В современной архитектуре стеклянные крыши завоевывают все большую популярность благодаря удивительным, уникальным эффектам,возможностям, которые определили появление новых направлений в строительстве общественных зданий, частных домов.
Современные виды промышленного стекла позволяют расширить его применение при создании кровельных конструкций самых неожиданных, фантастических форм. В результате внедрения передовых технологий в производстве исходного материала, стеклянные крыши предполагают совершенно новые свойства, требования, в плане безопасности, технических возможностей, эстетики, энергоэффективности.
Содержание
Немного об истории создания стеклянных кровельных конструкций
История создания стеклянных кровель не нова, она началась пару веков назад, с создания выставочного павильона в лондонском Гайд- Парке. «Хрустальный дворец» явился первым успешным опытом в ряду значительных сооружений с оригинальной комбинацией металла и стекла. В 19 –м веке объекты со стеклянными конструкциями появляются практически повсеместно, это вокзалы, торговые пассажи, выставочные павильоны. Ажурные стеклянные крыши, прозрачные геометрические арки, оригинальной формы своды, купола становятся характерным и привычным элементом архитектуры. Малая толщина стекла, производимого в тот период, вынуждала применять при возведении кровли рамные сетки, стекла малых габаритов. Появление более прочных, безопасных видов стекла позволило расширить возможности применения материала. Пик популярности прозрачных конструкций во всем мире совпал с энергетическим кризисом, когда было построено огромное количество зданий, небоскребов с использованием светопрозрачных элементов, атриумов.
Преимущества светопрозрачной крыши
Сегодня стеклянные крыши популярны при возведении административных зданий, общественных, культурно-спортивных сооружений, частных домостроений. Помимо традиционной задачи – обеспечения максимально естественного освещения, они помогают новаторски решить проблемы звукоизоляции, энергосбережения. Развитие данного направления стимулирует появление строительных технологических новинок. Так, применение более совершенных стеклопакетов, специальных энергосберегающих стекол позволяют решить проблему теплопотерь, возможность неограниченно использовать для освещения естественные источники - снизить энергетические расходы. Применение стекла с дополнительным эффектом шумопоглощения позволяет оснащать стеклянными кровлями спортивные объекты. В строительстве используют гнутое закаленное стекло, дополненное специальным шумоизолирующим слоем, многослойное стекло, содержащее внутренний слой шумозащитной пленки. Такая пленка создает дополнительный фактор безопасности при повреждении стекла.
Особенности конструкции стеклянной крыши
В остеклении кровли используют разные виды продукции:
- Специальные конструкции с использованием стеклопакетов, плоские или гнутые;
- Одиночно расположенные мансардные горизонтальные, наклонные окна;
- Зенитные отдельно стоящие, ленточные фонари разной формы и конструкции.
Стеклянные крыши могут покрывать здание целиком или частично. Конструкции бывают стационарными, распашными, раздвижными. Особую популярность в строительстве общественных зданий приобретают стеклянные панорамные крыши, они имеют большую площадь остекления и меньший угол ската. Стеклянная кровля традиционно устраивается на одном скате, панорамная, для большего обзора, выполняется на разных скатах, с использованием усиленных стальных, алюминиевых профилей.
Развитие этого перспективного направления на современном этапе тормозит несколько факторов:
- Отсутствие полноценной нормативной документации. Оборудование стеклянной кровли предполагает повышенные требования к пожарной и общей безопасности, системам очистки, водоотвода, вентиляции здания.
- Высокая стоимость. Эксплуатация стеклянной конструкции обходится значительно дороже, вследствие особенностей ухода, потребности в регулярной очистке.
- Особенности эксплуатации. В условиях суровых зим снег оказывает серьезную нагрузку на стеклянную поверхность, представляя реальную угрозу безопасности. Закрывая стекло частично или полностью, он сводит «на нет» основные преимущества подобного архитектурного решения. Традиционные способы решения проблемы с помощью электроподогрева стекол усложняют и делают значительно дороже процесс эксплуатации. В регионах со снежной, длительной зимой, еще на стадии проектирования можно предусмотреть оптимальный угол наклона кровли для обеспечения естественного схода снега и предотвращения образования наледи.
Стекло для кровель, основные функции
Светопрозрачность стеклянной кровли дает возможность одновременно:
- Освещать помещение с преимущественным использованием естественных источников;
- Экономить электроэнергию.
Стекло, помимо определенных оптических свойств, должно соответствовать дополнительным требованиям в плане теплоизоляции. Терморегулирующие свойства материала должны гарантированно ограничивать перегрев помещений в солнечные дни, снижать тепловые потери в холодный период.
Энергетические потоки внутренних помещений призвано регулировать энергоэффективное остекление, которое можно разделить на несколько видов.
|
Функции остекления |
Способы обработки стекла |
|
Солнцезащитное |
Для управления световыми потоками наносится специальный рисунок, применяется тонирование в массе, светоотражающие пленки |
|
Теплосберегающее |
Для достижения нужных свойств стекла применяют разные типы напылений. Наиболее прогрессивными считаются мягкие покрытия, напыляемые на стеклянную поверхность с применением вакуумных электрохимических процессов |
|
Комбинированное |
Из новейших разработок, перспективно применение «переключаемого стекла», которое работает в прозрачном и матовом режимах. Стекло может менять степень прозрачности при подключении источника питания. Матовый режим позволяет летом сократить тепловую нагрузку, прозрачное состояние стекла позволяет зимой пропускать больше света, естественного источника тепла. |
Самоочищение стекла
Использование самоочищающегося стекла в труднодоступных местах кровли исключает необходимость ручной очистки, сопровождающейся определенными рисками, затратами. Двухэтапный процесс очищения включает разложение органических загрязнений под действием ультрафиолетового излучения, природная влага смывает грязь. Дополнительное антибактериальное покрытие позволяет поддерживать санитарно – гигиеническое состояние стеклянных поверхностей в оптимальном состоянии.
Стекло с принудительным обогревом
На рынке востребованы две основные технологии изготовления стекла с применением обогрева:
- Многослойное стекло, стеклопакеты с покрытием;
- Размещение проводов в промежуточных слоях многослойного стеклянного материала.
Производство с использованием второй технологии является более затратным, трудоемким. Тончайшие вольфрамовые провода, расположенные в слое из поливинилбутирата, не влияют на светопропускную способность, другие оптические характеристики стекла. При использовании покрытий коэффициент пропускания света может снизиться на 10%.
Альтернативная технология предлагает использование прозрачных покрытий с электропроводными свойствами на базе оксида олова в комбинации с редкими металлами. Рабочая мощность таких панелей значительно выше, чем подогреваемого проводами стекла, а стоимость на треть ниже. К недостаткам этих панелей можно отнести ограничения их размеров, функционирование крупных панелей требует обеспечения высокой входной мощности, сложная конфигурация панелей с покрытием может вызвать неравномерное распределение тепла, с перегревом в одних зонах, и холодными углами.
Безопасность стекла
Прочность стекла должна учитывать все возможные нагрузки на кровлю:
- Собственный вес стекла;
- Ветровую, снеговую нагрузки;
- Ремонтные, эксплуатационные работы на ее поверхности.
Безопасность обеспечивается применением разных по способам обработки видов стекла.
|
Вид стекла |
Особенности обработки |
|
Закаленное |
Прочность закаленного стекла выше в разы, по сравнению с обычным, оно разбивается на фрагменты без острых углов. |
|
Триплекс |
Триплекс представляет собой сэндвич из нескольких слоев полированного стекла, специальные пленки расположены между ними. Оно обладает повышенной прочностью, пленка предотвращает разрушение стекла с образованием осколков. |
|
Стекло с нанесением специальной пленки |
Защитные покрытия обеспечивают травмобезопасность стекла, не влияя на его прозрачность. Они могут быть прозрачными, цветными, декоративными, помимо ударопрочности, придают стеклу необходимые изоляционные свойства в отношении звука, тепла, стойкость к температурным перепадам. |
|
Армированное |
Применение армированного стекла становится популярным в решении задач повышения прочности прозрачных конструкций. В структуру стекла внедряется металлическая сетка, благодаря которой стекло при разрушении сохраняет целостность. Она придает стеклу дополнительную пожаростойкость. В состав стекла включают специальные слои, при воздействии высоких температур они расширяются, превращая стекло в стойкий непрозрачный барьер, препятствующий распространению пламени. |
Закаленные стекла подвергаются дополнительной термовыдержке, во избежание возможных разрушений по причине термошока. Отдельные участки стеклянной крыши могут прогреваться неравномерно, что вызывает термошок, с последующим разрушением стекла. Комбинация в конструкции стеклопакетов разных видов закаленного стекла позволяет решить проблему.
Стеклоблоки, особенности их использования
Отдельное место в устройстве стеклянных крыш занимают стеклоблоки. Изделия с внутренней воздушной полостью образуются соединением двух прессованных стеклянных пластин. Разреженный внутренний воздух придает материалу отличные теплосберегающие, звукоизоляционные свойства. Композиции предполагают полную свободу для фантазии архитекторов, можно бесконечно комбинировать цвета, размеры, фактуры, матовые и гладкие поверхности.
Стеклянные блоки монтируют в любой плоскости – горизонтальной, наклонной, вертикальной, они востребованы при устройстве крыш, зимних садов, удобны при создании навесов, сводов, арочных конструкций.
Инженерный подход к устройству кровли данного типа представляет определенные трудности:
- Конструкции из стеклоблоков не допускают растяжения конструкций;
- Нужно учитывать значительный вес стеклоблоков;
- Крайним блокам в конструкции крыши необходима опора в виде металла, кирпича, деревянных конструкций.
Возможность достижения баланса эксплуатационных характеристик стекла позволяет расширять перспективы применения стеклянных кровель при строительстве уникальных объектов самого разного назначения.
