а также мелкие царапины растворной смесью не заполняются. Неровности основания до 10 мм не исправляют, уступы и неровности стен размерами более 10 мм грунтуют составом и выравнивают растворной смесью.

В том случае, когда слой растворной смеси получается слишком толстый, уступы и неровности выравнивают кусочками утеплителя, которые приклеивают на поверхность стены при помощи растворной смеси или*.

________________

* Текст соответствует оригиналу. - Примечание изготовителя базы данных.

Места, в которых в процессе эксплуатации здания или сооружения появились грибы, мох, поросль, очищают щетками, обрабатывают препаратом и высушивают.

В том случае, когда наружные стеновые конструкции подвергались ремонту или их поверхности обрабатывались специальными составами, работы по устройству скрепленной теплоизоляции начинают не ранее, чем через три дня после окончания работ по подготовке поверхности. При подготовке поверхности основания необходимо соблюдать требования таблицы.

Таблица 2 - Требования к поверхности основания

Технические требования	Предельные отклонения	Метод и объем контроля
Допускаемые отклонения поверхности основания по горизонтали и вертикали
Число неровностей плавного очертания на длине 2 метра	не более 2	Измерительный при помощи двухметровой рейки и набора шурупов по ТУ 2-034-022197-011. Не менее пяти измерений на каждые 100 м поверхности
Допускаемая влажность оснований перед нанесением грунтовки не должна превышать:		Измерительный при помощи влагомеров по ГОСТ 29027 . Не менее двух измерений на каждые 100 м поверхности
бетонных
цементно-песчаных

Проф. А.А. Магай , директор по научной деятельности, ОАО «ЦНИИЭП жилых и общественных зданий»; П.П. Семикин , архитектор, г. Москва

Применение остекленных фасадов высотных зданий является постоянным направлением совершенствования архитектуры фасадов, повышения уровня их архитектурно-художественной выразительности.

Несмотря на наличие серьезных недостатков - повышенные теплопотери зимой и перегрев летом, по сравнению с глухими утепленными стенами, остекленные фасады применялись, применяются и будут применяться, поскольку обеспечивают повышенную композиционную выразительность, высокую освещенность помещений внутри зданий, возможность регулирования поступления тепла и света в помещения, за счет применения различных устройств ручного и автоматического регулирования, включая компьютерное.

Помимо этого в стеклянных фасадах применяются стекла с переменными свойствами, термотропными слоями (темнеющими при повышении температуры) или электрохромными материалами (моментально изменяющими прозрачность стекла), что дало возможность начать разрабатывать т.н. «поливалентные стены», когда позитивно используется трансмиссия стекла и одновременно осуществляется контроль посредством специальных функциональных слоев потоков энергии в обоих направлениях, в основном рекуперация тепла.

Одним из простых способов архитектурно-художественного разнообразия остекленных фасадных поверхностей является наклеивание перфорированной пленки. Так, в Роттердаме на 150-метровом небоскребе «Дeлфтce Пoopт» (De Delftse Poort) размещено огромное изображение футболиста, как бы проламывающего стеклянный фасад в погоне за мячом, который размещен на соседнем здании (рис. 1, 2).

Вместе с тем, «остекленЕние» зданий требует устранения различных недостатков, возникающих при применении данного вида наружных стен. В большинстве случаев недостаток теплозащиты решается за счет избыточного потребления энергии, что приводит зачастую к применению альтернативных источников энергии, как дополнительных элементов зданий, с помощью которых вырабатывается необходимая высотному зданию энергию. Так, применение гелиоостекления создает возможность получения энергии от солнечного излучения. Примером может служить 48 этажное здание «Конде Наст» (Conde Nast), Нью-Йорк, США. Это здание называют «зеленым», благодаря фотогальваническим элементам, ограждающим 19 этажей одного из фасадов (рис. 3, 4).

Остекленные фасады здания должны быть динамической структурой:

• обеспечивающей взаи-модействие зданий с окружающей средой (рациональное реагирование на природно-климатические воздействия, такие как защита от солнца, ветра, шума, грязи и т.п.);
• повышающей архитектурно-художественные качества здания (придание оригинального и своеобразного облика здания);
• позволяющей снижать энергопотребление и повышать энергоэффективность наружных ограждающих конструкций.

Интеллектуализацию остекленных фасадов можно классифицировать следующим образом:

1. Фасады с размещением автоматически регулируемых жалюзи , защищающие от яркого и прямого солнечного света и открывающиеся в пасмурную погоду. (рис. 5, 6, здание «Торре Агбар», Барселона, Испания). Такие элементы во многом способствуют решению поставленных выше задач и являются одними из частей «интеллектуального» фасада, поскольку пространство между двумя ограждениями выступает в качестве термической буферной зоны, которая сокращает потери тепла и обеспечивает пассивный нагрев за счет использования солнечной энергии.

Другой возможностью для сокращения до минимума энергетических потребностей здания было создание т.н. «интеллектуальных фасадов», которые могут динамично адаптироваться к сезонно изменяющимся климатическим условиям. В настоящее время уже построено множество подобных зданий и, в первую очередь это здание «Коммерцбанка» во Франкфурте-на-Майне (Германия). «Интеллектуальность» таких фасадов заключается в интенсивности использования возобновляемых природных ресурсов для обогрева и охлаждения помещений высотного здания; естественной вентиляции, естественного освещения. Устройство в этом здании атриума позволило обеспечить все помещения естественным освещением и естественной вентиляцией. Вентиляция офисов, выходящих на внешнюю сторону здания, происходит через фасады с двойным остеклением, а помещения, выходящие внутрь здания, освещаются и вентилируются за счет атриума, проходящего через все здание насквозь.

2. Фасады с размещением между слоями различного оборудования , обеспечивающего благоприятный воздушный режим в помещениях (рис. 7, 8).

3. Фасады с интеллектуальным освещением - медиафасады. Подобные фасады сегодня получили название «цифровое стекло («digitalglass»). Оно позволяет создать среду для динамичного мультимедийного творческого взаимодействия архитектурной оболочки с городским пространством и всеми элементами, находящимися в нем. Другим вариантом является применение двойного фасада, который может повысить энергоэффективность здания, одновременно являясь огромным экраном, с возможностью показа видеоконтента любой степени сложности, вплоть до 3D роликов (рис. 9, 10).

Одним из перспективных направлений развития высотных зданий является «зеленое строительство» - возведение зданий, в которых реализованы технологии выращивания сельскохозяйственной продукции, и даже разведения птицы и рогатого скота. Перспективные проектные предложения, выдвигаемые на конкурсы или в качестве идей, в большинстве своем включают остекленные фасады. Одним из таких предложений является проект высотного 600 метрового здания «Драгонлайф», который планируют построить в Нью-Йорке (рис. 11). Здание представляет собой объем, окруженный стеклянным фасадом, обеспечивающим максимальное освещение полей для выращивания сельхозпродукции.

Очень интересное предложение поступило от группы французских архитекторов, которые разработали проект небоскреба для получения пресной воды. Башня состоит из нескольких круговых цистерн-теплиц, заполняемых соленой водой. Сооружение представляет собой прозрачные стеклянные пузыри, внутри которых размещаются мангровые деревья, перерабатывающие морскую воду в пресную. По оценкам специалистов башня потенциально может производить 30 000 литров пресной воды в сутки для орошения сельскохозяйственных угодий. В данном случае стеклянный фасад служит для ограждения растений и выработки пресной воды.

Поскольку во всем мире продолжается активное возведение зданий с большими площадями остекленных фасадов, данная тенденция позволяет предположить, что в будущем будут возникать «универсальные» типы стекла, совмещающие в себе высокую теплоэффективность в качестве ограждающих конструкций, обогрев помещения и возможность проецирования изображений. В настоящее время появляется все больше проектов-концепций, в которых предполагается использование «биологического» остекления. Эта искусственно выращенный «биококон», «кожа» здания, которая будет «откликаться» на прикосновения пользователей, уплотняясь или становясь прозрачной, в зависимости от необходимости.

Стеклянные фасады, заполонившие мир городов, все время усовершенствуются, уровень их «интеллектуализации» повышается, применяются все время новые и новые технологические разработки, что способствует дальнейшему расширению сферы применения.

ИНТЕРЕСНО

Здание издательства Конде Наст, Нью-Йорк, США (рис.2) - один из наиболее важных примеров экологически чистого дизайна среди небоскребов в Соединенных Штатах. Экологически чистые газифицированные абсорбционные холодильники, а также изоляционная и оттеняющая перегородка позволяют не отапливать или охлаждать здание большую часть года. Офисная мебель сделана из биоразлагаемых и нетоксичных материалов. Из системы воздухообеспечения поступает на 50% больше свежего воздуха, чем требуется строительным кодексом Нью-Йорка. Будучи первым зданием подобного размера с подобными чертами, оно получило награду от Американского института архитектуры, а также от Ассоциации архитекторов штата Нью-Йорк (AIA New York State).

Сегодня высотное строительство в крупных городах получает большое развитие. Это обусловлено тенденцией к концентрации бизнеса (населения) в крупных городах, что ведет к нехватке земельных участков в центральных частях города и как следствие - высокой стоимости земли. Однако на данный момент высотное строительство разворачивается недостаточно быстрыми темпами. Среди причин – отсутствие на федеральном уровне технических регламентов проектирования и строительства высотных комплексов и недостаток опыта их возведения. Остается открытым вопрос отсутствия нормативно-технической базы для высотных объектов.

Высотные здания — уникальные сооружения. Особое внимание в высотном строительстве следует уделять условиям работы ограждающих конструкций, играющих роль защитной оболочки здания.

Специальные технические условия

Каждое высотное здание неповторимо, со своими индивидуальными особенностями и техническими характеристикам, и соответственно требует индивидуального подхода при проектировании и строительстве.

Действующие СНиП устанавливают нормативные требования для жилых зданий высотой только до 25 этажей (75 м) и общественных зданий высотой до 16 этажей (50 м). Поэтому при проектировании высотных объектов разрабатывают Специальные технические условия для каждого конкретного здания, в которых помимо требований, содержащихся в нормах для обычных зданий, указывают специфические (дополнительные) требования, учитывающие особенности объемно-планировочных и конструктивных решений высотных зданий, их инженерного оборудования, а также мероприятия по пожарной и комплексной безопасности. Эти технические условия разрабатываются специализированными организациями совместно с генеральным проектировщиком, согласовываются в установленном порядке, в том числе на федеральном уровне, и утверждаются заказчиком строительства. Невозможно разработать универсальные Технические условия для всех типов высотных зданий, поэтому необходим индивидуальный подход.

С целью обеспечения надежности проектных решений, проведения инженерных изысканий и выполнения строительно-монтажных работ надлежащего качества Комитетом по архитектуре и градостроительству города

Москвы (Москомархитектурой) совместно с Комитетом города Москвы по государственной экспертизе проектов и ценообразования в строительстве (Мосгосэкспертизой), Мосгосстройнадзором и государственным учреждением города Москвы «Городской координационный экспертно-научный центр «Энлаком» (ГУ Центр «Энлаком») при участии открытого акционерного общества «Центральный научно-исследовательский и проектный институт жилых и общественных зданий» (ОАО «ЦНИИЭП жилища») разработано «Положение о технических условиях на проектирование и строительство уникальных, высотных и экспериментальных объектов капитального строительства в городе Москве». Положение утверждено руководителем Департамента градостроительной политики, развития и реконструкции города Москвы В.И. Ресиным и введено в действие

Экспертиза и надзор

Проектирование и строительство высотных зданий - сложные архитектурные и инженерные задачи, направленные в первую очередь на обеспечение безопасности и комфорта пребывания в них людей. Поэтому проекты каждого высотного здания проходят обязательную государственную вневедомственную экспертизу, а все возводимые высотные здания находятся под особым контролем Комитета Госстройнадзора г. Москвы. При строительстве каждого объекта обязательно осуществляется постоянный авторский и технический надзор, проводится научно-техническое сопровождение с привлечением ведущих научно-исследовательских организаций и мониторинг всего цикла возведения здания, с обязательной проверкой физико-механических характеристик строительных материалов.

Особо хотелось бы заострить внимание на конструкциях навесных фасадных систем. По предъявляемым требованиям применяемые конструкции должны обеспечивать безопасную эксплуатацию фасадов здания на протяжении 50 лет (срок службы до первого капитального ремонта здания). Поэтому необходимо уделить особое внимание вопросу выбора навесных фасадных систем (НФС) для уникальных и высотных объектов. Соответствовать требованиям и специфике проектирования и строительства подобных объектов могут лишь специально разработанные модификации систем НВФ.

Чтобы быть уверенными в качестве выбираемой технологии, важно сотрудничать с лидерами отрасли, подтвердившими надежность и безопасность своего продукта многолетним опытом работы на рынке фасадостроения (см. «Обзор рынка систем утепления фасадов-2007») .

Уровень ответственности этого выбора растет пропорционально увеличению высоты здания!

С целью проверки рабочей документации и оценки ее соответствия нормам и правилам (Специальным техническим условиям, Стандартам и т.п.), соблюдение которых при проектировании обеспечит надежную эксплуатацию фасадных систем на уникальных, высотных и других экспериментальных объектах капитального строительства, утверждено положение «О проведении технической оценки рабочей документации проектов в части устройства фасадов». Данное положение разработано в соответствии с Распоряжением Правительства Москвы от 3 ноября 2003 года № 2009-РП «О повышении качества проектных решений в части устройства фасадов» и регламентирует порядок проведения ГУ Центр «Энлаком» работ по технической оценке рабочей документации для устройства фасадов зданий и сооружений.

Документальная база для уникальных высотных и других экспериментальных объектов - это комплекс расчетов, экспертных заключений, сертификатов, чертежей и т.д.

Весь этот комплекс расчетов, чертежей, необходимых исследований и заключений является сугубо индивидуальным и уникальным, применимым только к конкретному проекту.

Вся документация по высотным зданиям и ее исполнение находится под пристальным вниманием со стороны контролирующих и надзорных органов.

ТС и другие необходимые документы на конструкции НВФ в высотном строительстве

Надо понимать, что ТС (техническое свидетельство) с ТО (техническая оценка пригодности) - это одна из составных частей комплекса документов, необходимых для подтверждения возможности использования той или иной навесной фасадной системы при монтаже фасада на высотном здании. ТС выдается на продукцию - фасадную систему, без привязки к какому-либо проекту, следовательно, содержит общие сведения о системе и материалах, которые в принципе могут применяться на фасадах зданий.

Мы сейчас ведем речь о высотном строительстве, а каждое высотное здание уникально, унифицировать их невозможно, поэтому не может быть одного универсального ТС для всех высоток - это нонсенс! При проектировании каждого такого здания необходимо провести ряд мероприятий - это расчеты на прочность, исходя из конкретной архитектуры и высоты здания, с учетом действующих нагрузок, в том числе ветровых, которые можно получить только экспериментальным путем; теплотехнический расчет (с учетом теплопроводных включений); исследования на сейсмическую стойкость, коррозионную долговечность и пожарную безопасность и все это в привязке к конкретному зданию. В случае ошибки в выборе системы, что может привести к преждевременному выходу ее из строя, и в соответствии с действующим законодательством вся ответственность ложится на генерального проектировщика и технического заказчика.

Техническое обоснование выбора фасадных конструкций (систем)

ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ

1. Навесные фасадные системы с воздушным зазором.

1.1. Комплексные технические условия с разделом, в котором должны быть определены требования к фасадным системам по обеспечению их долговечности, надежности и безопасности в процессе строительства объекта, гарантийного срока эксплуатации и срока службы фасадных систем (не менее 50 лет).

1.2. Техническая оценка пригодности, техническое свидетельство, СТО, ТУ на фасадную систему с высотностью применения до 75 м.

1.3. Дополнительные расчеты и их экспертные заключения о возможности применения фасадной системы выше 75 м.

1.3.1. Заключение о коррозионной стойкости (долговечности не менее 50 лет) элементов фасадной системы.

1.3.2. Расчет статических и ветровых нагрузок с учетом турбулентной составляющей и результатов обдува макета здания в аэродинамической трубе или методом математического моделирования.

1.3.3. Теплотехнический расчет (сопротивление теплопередаче, влажностный режим с определением вероятности выпадения конденсата на облицовке или утеплителе и теплотехнический расчет узлов сопряжения фасадной системы теплоизоляции со светопрозрачной конструкцией).

1.3.4. Требования по несущей способности анкеров.

1.3.5. Заключение ГПН ГУ МЧС РФ об огнестойкости фасадных конструкций, предусмотренных проектом и рабочей документацией (экспертное заключение ТУ).

2. Гарантийные обязательства поставщика системы не менее 10 лет и срока службы фасадной системы не менее 50 лет (срок службы до 1-го капитального ремонта здания).

3. Реконструкция по ремонту и эксплуатации фасадных конструкций (систем).

Таким образом, для подтверждения возможности применения той или иной конструкции НФС в высотном строительстве необходимо иметь Техническое свидетельство на фасадную систему (до 75 м) и провести определенный комплекс мероприятий относительно вашего проекта в соответствии с требованиями, регламентированными МГСН и положениями: «О Специальных технических условиях», «О проведении технической оценки рабочей документации проектов в части устройства фасадов» п. 8.2. Требования к навесным фасадным системам теплоизоляции с воздушным зазором.

Положение «О проведении технической оценки рабочей документации проектов в части устройства фасадов».

7.1. Перечень документации для устройства конструкции навесной фасадной системы (НФС):

• Специальные технические условия (СТУ) для высотных и уникальных зданий.
• Паспорт «Колористическое решение, материалы и технология проведения работ».
• Техническое свидетельство (ТС) на систему с обязательными приложениями (техническая оценка, альбом технических решений) и оригинальной печатью заявителя (разработчика) системы либо иные документы, подтверждающие пригодность применения данной системы в строительстве (Стандарт организации (технические условия) на производство и применение).
• Чертежи фасадов здания, включая фасадное остекление.
• Планы всех этажей с обозначением контура фасадных конструкций.
• Чертежи фасадов здания с обозначением схем монтажа кронштейнов и направляющих с привязкой к осям здания, утеплителя и облицовки.
• Сечения по архитектурным элементам и деталям на фасадах здания (русты, карнизы, сандрики, зеркала и т.п.).
• Статические расчеты и расчеты элементов каркаса на ветровые нагрузки, с соответствующими расчетными показателями для испытаний крепежных (анкерных) элементов на вырыв.
• Комплексный теплотехнический расчет (раздел «Энергоэффективность»), в том числе с учетом температурно-влажностного режима.
• Заключение Мосгосэкспертизы по утверждаемой части проекта, в том числе по разделу «Противопожарные мероприятия».
• Оценка пожарной опасности в соответствии с ГОСТ 31251-2003 «Конструкции строительные. Методы определения пожарной опасности. Стены наружные с внешней стороны», ГОСТ 21-01-97 «Пожарная безопасность зданий и сооружений» конструкции навесной фасадной системы с учетом функционального назначения и высотности здания.
• Деталировочные узлы по устройству конструкции НФС, с указанием способа антикоррозионной защиты элементов, в том числе узлы сопряжения различных систем.
• Спецификация на материалы, изделия и комплектующие (с указанием типов, марок, количества и т.п.) для устройства конструкции навесной фасадной системы.
• Проект производства работ (технологические операционные карты производства фасадных работ с указанием мероприятий входного и операционного контроля).
• Перечень нормативной и рекомендательной документации, использованной при разработке проекта в части устройства НФС.

8.2. Требования к навесным фасадным системам теплоизоляции с воздушным зазором:

Техническая оценка пригодности, техническое свидетельство (ТС), Стандарт организации (СТО), Технические условия (ТУ) на фасадную систему с высотой здания до 75 м.

• Дополнительные расчеты и их экспертные заключения о возможности применения фасадной системы для зданий выше 75 м.
• Заключение по коррозионной стойкости не менее 50 лет элементов системы и лакокрасочного антикоррозионного покрытия.
• Расчет статических и ветровых нагрузок с учетом турбулентной составляющей по результатам обдува макета здания в аэродинамической трубе или методом математического моделирования.
• Теплотехнический расчет (сопротивление теплопередаче, влажностный режим с определением вероятности выпадения конденсата на облицовке и теплотехнический расчет узлов сопряжения фасадной системы теплоизоляции со светопрозрачной конструкцией).
• Требования по несущей способности анкеров.
• Оценка пожарной опасности в соответствии с ГОСТ 31251-2003 «Конструкции строительные. Методы определения пожарной опасности. Стены наружные с внешней стороны», ГОСТ 21-01-97 «Пожарная безопасность зданий и сооружений» конструкции навесной фасадной системы с учетом функционального назначения и высотности здания (протоколы огневых испытаний, экспертные заключения, технические условия на разработку мероприятий по обеспечению пожарной безопасности).
• Комплексные технические условия с разделом, в котором определены основные требования к фасадным системам по обеспечению их надежности в процессе строительства объекта, гарантийного срока эксплуатации и срока службы фасадных систем (не менее 50 лет).
• Договор заказчика-застройщика с эксплуатирующей организацией на гарантийный срок эксплуатации и обеспечение срока службы фасадной системы в 50 лет (срок службы до 1-го капитального ремонта здания).
• Энергетический паспорт здания (сооружения) с вкладышем и внесенными в него результатами натурных испытаний и обследований теплозащитных качеств наружных ограждающих конструкций с выявлением соответствия фактических показателей нормативным, записями выводов и рекомендаций организаций, выполняющих натурные испытания и обследования.
• Раздел проекта по мониторингу во время строительства и эксплуатации объекта.

Важно отметить, что разработанные нормативно-методические документы по проектированию, строительству и эксплуатации многофункциональных высотных зданий и комплексов МГСН 4.19-2005, МГСН 1.04-2005 - принципиально новые нормативные документы, на данный момент находящиеся в стадии апробации для дальнейшего их совершенствования и увязки с разрабатываемыми федеральными техническими регламентами, а также их возможной гармонизации с Европейскими строительными кодами и перевода в рамки постоянных нормативов.

В настоящее время исполнительной властью города Москвы ведется активная работа в области применения новых технологий, с использованием конструкций навесных фасадных систем (НФС) в высотном строительстве. В дальнейшем опыт Москвы можно использовать на федеральном уровне. Еще на стадии разработки проектной и рабочей документации создан комплекс мер, позволяющий контролировать и отбирать наиболее надежные решения применения НВФ на высотных зданиях.

Используемая литература

1. МГСН 4.19-2005 «Временные нормы и правила проектирования многофункциональных высотных зданий и зданий-комплексов в городе Москве».
2. МГСН 1.04-2005 «Временные нормы и правила проектирования планировки и застройки участков территории высотных зданий-комплексов, высотных градостроительных комплексов в городе Москве».
3. Положение «О проведении технической оценки рабочей документации проектов в части устройства фасадов».
4. «Обзор рынка систем утепления фасадов-2007» - http://www.anfas.biz/pub.html

А.Ю. Калинин, главный инженер Городского координационного экспертно-научного центра «ЭНЛАКОМ»

Журнал «Высотные здания» №5, 2008