Проектирование светопрозрачных фасадных конструкций: требования и нюансы

В залах крытых аквапарков световой комфорт, создаваемый в результате применения высокой степени остекления наружных ограждающих конструкций, должен проектироваться с учетом требований по обеспечению теплового комфорта в обслуживаемой зоне залов, тепловой защиты и строительной безопасности зданий.

В статьях [1, 2] были изложены особенности и рекомендации по проектированию наружных ограждений, систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, влияющих на формирование температурно-влажностного режима в залах крытых аквапарков, и на обеспечение их строительной безопасности (надежности и долговечности ограждающих конструкций).

В настоящей статье рассмотрим вопросы обеспечения требований теплового комфорта, тепловой защиты и строительной безопасности аквапарков в связи с проектированием естественного освещения их залов и применением высокой степени остекления наружных ограждающих конструкций.

С этой целью были проанализированы действующие нормативные документы по проектированию:
— естественного освещения в общественных зданиях, регламентирующие возможную степень остекления наружных ограждающих конструкций;
— тепловой защиты общественных зданий, регламентирующие теплотехнические характеристики наружных ограждающих конструкций для обеспечения теплового комфорта в зданиях и условия, необходимые для соблюдения их строительной безопасности.
Анализ указанных нормативных документов проведен с учетом имеющихся материалов по вопросам:
— влияния степени остекления наружных ограждающих конструкций на микроклимат помещений общественных зданий и их технико-экономические показатели;
— теплофизических характеристик современных наружных светопрозрачных ограждающих конструкций общественных и жилых зданий.
Результаты анализа позволили сформулировать требования к наружным светопрозрачным ограждающим конструкциям крытых аквапарков, касающиеся вопросов естественной освещенности, степени остекления, теплозащитных характеристик и воздухопроницаемости (герметичности) ограждающих конструкций, обоснование которых изложено ниже.

В СанПиН 2.1.2.1331-03 [3] указано, что освещенность поверхности воды бассейнов аквапарков должна соответствовать требованиям СНиП 23-05-95* [4], предъявляемым к естественному и искусственному освещению общественных и жилых зданий.

Рассмотрение действующего СНиП 23-05-95* позволяет отметить следующее:
— документ не содержит прямых указаний по проектированию естественного освещения для залов крытых аквапарков; — в приложении к нормам дано определение относительной площади световых проемов Sф/Sп; S0/Sп (отношение площади фонарей или окон к освещаемой площади пола помещения). Однако по тексту СНиП это отношение как нормативный показатель степени остекления ограждающих конструкций зданий не применяется.

Залы аквапарков по своим технологическим процессам близки к физкультурно-оздоровительным учреждениям (залы спортивных игр, залы ванн бассейнов), для которых данный СНиП регламентирует нормативные значения коэффициентов естественной освещенности КЕО (%) для горизонтальных поверхностей (в числителе — нормативное значение КЕО при верхнем или комбинированном освещении, в знаменателе — значение при боковом освещении):
— для поверхности пола спортивных залов — 3,0/1,0;
— для поверхности воды в залах ванн бассейнов — 2,0/0,5.

Приняв в качестве расчетных вышеуказанные значения КЕО, была осуществлена оценка необходимой степени фасадного остекления крытых аквапарков по методике, изложенной в работе [5]. Результаты этих расчетов показывают, что степень остекления может достигать 0,5 и более. В этой связи отметим, что ранее СНиП II-76-78 [6] рекомендовал принимать существенно меньшее значение степени остекления залов бассейнов, равное 0,166.

В современных условиях на степень остекления залов аквапарков влияют и будут влиять архитектурно-художественные требования, продиктованные «новыми тенденциями в архитектуре, связанными с применением больших площадей остекления» [7]. Об этом свидетельствуют данные о степени остекления двух аквапарков в Санкт-Петербурге с различной пропускной способностью, приведенные в табл. 1. Эти данные позволяют отметить, что полученные значения степени остекления для этих залов аквапарков соответствуют расчетным значениям коэффициентов естественной освещенности КЕО, несколько превышающим их нормативные значения для спортивных залов. В этой связи обратимся к результатам исследований, приведенным в статье [8], которые дают представление о влиянии степени остекления на технико-экономические показатели общественных зданий. В этой статье показано, что при увеличении степени остекления вертикальных ограждений (S0/Sверт.ст.) типового общественного здания с 0,3 до 0,6 возрастают:
— расход тепла и холода соответственно в 2 и 2,5 раза;
— капитальные затраты на строительство наружных ограждений и технических систем в 1,3 раза;
— эксплуатационные затраты в 1,4 раза.

Табл. 1

 

Характеристики залов аквапарка		Вид естественного освещения в зале	Площадь, кв. м		Степень остекления залов аквапарка, S 0 / S П	Расчетное значение КЕО (ориентировочное), %
Пропускная способность (человек в смену)	Внутренний объем залов V, куб. м		Светопрозрачных ограждающих конструкций, S 0	Пола, S П
140	9 800	Боковое (двухстороннее)	430	1 200	0,36	более 1,0
650	50 700	Комбинированное (верхнее и боковое)	2040	3 900	0,525	более 3,0

 

Эти данные свидетельствуют о том, что при выборе степени фасадного остекления необходимо учитывать возможные капитальные, эксплуатационные затраты проектируемых крытых аквапарков и теплозащитные характеристики их наружных светопрозрачных ограждающих конструкций.

Вышеизложенное позволяет сформулировать следующее требование.

При проектировании естественного освещения в помещениях аквапарков, бассейнов, физкультурно-оздаровительных учреждений следует руководствоваться нормами освещенности для спортивных залов и залов ванн бассейнов, регламентированными действующим СНиП [4] (раздел «Физкультурно-оздоровительные учреждения»), а выбор степени остекления наружных ограждающих конструкций должен осуществляться с учетом архитектурно-художественных требований на основе анализа технико-экономических показателей принимаемого технического решения для конкретного проекта зала аквапарка.

В СНиП 23-02 [9] установлены три обязательных нормативных показателя по тепловой защите общественных и жилых зданий:
— показатель сопротивления теплопередаче наружных ограждающих конструкций;
— показатель разности температур внутреннего воздуха и на внутренней поверхности ограждающих конструкций . При этом температура внутренней поверхности ограждения должна быть выше температуры точки росы внутреннего воздуха;
— показатель расхода тепловой энергии на отопление, позволяющий принимать значения теплозащитных характеристик ограждающих конструкций с учетом нормируемых параметров микроклимата.

В СНиПе обращено внимание на выполнение при проектировании всех видов ограждающих конструкций (в том числе светопрозрачных ограждающих конструкций) требования по соблюдению условий и, поскольку эти условия обеспечивают тепловой комфорт и отсутствие конденсации влаги на внутренних поверхностях ограждений, их намокания и т. п. Выполнение этого требования при проектировании залов аквапарка особенно важно, поскольку оно является также требованием по обеспечению строительной безопасности.

Все эти три показателя по тепловой защите зданий, предусмотренные в СНиП, должны реализоваться как обязательные при проектировании залов крытых аквапарков. Однако значения этих показателей должны быть более «жесткими», нежели нормативные значения, поскольку залы аквапарков относятся к помещениям с мокрым (или влажным) режимом, характеризуемым высокими параметрами влажности и температуры воздушной среды во всем объеме помещений. В этой связи отметим, что при проектировании светопрозрачных ограждающих конструкций залов крытых аквапарков следует учитывать опыт проектирования зданий с высокой степенью остекления [7, 10], заключающийся в необходимости:
— осуществления тщательных теплотехнических расчетов не только несущих, но светопрозрачных наружных ограждающих конструкций, направленных на сокращение расчетных теплопотерь в холодный период года и теплопоступлений в теплый период года;
— применения светопрозрачных наружных ограждающих конструкций со значением сопротивления теплопередаче, практически равным значению сопротивлению теплопередаче несущих ограждающих конструкций.

В этой связи минимальное значение сопротивления теплопередаче наружных светопрозрачных ограждающих конструкций для залов аквапарков должно быть, по нашему мнению, не менее 1,0 кв. м — 0С/Вт. В настоящее время имеется возможность создания наружных светопрозрачных ограждающих конструкций с высокими значениями сопротивления теплопередаче (R0 более 2,0 кв. м — 0С/Вт) при использовании энергосберегающих стекол и заполнении межстекольного пространства инертным газом [7, 10].

Для условий залов аквапарков, имеющих высокую степень остекления, весьма важно обеспечивать небольшую воздухопроницаемость светопрозрачных ограждающих конструкций, что создаст условия, при которой теплопотери в результате инфильтрации наружного воздуха будут малы и тепловой комфорт в обслуживаемой зоне не будет нарушен от ее холодных токов.

В СНиП 23-02 [9] приводятся значения нормируемой воздухопроницаемости ограждающих конструкций общественных и жилых зданий G (кг/кв. м·ч):
— для окон и балконных дверей в пластмассовых и алюминиевых переплетах (G0) не более 5,0;
— для наружных стен (Gст) не более 0,5.

Нельзя не обратить внимание, что максимальные допустимые значения воздухопроницаемости для окон и наружных стен различаются в 10 раз. Считаем, что такое значение воздухопроницаемости G0 недопустимо для наружных светопрозрачных ограждающих конструкций залов аквапарков. Действительно, если ориентироваться на нормативные значения воздухопроницаемости, приведенные в СНиП 23-02, для залов аквапарков, площади наружных светопрозрачных ограждающих конструкций которых указаны в табл. 1, инфильтрационный воздухообмен может составить 0,2–0,22 1/ч.

Приемлемыми значениями воздухопроницаемости светопрозрачных ограждающих конструкций для аквапарков являются значения, которые сопоставимы со значениями воздухопроницаемости наружных стен. В этой связи максимальное значение не должно превышать, по нашему мнению, 1,0 кг/кв. м·ч.

Применение современных герметиков и уплотнительных материалов для светопрозрачных фасадов и тщательное проведение натурных испытаний этих конструкций могут обеспечить таковое требование, предъявленное к их герметичности. Наряду с указанным показателем для уменьшения инфильтрации воздуха необходимо предусматривать тамбуры на входе в залы [11] и создавать в самих залах подпор не менее 10 Па.

В заключение следует отметить, что реализация требований, предъявленных выше к проектированию светопрозрачных фасадов спортивных учреждений, позволит:
— создавать для залов современные наружные светопрозрачные ограждающие конструкции;
— применять достаточно высокие степени остекления наружных ограждающих конструкций залов;
— обеспечивать световой и тепловой комфорты в обслуживаемой зоне залов и их строительную безопасность.

По материалам издания «Стройпрофиль» № 1(47) 2006 Алейников А. Е., Федоров А. Б.

Все статьи