Остекление проемов: нужны более совершенные нормативы и программы автоматизации проектирования
В СССР для остекления проемов использовалось практически единственное техническое решение, предусматривавшее использование от 1 до 3 листов прозрачного листового стекла толщиной 4-6 мм.
Сегодня же на постсоветском рынке представлен весь спектр изделий из стекла строительного назначения: многослойные, низкоэмиссионные, декоративные, окрашенные, упрочненные и иные виды стекол, а также все распространенные виды стеклопакетов. В то же время ни проектировщики, ни подрядчики, ни заказчики, действующие сегодня на постсоветском экономическом пространстве, не обладают достаточным опытом применения новых материалов. В результате потребители очень редко имеют правильное представление о том, к каким последствиям может привести неверный выбор системы остекления. Заказчик смело закладывает в смету то, что внешне привлекательно, или просто то, что ему сегодня по карману (и далеко не всегда соответствует условиям эксплуатации объекта). Подрядчику скорее всего хочется, чтобы условия работы на любом из возводимых либо реконструируемых им объектов максимально соответствовали тем технологическим схемам производства работ, которые приняты в данной строительной (ремонтно-строительной) организации. А что вообще такое принципиально новый ППР (проект производства работ)? Сегодня принципиальные новшества должны быть предусматриваемы уже на стадии проектирования (пример — здание новой национальной библиотеки Беларуси; есть все основания полагать, что апробированные на данном объекте проектные и производственные подходы войдут в грядущие учебники для строительных техникумов и вузов). Внимание! Вот мы незаметно и подошли к самой больной болячке — к проектным решениям! Ошибки проектировщиков в выборе стекол ведут к принятию таких решений, которые не выдерживают специфических особенностей эксплуатации в конкретном здании. С другой стороны, очень часто реальные потребительские качества уже установленного остекления отличаются от запрашиваемых потребителем или задуманных разработчиком свойств. Конечно, поставщики стекла предлагают рекомендации по его эксплуатации, однако эти рекомендации, как правило, не учитывают особенностей эксплуатации предлагаемых изделий в постсоветских странах. Поэтому сегодня очень нужна независимая система консультирования и разработчиков, и потребителей — система, поднимающая общий технический уровень всех участников инвестиционного процесса. Эта система должна быть обеспечена средствами, которые позволяли бы предсказать последствия применения тех или иных стекол в конкретном проекте здания.
Из чего следует исходить, от чего следует отталкиваться, принимая конкретное проектное решение по остеклению? В первую очередь следует принимать во внимание климатические особенности. Речь идет об учете всех параметров окружающей среды вокруг проектируемого или существующего здания (диапазон температур окружающего воздуха, перепады давления, распределение интенсивности солнечного излучения, механические нагрузки от ветра и снега). Далее можно говорить о наличии строгих нормативов по теплосбережению, соблюдение которых требует применения специально адаптированного остекления (например, предусматривающего низкоэмиссионные стекла).
Далее. Возможно, данный вопрос следовало бы рассмотреть вообще в начале данного текста, тем не менее, мы говорим об этом только сейчас: большие перепады температур в течение года (от -50° до +50°C), безусловно, могут вызывать большие деформации стеклопакетов. И, разумеется, быть причиной их промерзания и запотевания. На практике часто встречается ситуация, когда температура и, соответственно, давление межстекольного пространства стеклопакета настолько сильно отличаются от условий, в которых он произведен, что это приводит к существенному изменению его потребительских свойств. Наиболее распространены случаи, когда зимой в условиях низких температур температура и давление межстекольного пространства становятся значительно меньше допустимых для нормальной эксплуатации значений. В этом случае листы стекла сильно прогибаются навстречу друг другу. Такая ситуация нередко возникает при эксплуатации стеклопакетов из простого листового внешнего стекла и низкоэмиссионного внутреннего стекла (из-за более низкой температуры в межстекольном пространстве, чем при использовании двух обычных стекол). Как правило, такой стеклопакет либо запотевает, либо промерзает, что не может не сказываться на прозрачности стеклопакета, а также на уровне комфортности помещения. Ну, а в худшем случае развитие данного процесса грозит разрушением стеклопакета от избыточных деформаций. К сожалению, далеко не все постсоветские производители стеклопакетов соблюдают температурный режим при сборке своих изделий в зимних условиях. Наблюдаются случаи разгерметизации уже установленных стеклопакетов при сезонных или вызванных иными причинами повышениях температуры окружающего воздуха. При этом увеличивается давление в межстекольном пространстве стеклопакета.
Нередко требования к прозрачности остекления вступают в противоречие с замыслом проектировщика, с пожеланиями заказчика. Выбор недостаточно прозрачного остекления ведет к значительному увеличению расходов на освещение. С другой стороны, чрезмерное поглощение остеклением солнечной энергии является причиной перегревания освещаемых частей фасада. Вследствие этого возникают большие температурные перепады как по толщине остекления, так и между освещенными и неосвещенными участками остекления. Наиболее печальным итогом развития подобных процессов можно считать разрушение стеклопакета по достижении избыточными деформациями (напряжениями) определенных критических значений. В данной связи следует, видимо, говорить не о недобросовестности поставщиков стекла или систем остекления, а об отсутствии у проектировщиков и подрядчиков опыта использования новых для них материалов. Существенную поддержку данному сектору рынка строительных материалов должна дать независимая консультационная система, которая помогала бы предсказывать последствия применения тех или иных составляющих в остеклении конкретного здания и предлагать безопасные в эксплуатации решения, которые соответствовали бы запросам потребителя. Что же касается совершенствования необходимой нормативной базы, то разработка новых и пересмотр старых стандартов светопрозрачных ограждений уже ведется.
Бесспорно, принятию верного проектного решения могло бы способствовать соответствующее программное обеспечение. Подходы, используемые при составлении алгоритмов и написании программ (моделирование, возможность быстрого перебора и сопоставления вариантов), в состоянии обеспечить гораздо более надежный прогноз поведения объектов и их частей в любых условиях как атмосферного, так и техногенного характера. Нового здесь ничего нет: вариантность проектирования всегда являлась залогом минимизации промахов на всех стадиях инвестиционного процесса. Наличие же вычислительного комплекса лишь многократно усиливает действенность подобного подхода. Точно так же, как, сидя за компьютером, заказчик вместе с дизайнером интерьера делает тот или иной выбор, касающийся будущего облика оформляемого помещения, заказчик может быть поставлен перед неоспоримостью тех или иных технических соображений по возможным фасадным проектным решениям. Ему наглядно продемонстрируют: поведение таких-то материалов (изделий, конструкций) в таких-то условиях эксплуатации может быть только таким-то, и никаким иначе. Есть желание как-то повлиять на ситуацию? Значит, необходимы материалы иных характеристик. Сегодня есть международные стандарты, которые позволяют делать определенные выводы, касающиеся вариантов остекления, отталкиваясь от некоторых исходных данных и без непосредственного измерения. Недостатком этих документов является их слабая взаимосвязь.
Что это за документы? В частности, ISO 9050:1990 "Glass in building — Determination of light transmittance, solar direct transmittance, total solar energy transmittance and ultraviolet transmittance, and related glazing factors"; ISO 10292:1994 "Glass in building — Calculation of steady-state U values (thermal transmittance) of multiple glazing"; prEN 673 "Thermal insulation of glazing — Calculation rules for determining the steady state "U" value (thermal transmittance) of glazing"; prEN 410 "Glass in building — determination of light transmittance, solar direct transmittance, total solar energy transmittance and ultraviolet transmittance, and related glazing characteristics".
При помощи этих стандартов можно получить оптические и тепловые характеристики вариантов остекления, исходя лишь из характеристик стекол и газов, заполняющих межстекольные промежутки в стеклопакете. В сложных случаях (многокамерное остекление, необходимость использования стекол с особыми свойствами) расхождение со значениями, получаемыми непосредственными измерениями, все же может оказаться слишком существенным. Использование слишком упрощенных моделей часто не позволяет выявить множество физических процессов, протекающих в остеклении и являющихся решающими при его эксплуатации (например, всегда очень важно иметь представление об истинной картине распределения температур по толщине остекления). К сожалению, в настоящее время программные продукты, в основе алгоритмов которых более сложные модели, практически отсутствуют. В настоящее время специалистами Государственного института стекла (Россия) эксплуатируется программный комплекс, базирующийся на указанных стандартах ISO и России. Данный комплекс позволяет рассчитывать коэффициенты пропускания и поглощения света, пропускания и поглощения солнечной энергии, распределение температур по толщине остекления, термическое сопротивление. Комплекс используется как при проектировании новых зданий и сооружений, так и при экспертизе причин разрушения стекол в существующих. В настоящее время специалисты ГИС и МИФИ работают над усложнением расчетной модели. Предстоит включить анализ тепловых и оптических характеристик вариантов остекления в более общую задачу моделирования стеклопакета в здании как сложной системы, подвергаемой воздействиям внешней среды. Предполагается создать систему, которая в идеале могла бы демонстрировать все наблюдаемые на практике состояния остекления и помогала бы с высокой точностью прогнозировать поведение конкретного участка остекления в здании.
По материалам ГИС подготовил Сергей ЗОЛОТОВ
Сегодня же на постсоветском рынке представлен весь спектр изделий из стекла строительного назначения: многослойные, низкоэмиссионные, декоративные, окрашенные, упрочненные и иные виды стекол, а также все распространенные виды стеклопакетов. В то же время ни проектировщики, ни подрядчики, ни заказчики, действующие сегодня на постсоветском экономическом пространстве, не обладают достаточным опытом применения новых материалов. В результате потребители очень редко имеют правильное представление о том, к каким последствиям может привести неверный выбор системы остекления. Заказчик смело закладывает в смету то, что внешне привлекательно, или просто то, что ему сегодня по карману (и далеко не всегда соответствует условиям эксплуатации объекта). Подрядчику скорее всего хочется, чтобы условия работы на любом из возводимых либо реконструируемых им объектов максимально соответствовали тем технологическим схемам производства работ, которые приняты в данной строительной (ремонтно-строительной) организации. А что вообще такое принципиально новый ППР (проект производства работ)? Сегодня принципиальные новшества должны быть предусматриваемы уже на стадии проектирования (пример — здание новой национальной библиотеки Беларуси; есть все основания полагать, что апробированные на данном объекте проектные и производственные подходы войдут в грядущие учебники для строительных техникумов и вузов). Внимание! Вот мы незаметно и подошли к самой больной болячке — к проектным решениям! Ошибки проектировщиков в выборе стекол ведут к принятию таких решений, которые не выдерживают специфических особенностей эксплуатации в конкретном здании. С другой стороны, очень часто реальные потребительские качества уже установленного остекления отличаются от запрашиваемых потребителем или задуманных разработчиком свойств. Конечно, поставщики стекла предлагают рекомендации по его эксплуатации, однако эти рекомендации, как правило, не учитывают особенностей эксплуатации предлагаемых изделий в постсоветских странах. Поэтому сегодня очень нужна независимая система консультирования и разработчиков, и потребителей — система, поднимающая общий технический уровень всех участников инвестиционного процесса. Эта система должна быть обеспечена средствами, которые позволяли бы предсказать последствия применения тех или иных стекол в конкретном проекте здания.
Из чего следует исходить, от чего следует отталкиваться, принимая конкретное проектное решение по остеклению? В первую очередь следует принимать во внимание климатические особенности. Речь идет об учете всех параметров окружающей среды вокруг проектируемого или существующего здания (диапазон температур окружающего воздуха, перепады давления, распределение интенсивности солнечного излучения, механические нагрузки от ветра и снега). Далее можно говорить о наличии строгих нормативов по теплосбережению, соблюдение которых требует применения специально адаптированного остекления (например, предусматривающего низкоэмиссионные стекла).
Далее. Возможно, данный вопрос следовало бы рассмотреть вообще в начале данного текста, тем не менее, мы говорим об этом только сейчас: большие перепады температур в течение года (от -50° до +50°C), безусловно, могут вызывать большие деформации стеклопакетов. И, разумеется, быть причиной их промерзания и запотевания. На практике часто встречается ситуация, когда температура и, соответственно, давление межстекольного пространства стеклопакета настолько сильно отличаются от условий, в которых он произведен, что это приводит к существенному изменению его потребительских свойств. Наиболее распространены случаи, когда зимой в условиях низких температур температура и давление межстекольного пространства становятся значительно меньше допустимых для нормальной эксплуатации значений. В этом случае листы стекла сильно прогибаются навстречу друг другу. Такая ситуация нередко возникает при эксплуатации стеклопакетов из простого листового внешнего стекла и низкоэмиссионного внутреннего стекла (из-за более низкой температуры в межстекольном пространстве, чем при использовании двух обычных стекол). Как правило, такой стеклопакет либо запотевает, либо промерзает, что не может не сказываться на прозрачности стеклопакета, а также на уровне комфортности помещения. Ну, а в худшем случае развитие данного процесса грозит разрушением стеклопакета от избыточных деформаций. К сожалению, далеко не все постсоветские производители стеклопакетов соблюдают температурный режим при сборке своих изделий в зимних условиях. Наблюдаются случаи разгерметизации уже установленных стеклопакетов при сезонных или вызванных иными причинами повышениях температуры окружающего воздуха. При этом увеличивается давление в межстекольном пространстве стеклопакета.
Нередко требования к прозрачности остекления вступают в противоречие с замыслом проектировщика, с пожеланиями заказчика. Выбор недостаточно прозрачного остекления ведет к значительному увеличению расходов на освещение. С другой стороны, чрезмерное поглощение остеклением солнечной энергии является причиной перегревания освещаемых частей фасада. Вследствие этого возникают большие температурные перепады как по толщине остекления, так и между освещенными и неосвещенными участками остекления. Наиболее печальным итогом развития подобных процессов можно считать разрушение стеклопакета по достижении избыточными деформациями (напряжениями) определенных критических значений. В данной связи следует, видимо, говорить не о недобросовестности поставщиков стекла или систем остекления, а об отсутствии у проектировщиков и подрядчиков опыта использования новых для них материалов. Существенную поддержку данному сектору рынка строительных материалов должна дать независимая консультационная система, которая помогала бы предсказывать последствия применения тех или иных составляющих в остеклении конкретного здания и предлагать безопасные в эксплуатации решения, которые соответствовали бы запросам потребителя. Что же касается совершенствования необходимой нормативной базы, то разработка новых и пересмотр старых стандартов светопрозрачных ограждений уже ведется.
Бесспорно, принятию верного проектного решения могло бы способствовать соответствующее программное обеспечение. Подходы, используемые при составлении алгоритмов и написании программ (моделирование, возможность быстрого перебора и сопоставления вариантов), в состоянии обеспечить гораздо более надежный прогноз поведения объектов и их частей в любых условиях как атмосферного, так и техногенного характера. Нового здесь ничего нет: вариантность проектирования всегда являлась залогом минимизации промахов на всех стадиях инвестиционного процесса. Наличие же вычислительного комплекса лишь многократно усиливает действенность подобного подхода. Точно так же, как, сидя за компьютером, заказчик вместе с дизайнером интерьера делает тот или иной выбор, касающийся будущего облика оформляемого помещения, заказчик может быть поставлен перед неоспоримостью тех или иных технических соображений по возможным фасадным проектным решениям. Ему наглядно продемонстрируют: поведение таких-то материалов (изделий, конструкций) в таких-то условиях эксплуатации может быть только таким-то, и никаким иначе. Есть желание как-то повлиять на ситуацию? Значит, необходимы материалы иных характеристик. Сегодня есть международные стандарты, которые позволяют делать определенные выводы, касающиеся вариантов остекления, отталкиваясь от некоторых исходных данных и без непосредственного измерения. Недостатком этих документов является их слабая взаимосвязь.
Что это за документы? В частности, ISO 9050:1990 "Glass in building — Determination of light transmittance, solar direct transmittance, total solar energy transmittance and ultraviolet transmittance, and related glazing factors"; ISO 10292:1994 "Glass in building — Calculation of steady-state U values (thermal transmittance) of multiple glazing"; prEN 673 "Thermal insulation of glazing — Calculation rules for determining the steady state "U" value (thermal transmittance) of glazing"; prEN 410 "Glass in building — determination of light transmittance, solar direct transmittance, total solar energy transmittance and ultraviolet transmittance, and related glazing characteristics".
При помощи этих стандартов можно получить оптические и тепловые характеристики вариантов остекления, исходя лишь из характеристик стекол и газов, заполняющих межстекольные промежутки в стеклопакете. В сложных случаях (многокамерное остекление, необходимость использования стекол с особыми свойствами) расхождение со значениями, получаемыми непосредственными измерениями, все же может оказаться слишком существенным. Использование слишком упрощенных моделей часто не позволяет выявить множество физических процессов, протекающих в остеклении и являющихся решающими при его эксплуатации (например, всегда очень важно иметь представление об истинной картине распределения температур по толщине остекления). К сожалению, в настоящее время программные продукты, в основе алгоритмов которых более сложные модели, практически отсутствуют. В настоящее время специалистами Государственного института стекла (Россия) эксплуатируется программный комплекс, базирующийся на указанных стандартах ISO и России. Данный комплекс позволяет рассчитывать коэффициенты пропускания и поглощения света, пропускания и поглощения солнечной энергии, распределение температур по толщине остекления, термическое сопротивление. Комплекс используется как при проектировании новых зданий и сооружений, так и при экспертизе причин разрушения стекол в существующих. В настоящее время специалисты ГИС и МИФИ работают над усложнением расчетной модели. Предстоит включить анализ тепловых и оптических характеристик вариантов остекления в более общую задачу моделирования стеклопакета в здании как сложной системы, подвергаемой воздействиям внешней среды. Предполагается создать систему, которая в идеале могла бы демонстрировать все наблюдаемые на практике состояния остекления и помогала бы с высокой точностью прогнозировать поведение конкретного участка остекления в здании.
По материалам ГИС подготовил Сергей ЗОЛОТОВ
Строительство и недвижимость. Статья была опубликована в номере 27 за 2005 год в рубрике материалы и технологии
