Стеклопакет: от вагонов до небоскребов

Стеклопакет: от вагонов до небоскребов

В периодической печати или из уст производителей закаленного стекла можно услышать следующее: «Прочность закаленного стекла в 4 или даже 7 раз выше прочности обычного стекла».

Или, например, «…поэтому фасады на западе (или в Европе) изготавливают из закаленного стекла», иногда добавляя: «…выше четвертого этажа».

Все, что удалось найти в стандартах Украины и России, европейских стандартах относительно фасадов с применением закаленного стекла, касалось только безопасного стекла, к которому относится не только закаленное стекло, но и ламинированное стекло.

Какое же стекло на самом деле применяют в высотном строительстве?

Рассмотрим опыт ведущих фирм мира.

При проектировании самого высокого на сегодняшний день небоскреба в Европе — многофункционального комплекса «Федерация» на территории ММДЦ «Москва-Сити» — российской корпорацией MIRAX GROUP были привлечены:

Американская компания Thornton-Tomasetti Group Inc., специалисты которой принимали участие в проектировании башен близнецов «Петронас» (452 м) в Малайзии и мирового лидера среди небоскребов — «Тайбэй 101» (508 м) на о. Тайвань.

Уравляющей компанией в проекте выбрана Turner Construction — крупнейшая в США компания-проектировщик высотных объектов. На ее счету более 20 высоток по всему миру, в том числе башни Emirates Towers (350 м и 305 м) в г. Дубаи (ОАЭ) и башни «T&C» (448 м) на о. Тайвань.

В качестве консультанта и поставщика элементного фасада выступила китайская компания Shanghai Construction General Corporation.

Какой стеклопакет применили на «Федерации» опытные специалисты?

Однокамерный стеклопакет – наружное стекло – триплекс, толщиной 12 мм, а внутреннее – закаленное стекло толщиной 8 мм.

Через такой стеклопакет даже самый «Крепкий орешек» из американского боевика вряд ли «прорвется» так же легко, как в кино.

Киношники, для безопасности актеров и для красоты эпизода, используют тонкое закаленное стекло, которое дает много красивых осколков, но не может поранить. Но даже самый кассовый боевик не может служить строительными нормами при выборе стекла для фасада.

Стеклопакет на башне «Федерация» выполняет следующие функции:

Триплекс изготавливается из обычного 6 мм и низкоэмиссионного 6 мм стекла – его задача обеспечить тепловые характеристики стеклопакета, а главное – не допустить падения любых предметов из здания.

Давайте на минуту представим себе такое кино. Наружное стекло закаленное, а не ламинированное. Выстрел «Крепкого орешка» или просто хулигана попадает в закаленное стекло. Стекло разрушается по всей поверхности и в свободном падении летит на землю. Более 60 кг стекла в осколках попадает на головы «горе-проектантов», и уже некому проектировать. Товарищи на панихиде выпьют и поклянутся, что не будут ставить наружным стеклом в высоких зданиях закаленное стекло. Ламинированное пленкой стекло не выпадает на головы прохожих, оставаясь в проеме окна. Никто не погибает и такой финал фильма мне нравится больше. Вот такое кино.

Второе стекло в стеклопакете на башне «Федерация» – закаленное стекло 8 мм – выдерживает удар тела спринтера, налетевшего на стекло со скорость 18 километров в час, даже если он весит 75 кг.

Вместе, ламинированное стекло снаружи и закаленное стекло внутри, защищают людей, находящихся как внутри здания, так и прохожих снаружи.

В старые добрые времена, когда инженер сдавал в эксплуатацию мост, то перед испытанием он становился под него.

Кто, из тех, что рекомендуют устанавливать наружным стеклом в стеклопакете закаленное стекло согласится провести такие испытания?

Мудрые люди говорят: «Иногда самое трудное – увидеть очевидное».

Мы каждый день сталкиваемся с великолепным применением безопасного стекла – автомобиль. Представьте на минуту, что лобовое стекло автомобиля – закаленное стекло. Высокая скорость, камень попадает в лобовое стекло – как вы будете выглядеть. Даже если осколки не будут иметь острых углов, встречать лицом до 10 кг стекла, не самая приятная ситуация.

Другое дело, когда стекло ламинированное (триплекс). Стекло, даже разбиваясь остается на месте. Стекло, конечно, жалко – но свидание не пропустишь.

А почему заднее стекло и боковые стекла – закаленные?

В этом случае очень пригодились свойства закаленного стекла разрушаться по всей площади одновременно и без острых углов на осколках.

Теперь, если возникнет необходимость эвакуировать из машины раненого человека, это будет сделать легко, даже если двери не открываются. Выбить ламинированное стекло, так же быстро и легко как закаленное стекло, нам не удастся.

Будем надеяться, что при выборе стекла для высотного строительства, так же как и при выборе стекла для автомобиля, мы будем руководствоваться здравым смыслом.

Недавно слышал еще одну маленькую «вещицу», объясняющую причину, по-чему нельзя ставить в стеклопакеты ламинированное стекло. Оказывается, пленка в ламинированном стекле, не пропускает ультрафиолетовое излучение. А раз так, то зеленные растения в помещении не смогут расти, а уж как расплодятся бактерии и другая «нечисть» – представить невозможно.

Могу успокоить. Любое стекло не пропускает ультрафиолетовое излучение, полезное человеку. Поэтому мы не можем загорать, находясь за стеклом.

Если говорить о бактериях и вирусах, то их убивает жесткий ультрафиолет, не достигающий поверхности земли. В медицинских учреждениях используют лампы с таким излучением, но они вредны для человека, так как разрушают ДНК.

Стеклопакет: от вагонов до небоскребов

Стеклопакеты для пластиковых окон бывают разными по назначению. Ниже мы предлагаем вам ознакомится с тем, какие функции они могут выполнять. Данная информация будет полезна при выборе стеклопакетов именно необходимых Вам.

Общая конструкция стеклопакетов фактически одинакова.

Делятся же они, в первую очередь, по количеству камер:

Имеет одну воздушную камеру и два стекла.

Энергосберегающие стеклопакеты с одной камерой превосходят по всем показателям обычные двухкамерные.

Двухкамерный стеклопакет имеет две воздушные камеры и три стекла.

Обладает более высокими тепло и шумоизоляционными характеристиками, чем однокамерный.

Далее стеклопакеты различаются по назначению.

1. Общестроительные

Стеклопакеты общестроительные – это стеклопакеты с прозрачным полированным флоат стеклом, марки М1 (где М1 – характеристика допустимого по ГОСТу качества стекла). В изготовлении общестроительных стеклопакетов используется стекло без напыления:

2. Энергосберегающие

Сочетания И-стекло и К-стекло все чаще встречаются в разговоре о пластиковых окнах. Речь идет о стеклопакетах, в которых используется энергосберегающее стекло. Данный параграф расскажет нам о них, а также ответит на важный вопрос: куда уходит тепло и как его сберечь?

Синие участки – “холодные”,

Выявлено, что 80% тепла, проходящего через окно, уходит через стеклопакет. Именно поэтому Согласно ГОСТу в жилых помещениях должен использоваться 2-х камерный стеклопакет. Такой стеклопакет обеспечивает минимальную теплоизоляцию помещения, достаточную при условии хорошо работающей системы центрального отопления. Если необходимо увеличить зону комфорта в комнате (например, когда необходимо расположить диван, рабочий стол и т.д. около окна) или уменьшить расходы на отопление в загородном доме, то целесообразнее использовать окна ПВХ с энергосберегающим стеклом.

Энергосберегающим называется стекло, на поверхность которого напыляется прозрачный слой оксидов металлов. Металл хуже проводит тепло чем стекло, поэтому тепло, проходящее через стекло задерживается напыленным слоем и отражается назад в помещение. Самыми распространенными энергосберегающими стеклами, которые используются в производстве пластиковых окон, являются И-стекло и К-стекло.

Эти стекла отличаются друг от друга способом напыления оксида металлов, разной теплопроводностью и ценой. К-стекло является одной из самых ранних разработок в области энергосбережения и уступает И-стеклу по потребительским свойствам. Использование К-стекла в Западной Европе за последние годы сократилось до 7-10% от общего количества энергосберегающих стекол.

C простым стеклом

3. Солнцезащитные

Солнцезащитный стеклопакет. В солнцезащитном стеклопакете используется тонированное стекло в массе или тонированное плёнкой. Данное стекло обладает обычными свойствами стекла за исключением светопроницаемости. Как правило, тонированные стеклопакеты используют в помещениях с солнечной стороны, там, где нет недостатка света, а так же в декоративных целях, и в помещениях, где необходимо скрывать внутренний мир от посторонних глаз

4. Шумоизоляционные

Сама по себе установка пластиковых окон, уже гарантирует превосходную шумоизоляцию вашей квартиры. Однако при желании ее повысить, нужно знать о том, что однокамерные и двухкамерные стеклопакеты по шумоизоляционным свойствам практически не отличаются друг от друга. Дело в том, что в независимости от числа камер, характеристики каждого стекла в стеклопакете остаются одинаковыми и положение стекол относительно друг друга остается симметричным. При таких условиях возникает явление звукового резонанса, – и в итоге дополнительной существенной преграды для шума создать не удается.

Другое дело если хотя бы одно стекло будет толще остальных. Тогда стеклопакет будет работать как фильтр, улавливающий широкий диапазон частот. Если звуковая волна пройдёт через первое стекло, то второе, с другими характеристиками, – остановит ее. Звуковая волна потеряет силу на 3-5 децибела, преодолевая новый барьер, т.е. она станет “тише” приблизительно на 30%!

Шумоизоляционным стеклопакетом, считается стеклопакет, собранный из разных по толщине стёкол. Стандартная толщина стекол четыре миллиметра, если же одно из стекол заменить на 6-ти миллиметровое, то такой стеклопакет становится шумоизоляционным. Это правило работает в случае как однокамерных, так и двухкамерных стеклопакетов. Появление в конструкции стекла большей толщины, не значительно удорожает конструкцию. Не стоит экономить, особенно если ваши окна выходят на проезжую часть с оживлённым дорожным движением или трамвайными путями.

5. Защитные и безопасные

При изготовлении безопасных и ударопрочных стеклопакетов используется стекло с нанесенной защитной пленкой или многослойное стекло «триплекс»

Наиболее доступный способ придать стеклу противовзломные, антивандальные и другие полезные свойства – защитные пленки, которые наносятся на поверхность стекла. Стекло, покрытое защитной пленкой, может приобрести ударопрочность.

Триплекс

Заливной триплекс изготавливается путем склеивания стеклянных пластин друг с другом по всей поверхности специальной склеивающей жидкостью, который затем полностью полимеризуется под воздействием УФ-облучения.

Пленочный триплекс изготавливается путем склеивания стекол под воздействием высокой температуры и давления готовой полимерной пленкой, например, поливинилбутиральной.

При применении удара сам триплекс бьется, но его осколки остаются на ПВБ-слое. Поэтому триплекс часто используют для остекления крыш, стеклянных лестниц и т.д.

Безопасные стеклопакеты называют еще безосколочными. Для их производства используется закаленное стекло, которое в 4-5 раз прочнее обычного. Процесс закаливания – это процесс температурной обработки, благодаря которому стекло становится более прочным. Даже если была допущена возможность случайного ударного воздействия, закаленное стекло бьется мелкой крошкой, что практически сводит к нулю вероятность получения травм.

Высотное остекление башен «Москва-Сити»

Одна из привлекательных и необычных черт «Москва-Сити» — стекло. Его настолько много и оно так убедительно солирует в архитектурном ансамбле, что кажется, будто небоскребы оригинальных форм сплошь состоят из прозрачных полотен. Например, для оформления фасадов монолитного каркаса одной лишь башни «Восток» комплекса «Федерация» использовано 9000 стеклопакетов. Это специально изготовленные блоки разных размеров, поскольку конфигурация здания асимметрична (сужена кверху). О других необычных эстетических и технически сложных решениях — далее в статье.

Фото 1 — Международный деловой центр «Москва-Сити»

Какое стекло применяют при высотном строительстве

Согласно европейским и российским стандартам остекление высотных зданий необходимо выполнять безопасными материалами:

  • закаленным стеклом — в процессе производства листы подвергаются термической обработке, благодаря которой приобретают особую прочность к ударам и давлению;
  • ламинированным стеклом — за счет пленки в составе исключен риск травм осколками, даже если окно разобьется.

В российской столице остекление многоэтажек такими материалами давно стало общепринятой строительной практикой. Технология применяется в зданиях жилого и общественного назначения.

Остекление «Москва-Сити»

Остекление «Москва-Сити» — яркий пример инновационного архитектурного подхода. Громадные окна легко объединяют в ансамбль небоскребы разных форм и этажности. В итоге комплекс выглядит гармоничным, безупречно совмещает аристократичность и футуризм. Панорамное остекление зданий решает главную архитектурно-эстетическую задачу, помогая Москве становиться поистине современным европейским мегаполисом, не теряя очарования древнего города.

Фото 2 — Комплекс «Москва-Сити» гармонично вписан в столичную архитектуру

Особенности стеклопакетов в башнях «Москва-Сити»

Остекление «Сити» на Пресненской набережной представляет собой панорамные окна во всех зданиях. Остановимся на наиболее занимательных фактах.

Башни «Федерация»

Интересен комплекс «Федерация». Входящая в него башня «Восток» в своей надземной части насчитывает 373,7 м — 95 этажей из высокопрочных стальных конструкций, которые остеклены по новейшей технологии. Благодаря особому покрытию стеклопакеты отражают солнечные лучи, за счет чего в здании сохраняется комфортная температура даже в нещадный летний зной, не редкий в Москве в последние годы.

При строительстве комплекса «Федерация» применялись стеклопакеты, совмещающие безопасные разработки:

  1. Наружный пласт — триплекс 12 мм. Материал объединяет обычное стекло и низкоэмиссионное (с покрытием, уменьшающим теплоотдачу) по 6 мм толщиной. Обеспечивает низкую теплопроводность. Надежно противостоит ударам и давлению. Делает невозможным выпадение каких-либо предметов из здания даже при разбивании окна.
  2. Внутри блока — закаленное стекло 8 мм, способное выдержать удар тела массой 75 кг, движущегося со скоростью 18 км/ч.

Пространство внутри оконных блоков заполнено инертным газом, что обеспечивает энергоэффективность. Эти стекла для «Сити» тонированы в зеленоватый оттенок. Поверхность слегка скруглена, позволяя создать задуманную форму башни и безупречно гладкую, а не ребристую стену. Изделия повышенной прочности. Чтобы доказать это, на пресс-конференции стеклопакеты пытались разбить арматурой и стулом. Результат испытаний — ни царапины! По прочности такие панорамные окна аналогичны кирпичной кладке.

Однако в ресторане «Сиксти», расположенном в башне «Запад», все же есть треснутые стекла. Кому и как удалось их повредить? В таком состоянии стеклопакеты прибыли на строящийся объект. Всему виной, вероятно, неаккуратная транспортировка. Изготовить за рубежом, привезти и растаможить новые конструкции оказалось настолько дорого, что решили поставить окна с трещинами. Что ж, может быть, это добавляет ресторану неповторимый шарм, нотку хулиганства в общей архитектурной идеальности.

Еще интересный факт: вечерами в «Сиксти» ежечасно на несколько минут включают оперную музыку и посредством гидравлических механизмов поднимают окна на 62-м этаже. Посетители заведения могут смотреть на Москву с открытой площадки с высоты 200 м.

Фото 3 — Вид на Москву, открывающийся из окон ресторана «Сиксти»

Остекление зданий комплекса «Федерация» называют уникальным еще и по параметру отдаления окон друг от друга — расстояние между ними составляет всего 1,65 м. Проект настолько совершенен, что в любой момент людям, находящимся в небоскребах «Восток» и «Запад», открыта потрясающая панорама столицы. Такой эффект достигнут благодаря смещению опорных колонн к центру здания.

Есть и эксплуатационная уникальность башен: высотное остекление дополнено инновационной системой очистки фасадов. Для мытья панорамных окон из-под крыши башни выдвигаются мини-краны. Система обеспечивает доступ оборудования к любой точке фасада. Хотя и промышленным альпинистам хватает работы по приведению в порядок небоскребов комплекса «Москва-Сити».

Фото 4 — Клининг на высоком уровне

Башня «Эволюция»

Окна 54-этажной спиралевидной башни «Эволюция», повернутой на 156 градусов вокруг собственной оси, выглядят как громадные плазменные экраны, демонстрирующие динамичные картины неба.

При оформлении фасадов здесь использована технология холодногнутого остекления. Плоские стеклопакеты укладывают в горизонтально расположенные рамы. Под собственным весом стекло принимает форму каркаса, в который помещено. Деформация угла стеклопакета при таком монтаже составляет не более 0,5 см. Получается поверхность двоякой кривизны с уникальным оптическим эффектом: она кажется цельной и как бы текучей. Фасад башни «Эволюция» — самый большой в мире, созданный по холодногнутой технологии. Для него использованы средней зеркальности стеклопакеты фирмы Guardian, изготовленные в Германии. Особенности этих упрочненных изделий:

  • прозрачная внешняя часть толщиной 8 + 6 мм — это триплекс;
  • внутренняя — закаленное стекло 8 мм, покрытое напылением двух типов (энергосберегающий слой зимой снижает теплопотери на 35 %; солнцезащитный пропускает 36 % жары, тогда как обычное стекло — 80).

В архитектурном остеклении «Москва-Сити» задействованы также зенитные фонари, входные порталы, лайтбоксы. Уникальные для России планарные цельностеклянные модули выполнены из немецкого триплекса и установлены на нержавеющие стальные каркасы французского производства. Конструкции снабжены электрообогревом, что исключает образование наледи, конденсата. Кроме того, планарное остекление использовано при оформлении колонн и потолков, создании прозрачных и матированных перегородок и лестниц.

Фото 6 — Стеклянные потолки и лестницы в пентхаусе одной из башен «Москва-Сити»

А что еще?

Есть что сказать и о других небоскребах новейшего делового квартала российской столицы. Так, «Меркурий-Сити-Тауэр» впечатляет необычной конфигурацией — башня напоминает космический корабль. Это одно из высочайших зданий Европы: 75 этажей, поднимающихся над землей на 338,8 м. Изюминка его остекления — золотистый оттенок.

Фото 7 — Башня «Меркурий-Сити-Тауэр»

В 49-этажной Северной башне комплекса ОКО («Объединенные кристаллом основания») особо примечателен атриум, который увенчан стеклянным куполом.

Фото 8 — Вид на купол атриума изнутри башни ОКО

Поскольку строительство международного делового квартала Москвы еще не завершено, можно ждать и новые интересные факты об остеклении «Сити».

Хрустальные дворцы

Почему небоскребы строят из стекла

«Неправо о вещах те думают, Шувалов, которые стекло чтут ниже минералов…», — совершенно справедливо писал в свое время М.В. Ломоносов. Стекло — один из самых древних материалов, его знали еще строители древнего мира. Экологичность, способность пропускать внутрь построек игривый или торжественный свет и даже любопытный взгляд, делиться секретами конструкции и жизни обитателей зданий делает стекло самым востребованным строительным материалом современности.

Эволюция прозрачности от промышленной революции до современности

За последние два столетия стекло приобрело выдающиеся качества, сделавшие его ведущим стройматериалом — одновременно экологичным и технологичным. Получение в 1848 году листового литого стекла произвело революцию — позволило недорого производить огромные листы прочного стекла. В беспрецедентном масштабе они были использованы при постройке в лондонском Гайд-парке знаменитого временного Хрустального дворца, символа Всемирной выставки 1851 года, и целой галереи подобных сооружений по всей Европе.

На стационарных зданиях светопрозрачные фасады впервые в мире стали широко использовать в Советском Союзе. Первое здание с фасадным остеклением — Дом Центросоюза, построенный в Москве в 1936 году Ле Корбюзье.

В середине ХХ века технологии позволили создавать большие площади идеально ровного плоского остекления на высоте. В 1958 году был построен манхэттенский небоскреб «Сигрем-билдинг» (Seagram Building), давший начало интернациональному стилю высотных зданий, в которых за счет прозрачности артикулировалась функциональность внутренних конструктивных элементов.

В 1995 году художник Рик Силас (Rick L. Silas) предложил инновационное холодногнутое литье, придавшее стеклянным поверхностям трехмерность. По этой технологии плоские многослойные стеклопакеты помещают в рамы, где они сгибаются под собственным весом без какого-либо термического воздействия, а создаваемая криволинейность обеспечивает идеальную гладкость поверхности фасада, который может повторить любую геометрию здания, хоть самую причудливую. Это может давать необычные оптические эффекты — например, отражение облаков, как бы поднимающихся по диагонали.

Эта технология открыла новые возможности интернациональному стилю в архитектуре: после стеклянных параллелепипедов Манхэттена человечество начало обживать здания со сложными асимметричными поверхностями — в форме масштабных сфер, лент Мебиуса, спиралей и фракталов. Уникальные формы фасадов: выпуклые, вогнутые (например, естественно-научный музей Конфлуанс в Лионе), закрученные (такие, как башня «Эволюция» в «Москве-Сити»), обильно представленные как в портфолио лауреатов Притцкеровской премии, так и в заявках архитектурных конкурсов, подтверждают, что сегодня стекло как строительный и декоративный материал переживает новый пик популярности.

130 тысяч квадратных метров технологий

Рекордсмен по объему фасадного остекления — строящийся многофункциональный комплекс «Лахта центр» в Санкт-Петербурге высотой 462 метра. 85 процентов фасадной поверхности здания — это остекление, состоящее из 16 тысяч различных по форме стеклопакетов. Подобный объем уникального фасадного стекла на высотном объекте применяется впервые.

Современные стеклянные фасады очень экологичны, они дают максимальное естественное освещение и с недавнего времени — естественную вентиляцию, ранее неиспользуемую в высотных зданиях, где по технике безопасности не была предусмотрена установка форточек или фрамуг.

В буферных зонах фасада находятся форточки-клапаны, создающие естественный сквозняк. В солнечные дни автоматические жалюзи защищают от жары. Таким образом двойные фасады сокращают потребление энергии на обогрев и кондиционирование помещений. Все технические задачи регулируются централизованной интеллектуальной системой управления без необходимости человеческого вмешательства.

Стеклянные здания отличает от собратьев и чистоплотность — им показана регулярная внешняя уборка. Специально для «Лахта центра» разработана система очистки — направляющие и шарнирные крепления точно следуют форме фасада, поворачиваясь в трех плоскостях, угловые и прямые платформы и каретки позволят рабочим очищать как узкие, так и широкие грани башни, точно следуя геометрии здания. Выше 369 метров фасад будут обслуживать промышленные альпинисты, используя электрические подъемники.

Для сложных наклонных частей фасада предусмотрена система кранов и люлек с рабочими. Передвижные краны установят как на крыше, так и на рельсовых платформах вдоль фасадов. Мойка будет проводиться дважды в году — весной и осенью.

Стойкость при внешней хрупкости

В голливудских блокбастерах часто рушатся небоскребы. Однако вопреки экранным образам реальные здания — весьма прочные конструкции, способные выдержать удар возможных стихийных бедствий или чрезвычайных ситуаций. Девелоперы и арендаторы осознают собственную ответственность и возможные потери, поэтому предотвращение влияния негативных факторов — один из приоритетов при возведении современных зданий.

Безопасность фасадов проверяется специальными испытаниями на макетах: на огнестойкость, прочность, устойчивость к экстремальным погодным условиям, таким как шквалистый ветер и сильные перепады температур. Современное закаленное стекло практически невозможно разбить, сжечь или «пробить» голосом. Так, в «Лахта центр» внешнее стекло — многослойное термоупрочненное, с термоотражающим покрытием. Внутреннее стекло — полностью закаленное. Стеклопакет заполнен аргоном. Двойной фасад обеспечит теплоизоляцию и шумоизоляцию.

На фоне окружающего воздушного пространства здание выделяет подсветка, которая одновременно создает силуэт для наблюдателей и отпугивает птиц в период их миграции.

Курс на север

В условиях российского климата контроль за обледенением фасадов требует уникальных решений. Например, в «Лахта центре» шпиль по структуре сетчатый: когда на такой сетке образуется первый безопасный слой льда, подается короткий электрический импульс, встряхивающий ее и не позволяющий льду нарастать дальше. Раньше с обледенением сеток в мире никто не боролся, эта технология — уникальная разработка.

Кроме того, уже упомянутые буферные зоны фасада «Лахта центра» не позволят переохлаждаться внешнему стеклу, а внутреннее вообще избавят ото льда. В сильные морозы для стекол вне буферных зон предусмотрен подогрев, предотвращающий льдообразование.

Прошлое, настоящее, будущее

Стекло — один из самых экологичных, «зеленых» материалов естественного происхождения, поддающийся переработке без потери своих главных свойств: прозрачности, теплопроводности, эстетичности и способности защищать от внешней среды.

«Стекло — пример того, как наши нормативы не успевают за новыми материалами. Во многих странах этот материал используется не только как декоративный навесной элемент, а как конструктивный — как балка, например, или колонна, то есть несущий элемент, обеспечивающий надежность и безопасность при эксплуатации сооружения, Стекло будет использоваться в архитектуре все шире», — уверен главный инженер МФК «Лахта центр» Сергей Никифоров.

Технические вызовы при остеклении небоскрёбов

Использование стекла в небоскребах (то есть зданиях высотой более 600 м) часто является предметом обсуждения в контексте технических аспектов. Технологически совершенное высокопрочное остекление, практически полностью покрывающее мега-высотки, имеет не менее важное значение для достижения принятых параметров современного строения, чем сталь и бетон. Когда дело касается выбора светопрозрачных конструкций для высотных зданий, основные проблемы связаны с ветровой нагрузкой, разницей температур и высоты, а также с конденсацией водяного пара и поддержанием чистоты. Рекордсмены высотного строительства Бурдж-Халифа в Дубае (ОАЭ) и Джидда Тауэр, возводимый в городе Джидда (Саудовская Аравия) километровый гигант, являются ярким примером вызовов, которые остекление небоскрёбов бросает проектировщикам и производителям стекла.

Технические вызовы использования стекла в небоскребах

Возле земли действие ветра сводится к минимуму окружающими деревьями и соседними зданиями, но в случае мега-высоких сооружений такого барьера нет. Таким образом, небоскрёбы подвергаются воздействию ветровых нагрузок в полную силу.

Другими важными факторами являются свет и тепло. Высотные здания из-за огромной внутренней тепловой массы требуют постоянного кондиционирования воздуха даже в более холодные месяцы года. Самый большой удельный вес затрат энергии приходится на этот аспект, что значительно увеличивает эксплуатационные расходы. Это уникальная проблема для мега-высоток.

С другой стороны, у небоскрёбов не только высокая внутренняя масса тепла, но и значительная часть их конструкции поднимается над окрестностями. Нет ничто вокруг, что защитило бы их от солнца. Кроме того, многие из самых высоких небоскребов в мире можно найти в пустынных районах Ближнего Востока, Африки и Юго-Восточной Азии. Вдобавок местный климат в жарких и влажных районах пустынь, где температура достигает даже 50 °C, представляет собой реальную проблему для стеклопакетов с точки зрения напряжения и деформаций, а также потенциальных проблем с конденсацией.

Что еще более усложняет ситуацию, так это то, что фасады современных мега-высоток теперь почти целиком сделаны из стекла, и в частности с использованием высоких и широких окон, обеспечивающих наилучшую, беспрепятственную видимость. Задача в этом случае состоит в том, что эти большие стеклопакеты должны выдерживать высокие силы ветра и быть сконструированы таким образом, чтобы компенсировать огромное количество пропускаемого солнечного света и тепла, оказывая благоприятное влияние на самочувствие и комфорт тех, кто использует это здание.

Окрестности здания а, в случае таких небоскрёбов, как Бурдж-Халифа и Башня Джидда, климат пустыни, являются необходимыми факторами для рассмотрения при проектировании остекления. Окружающие мега-высотки нагорья и другие здания, хотя они поглощают много интенсивного тепла в течение дня, они еще и отдают тепло окружающей среде в течение ночи. Стекло с низкоэмиссионным покрытием (Low-E) помогает отражать длинноволновое излучение и минимизировать его трансмиссию.

Большинство людей не представляют, насколько популярным является низкоэмиссионное стекло на Ближнем Востоке и почему его следует использовать. Считается, что это стекло применяется только в более холодных климатических зонах в энергосберегающих стеклопакетах. Следует признать, что концепция блокировки и отражения косвенного тепла ночью и днем является тем, на что важно обратить внимание при проектировании остекления небоскрёбов. Поэтому использование низкоэмиссионного стекла является одним из лучших вариантов.

В случае небоскрёбов всегда существует риск образования конденсированного пара на внешнем стекле. Это связано с разницей температур между внешней частью здания, которая очень горячая и влажная летом, и температурой внутри здания (кондиционирование).

Использование стекла с низкоэмиссионным покрытием в качестве внутренней панели стеклопакета может помочь предотвратить проникновение прохлады изнутри здания на внешнюю панель. Дополнительно термическая обработка (закаленное или теплоустойчивое стекло) будет способствовать тому, что остекление будет в 5 раз прочнее и сможет выдерживать экстремальные ветровые нагрузки и разницу температур.

Разница в высоте

Большая разница в высоте между верхним и нижним этажами небоскрёба – и связанная с этим разница температур – может вызвать проблемы с деформациями стекла в стеклопакете из-за разницы давлений. Например, в проекте Бурдж-Халифа, разница температур между первым этажом и верхней частью здания составляет шесть градусов по Цельсию.

Стоит отметить, что при возведении этого небоскрёба проблема разницы температур возникла даже между температурой производства и монтажа стеклянных конструкций, которые были изготовлены в январе при 26 °C, а затем установлены на месте в Дубае в августе, когда температура была 40 °C. Как показал данный проект, только скрупулёзные расчеты напряжений и возможных прогибов в стеклопакете техническими специалистами позволяют выбрать подходящую толщину стекла для разных высот стеклянных оболочек по всей длине фасада здания.

Из-за очень большой высоты небоскребов ветровые нагрузки могут быть максимально мощными. Для уменьшения нагрузки на конструкцию, вызванной ветром, толщина стекла также очень важна.

Толщина используемого стекла зависит от высоты здания, в котором оно установлено.

Для Burj Khalifa стеклянный фасад был спроектирован так, чтобы выдерживать ветровые нагрузки до 250 км/ч, чему способствовала также динамическая форма здания. Система остекления Jeddah Tower разработана таким образом, чтобы объект мог выдерживать качание с радиусом 2,5 м без разрушения или снижения герметичности.

Соответствующая термическая обработка также необходима (закаливание или термическое упрочнение), поскольку она делает стекло более мощным, чтобы выдерживать экстремальные ветровые нагрузки и разницу температур.

В случае небоскребов поддержание чистоты остекления – задача не из простых. Мытье окон на высоте 800 метров довольно серьезное испытание. Например, в Дубае мойка в общей сложности 24 344 окон общей площадью 120 000 м2 занимает у команды из 36 сотрудников от трех до четырех месяцев.

Одним из вариантов минимизации расходов на обслуживание могут стать самоочищающиеся стёкла. Однако не везде данная технология может оправдать себя. Для работы самоочищающегося покрытия требуется соблюдение двух условий: наличие солнца и дождя. При этом в Джидде, где возводится небоскреб-рекордсмен Jeddah Tower, годичное выпадение осадков крайне мало – приблизительно в 12 раз ниже, чем в Москве. В летнее время вообще может ни разу не быть дождя. Таким образом, от производителей стекла ждут новых технологий, адаптированных и под засушливый климат.

Выше здания – выше класс остекления

Строители небоскрёбов соревнуются между собой, возводя всё более высокие здания, крыши которых упираются в облака. И каждый новый проект – это очередной вызов поставщикам светопрозрачных конструкций. И хотя на сегодняшний день небоскрёбы – это скорее исключительные объекты на плане мегаполисов, тем не менее, тренд на мега-высотки в перспективе является логичным следствием урбанизации. Таким образом, разработка технологичных и эффективных решений в области остекления будет набирать высоту.

Оконные конструкции при строительстве высоток

До недавнего времени небоскребы в нашем сознании ассоциировались с Токио, Нью-Йорком или Гонконгом, но уж никак не с российскими городами. Однако за последние годы многое изменилось. С начала 2000-х гг. высотки у нас стали расти как грибы после дождя. Пионером высотного строительства стала Москва, где появились жилые комплексы, такие как «Триумф-Палас», «Алые паруса», «Воробьевы Горы» и т.п. Одновременно воплощался амбициозный проект международного делового центра «Москва-Сити» с высотными офисными зданиями.

Сегодня жилые и офисные высотки в 40 — 50 этажей стали для Москвы хоть и неординарным, но вполне привычным явлением. А дома пониже, в 25 — 30 этажей, вызывают у населения крупных российских городов чисто утилитарные дискуссии о надежности лифтов и красоте видов из окон. Свои небоскребы, уже построенные или пока в виде проектов, есть в Санкт-Петербурге, Саратове, Грозном, Красноярске, Екатеринбурге, Казани.

Для архитекторов и проектировщиков строительство небоскреба — это целый комплекс сложнейших технических задач. Например, в одном здании может насчитываться до 30 взаимосвязанных инженерных систем. Одним из «камней преткновения» при строительстве высоток являются, как ни странно, оконные конструкции. К ним предъявляются особые требования по долговечности, прочностным и теплотехническим характеристикам, а также по безопасности. С помощью экспертов мы постараемся разобрать некоторые аспекты этой многогранной темы.

Теория и практика

Для начала стоит разобраться, какими нормативами регулируется проектирование высотных зданий и светопрозрачных конструкций в них. И здесь обнаруживается поразительный казус. Хотя возведение небоскребов в нашей стране ведется уже второе десятилетие, всероссийская нормативная база в области высотного строительства фактически отсутствует.

Во всяком случае пока не существует федеральных СНиПов для проектирования и строительства небоскребов. Чтобы как-то заполнить этот правовой вакуум, в 2005 году в Москве были приняты временные строительные нормы МГСН 4.19-2005 «Многофункциональные высотные здания и комплексы» для зданий выше 75 метров.

Также до сих пор не разработано и детальных требований к светопрозрачным конструкциям, адаптированных для высотного строительства. Проектировщикам и изготовителям окон для небоскребов предлагается пользоваться существующими «обычными» нормативами, такими как ГОСТ 23166-99 «Блоки оконные» и СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий». В этих документах определяются нормы воздухопроницаемости и термосопротивления окон и балконных дверей при различных климатических условиях.

Некоторые упоминания об окнах в МГСН 4.19-2005 все-таки имеются. В частности, окна в верхней части здания (выше 20 — 22 этажа) в целях безопасности рекомендуется выполнять с неоткрываемыми («глухими») створками. Также московскими нормами вводятся ограничения на площадь остекления фасадов высотных зданий. В жилой части площадь остекления должна составлять не более 18 процентов, в общественной части разрешается до 25 процентов. Допускается превышение этих величин, но не более чем на 50 процентов. В этом случае приведенное сопротивление теплопередаче оконных конструкций (уровень теплозащиты) должно быть не менее 0,56 м2*°С/Вт.

Это была, как говорится, сухая теория. Реальное же положение дел в российском высотном строительстве оказывается гораздо сложнее. Потенциальные покупатели квартир в небоскребах хотят иметь большие окна, желательно во всю стену, чтобы наслаждаться панорамой города. Кроме того, многие психологически не готовы к «глухим» окнам, к отсутствию возможности выйти на балкон и подышать свежим воздухом. Есть и более прагматичные нюансы. Неоткрывающиеся окна очень сложно очищать — для этого необходимо использовать услуги промышленных альпинистов либо специальные люльки. Так что девелоперы зачастую пренебрегают настоятельными рекомендациями устраивать на верхних этажах только «глухие» оконные конструкции в пользу более популярных решений.

Например, во всех корпусах жилого комплекса «Воробьевы Горы», высотой до 47 этажей, предусмотрено открывание окон на любом этаже для проветривания и мытья. В другой высотке — «Алые Паруса» — в ходе эксплуатации также не было выявлено никаких проблем с открывающимися окнами.

«Как показывает практика, на высотах до 100 метров (35 — 36 этажей) можно использовать обычные пластиковые окна с открывающимися створками, —комментирует Рафик Алекперов, технический директор компании PROPLEX, первого российского разработчика и производителя оконных ПВХ-систем по австрийским технологиям. — В более ветреных регионах и на более высоких этажах использование «глухого» структурного остекления является уже не рекомендацией, а настоятельной необходимостью».

Ветер, солнце и прочие неприятности…

Посмотрим, какие факторы, по мнению экспертов, должны учитываться при проектировании и монтаже окон для небоскребов.

«Один из важнейших критериев проектирования окон для высотных зданий — они должны выдерживать ветровые нагрузки, в том числе и с учетом пульсации ветра, — считает Максим Мариничев, генеральный директор краснодарской девелоперской компании «Геотэк», имеющей опыт проектирования и строительства таких высотных зданий, как пятизвездочный гостиничный комплекс Marriott (Краснодар), элитный жилой комплекс Royal Park (Сочи), и многих других интересных объектов. — В соответствии с расчетной ветровой нагрузкой должна определяться прочность всех компонентов оконного блока (рамы и створок), стеклопакета, а также анкерного крепления к несущей конструкции».

По словам эксперта, помимо архитектурных особенностей здания стоит учитывать место строительства, его ландшафт и климат. Воздействие ветра на высотное остекление существенно различается на открытых местах (побережьях морей, рек и озер, в пустынях и степях) и в местах закрытых (близ лесных массивов или в городах со зданиями выше 25 метров). Согласно составленной еще в советское время карте «Районирование по давлению ветра», территория нашей страны поделена на семь зон. Москва находится в почти безветренной первой зоне, Санкт-Петербург — во второй, Мурманск — в четвертой, а, например, Южно-Сахалинск — в седьмой.

К ряду обязательных требований для окон можно добавить и сейсмику. Анкерное крепление окон к несущим конструкциям должно соответствовать всем критериям сейсмостойкого проектирования в строительстве, чтобы не произошло разрушения окон.

По мнению Мартина Шаккума, в прошлом составе Госдумы занимавшего должность председателя Комитета по строительству и земельным отношениям, «в Московском регионе ветровые нагрузки для высотных зданий более существенны, чем землетрясение до четырех-пяти баллов». Действительно, высотное здание создает вокруг себя зону мощных турбулентных потоков воздуха. Это может приводить к возникновению вибраций и даже раскачиванию здания. Например, 63-этажный небоскреб «Тэхан Сэнмён» в Сеуле (Южная Корея) при скорости ветра 40 м/с отклоняется от вертикали на 60 см, а вершина Останкинской телебашни уже при вполне умеренной скорости ветра 5 — 7 м/с отклоняется примерно на метр!

Поскольку для большей части России характерны морозные зимы, для высотного остекления крайне важны теплосберегающие характеристики, которые зависят от термосопротивления рамы и створок, стеклопакета, а также от воздухопроницаемости уплотнений.

«Пластиковые окна со стальными армирующими вставками — это оптимальное сочетание прочности и энергоэффективности, — считает Ольга Аристова, директор самарской компании «Вот такие окна». — Для климатических условий Москвы, с учетом понижения среднегодовых температур на верхних этажах, лучше всего подойдут системы с монтажной шириной 70 мм и двухкамерным стеклопакетом. Они хорошо справляются с ветровыми нагрузками и значительно снижают теплопотери здания».

Энергосберегающие окна сокращают не только затраты на отопление в зимнее время, но и позволяют экономить на кондиционировании в летние жаркие месяцы. Как рассказывает Рафик Алекперов (PROPLEX), испытания, проведенные летом 2011 года, показали, что использование окна на основе ПВХ-профиля PROPLEX и двухкамерного стеклопакета StopSol Silverlight Privablue, в состав которого входило низко-эмиссионное стекло Planibel Top N, позволяет снизить затраты на кондиционирование помещения на 50 — 60 процентов.

Стеклянный вопрос

Особого внимания заслуживает светопрозрачная часть окон, применяемых в небоскребах. Стеклопакет должен соответствовать не только жестким требованиям по энергоэффективности, но и быть безопасным для тех, кто живет или работает в здании, а также прохожих.

«Любимые архитекторами и жильцами верхних этажей большие панорамные окна отлично смотрятся, хотя, разумеется, это очень недешевое решение, —говорит Юрий Ушков, директор по строительству архитектурно-проектной мастерской OmArtProject. — По соображениям безопасности в этом случае применяются особые виды стекла повышенной прочности — закаленное стекло, триплекс, а также их сочетания».

Например, это было реализовано в высотном комплексе «Федерация» на территории ММДЦ «Москва-Сити». Здесь использовался однокамерный стеклопакет, где наружное стекло, триплекс — толщиной 12 мм, а внутреннее, закаленное стекло — толщиной 8 мм.

Триплекс изготавливается из обычного (6 мм) и низкоэмиссионного (6 мм) стекла. Его задача — снизить теплопотери через стеклопакет, а главное — не допустить выпадения осколков. Разбитое стекло не осыпается вниз острыми осколками, а просто покрывается трещинами, «повисая» на пленке. Второе стекло, закаленное, в четыре-пять раз прочнее обычного листового стекла и выдерживает, например, удар тела спринтера со скоростью 18 км/ч. При повреждении оно рассыпается на травмобезопасные мелкие осколки без режущих кромок.

В районах с большим количеством солнечных дней в году необходимо предусмотреть защиту от чрезмерной инсоляции. Это могут быть полимерные тонирующие и светоотражающие покрытия, жалюзи и т.п. Если эти меры не соблюдены, то в летнее время затраты на кондиционирование помещений будут многократно возрастать. Кроме того, полимерные светозащитные пленки (такие как Magic Film или Smart Film) не только блокируют до 98 процентов ультрафиолетового излучения, но и дополнительно повышают устойчивость стеклопакета к ударным воздействиям.

В последние годы также входят в моду высокотехнологичные решения, например «умное стекло» с переменной прозрачностью. Благодаря тонкой жидкокристаллической пленке с помощью пульта дистанционного управления можно регулировать светопроницаемость окон — от полной прозрачности до непроницаемого матового экрана.

Комментировать публикации могут только авторизованные пользователи.
» Регистрация » Авторизация

Читайте также:  Как решить проблему вентиляции при выборе окна?
Ссылка на основную публикацию