Потребность в привлекательных остекленных фасадах, где были бы связаны между собой в единое целое остов здания и сам фасад, возникла у архитекторов уже в 20 гг. XX в. С тех пор разработано немало конструктивных технологических новшеств для реализации этой цели.
Можно перечислить лишь основные из них: ? Холодный фасад: внешний слой фасада — панели стекла. 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. При этом воздушный промежуток используется либо для отвода воздуха и вентиляции здания, либо для нагрева притока свежего воздуха; ? Структурное остекление — метод объединения стекла, керамики и металла в одной конструкции с использованием специальных клеящих силиконовых герметиков. Этот тип остекления фасадов дает возможность архитекторам и проектировщикам реализовать полностью гладкий цельностеклянный фасад. Чтобы объект с применением остекленного фасада функционировал долго и эффективно, необходима совместная работа архитектора, проектировщика и поставщиков стекла, стеклопакетов, системы профилей и силиконовых герметиков (в случае структурного остекления). 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 шумов 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. Рассмотрим основные функции остекления и некоторые практические рекомендации по их реализации.
Теплоизоляция
Следует помнить, что треть потерь тепла через стекло осуществляется за счет теплопроводности и конвекции, а две трети — за счет теплового излучения длинных волн. Проблема конвекции и теплоизоляции решается за счет установки 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, им 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 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 стеклом 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. Это наиболее разнообразная и обширная по своему внешнему виду группа стекол, потому особенно любимая архитекторами и наиболее часто используемая 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 всякое стекло с «мягким» покрытием, «Кул-лайт» и «Кул-лайт К» применяются только в стеклопакетах. На рынке Санкт-Петербурга рефлективные и низкоэмиссионные стекла представлены не только торговыми марками ведущих иностранных производителей, таких как «Сан-Гобен» (представитель на рынке Петербурга — ООО «АКМА»), «Главербель» (представитель — ЗАО «Борское стекло»), но и отечественного производителя — ЗАО «Завод архитектурного стекла», который с начала 2000 г. начал производство низкоэмиссионных и солнцезащитных стекол с «мягким» покрытием на американском оборудовании.
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 посередине воздушного промежутка, то звукоизоляция снижается вследствие повышения резонансной частоты конструкции. При тройном остеклении (двухкамерный стеклопакет) с акустической точки зрения более целесообразно применять увеличение толщины стекол и воздушного промежутка между ними, при этом камеры стеклопакета не должны быть симметричны. Дальнейшее улучшение показателей достигается путем закачки газа в межстекольное пространство. Более кардинальное 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 к 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 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. В Санкт-Петербурге закалку стекла можно осуществить в фирме «Борское стекло», использующей оборудование «Тамгласс». 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 свойство безопасности 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. В Санкт-Петербурге ламинированное стекло производят многие фирмы, но, к сожалению, только с использованием «заливной» технологии, которая не обеспечивает высокое качество триплекса. «Пленочный» триплекс в России изготавливается на Борском стекольном заводе в Нижнем Новгороде и на Саратовском стеклозаводе.
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 обеспечивая «волнистость» фасада. Чтобы избежать подобных неприятностей, необходимо заказывать стеклопакеты только у профессиональных производителей стеклопакетов, работающих на современном оборудовании и использующих передовые технологии.
В случае сплошного остекления фасада солнцеотражающим стеклом встает 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 становится ясно, что разнообразие вариантов фасадного остекления практически безгранично. Для облегчения принятия решения о выборе варианта остекления ведущими мировыми производителями стекла разработаны специальные компьютерные программы, где 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 все необходимые теплофизические характеристики остекления, риск термального шока, а также максимально допустимые ветровую и снежную нагрузки для данной конструкции.
