Дабъл скин фасадите – гарантирано повече светлина и енергиен ефект за сградите
Енергийната ефективност е приоритет за съвременното строителство, и ето че популярните от години в Европа и САЩ двойно вентирилани фасадни обвивки вече намират своите привърженици и у нас, именно с тези си свойства.
Неотдавна попитах мениджъра на „Рейнарс Алуминиум България” Анатоли Павлов за мнението му относно двойните фасади (double skin). Ето как той описа тези системи накратко:
„Това е специално разработена модулна система от двоен тип, наречена още „респирантна фасада” или дишаща фасада. Идеята е, чрез този тип двуслойна фасада да се намалят разходите за поддръжка. Така на практика се спестява необходимостта на всеки отделен елемент да се вгражда отваряемост отвътре или отвън, за да има достъп до щорите, за почистване и обслужване.”
Един от вариантите, които компанията вече прилага успешно у нас, е т. нар. тънка „дабъл скин” система, състояща се от вътрешен стъклопакет и единично стъкло отвън, с въздушна междина от 15 см и вградени между тях щори. Но комбинациите от стъклопакети и стъкла при този вид системи са най-различни – с един или два стъклопакета, и разстояние между двете стъклени кожи (skin) – от 20 см до 2 метра, от затворен или отворен тип.
Тази многовариантност на стъкло и метал, характерна за двойната стъклена фасада, е сравнително нова архитектурна тенденция, породена от няколко цели:
– Естетическа – желание за изцяло стъклена фасада, което води до увеличаване на прозрачността.
– Практическа – нуждата от подобряване на вътрешната среда.
– Акустична – необходимостта от подобряване на акустиката в сгради, намиращи се в шумни и замърсени райони.
– Енергийна – намаляване на използваната енергия при изграждане и експлоатация на сградите.
От архитектурна гледна точка стои желанието за по-голяма осветеност, по-добро използване на периметърната площ и осигуряване на екологичен профил на сградата. Другото съществено направление е подобряването на вътрешния климат в сградата, изразяващ се в термален, акустичен и визуален комфорт – избягване на прегряването в сградите посредством целогодишен соларен контрол, приемливи вътрешни температури през зимата и лятото, съществено по-добра вентилация. Да не говорим за по-добрите енергийни ползи – намаляване на разходите за отопление и охлаждане, замяната на изкуственото осветление с естествено, както и редуциране на разходите за изграждане и експлоатация на сградата.
Колкото са наличните версии за съществуване на този вид фасадна система, толкова са и наименованията й – „дабъл скин”, пасивна или активна фасада (съответно при принудителна или естествена вентилация), двоен плик (Dual-Layered) или многолистова, динамична, вентилируема, енергоспестяваща и дори интелигентна стъклена фасада.
Но зад тези и още толкова различни имена се крие една същност.
Дефиниция
Различни автори определят най-общо двойната фасада тип Double skin („двойна кожа”) като система от две стъклени кожи (комбинация на единичен или двоен стъклопакет), образуващи въздушен коридор помежду си с ширина от 15-20 см до 2 метра. Въздушното пространство между слоевете стъкло действа като изолация срещу екстремни температури, вятър и звук. Вентилация в него може да бъде естествена или принудителна. Съществуват фасадни концепции, където вентилацията в кухината се контролира от вентилатори и/или отвори, а в други случаи вентилацията се дължи на естествена конвекция на въздуха, посредством постоянно фиксирани вентилационни отвори. Възможността за въвеждане на принудителна вентилация в кухината е и основната разлика между „дабъл скин” фасадата и вентилираната двойна фасада.
Освен от типа вентилация, произхода и предназначението на въздушните потоци тя зависи и от климатичните условия, употребата, местоположението, дейността на сградата, както и от ОВК(Отопление, вентилация и климатизация). Често за предпазване от прегряване през лятото или за освобождаване на топлината през зимата се поставят слънцезащитни средства в кухината. Автоматизираното оборудване, като подвижни слънцезащитни устройства, клапи или вентилатори, най-често е интегрирано във фасадата.
История
Според Уикипедия, концепцията за „дабъл скин” фасадата е проучвана и тествана за първи път от швейцарско-френският архитект Le Corbusier (Льо Корбюзие) в началото на 20-ти век. Неговата идея, която той нарича „неутрализираща стена” (Мур neutralisant), е с вмъкнати тръби за отопление/охлаждане между големи слоеве от стъкло. Такава система работи в създадената от него вила Schwob (La Chaux-de-Fonds, в Швейцария, 1916), като впоследствие е приложена в други сгради в Москва и Париж.
Друг ранен експеримент е къщата на Алфред Лумис в Ню Йорк, изградена през 1937 г. от архитект William Lescaze, един от пионерите в модернизма на американската архитектура. Тази къща е със „сложна двойна обвивка“ и 2 м ширина на въздушното пространство, чиято цел е поддържане на високи нива на влажност отвътре.
Един от първите съвременни примери за двойни фасади от този тип е сградата Occidental Chemical в Ню Йорк, 1980 (на снимката), която представлява стъклен куб с няколко слоя стъкла и междинна кухина от 4 фута. Целта е въздухът в кухината да се загрява предварително през зимата.
Историята на „дабъл скин” фасадите се описва и в различни книги, доклади и статии.
Като цяло „дабъл скин” фасадите нямат почти никакъв напредък до началото на 80-те години на 20-ти век.
С развитието на ефективното проектиране на сградите се подновява и интересът към тях. Затова и повечето проекти след този период са с грижа за околната среда. В други случаи надделява търсеният естетически ефект и многопластовост. И в двата случая екологичният момент в архитектурните проекти създава положителен имидж на „зелените сгради” в корпоративната архитектура.
„Дабъл скин” фасадната система се състои от:
– Екстериорни и интериорно остъкляване
Изборът на вида стъкло за интериорната и екстериорната част на фасадата, зависи от типа на фасадата. При вентилирани фасади с външен въздух, за външния слой обикновено се използва закалено единично стъкло. Вътрешното остъкляване е от изолационен двоен стъклопакет, като се избира нискоемисионно, със соларен контрол или друг тип стъкло, като вътрешния слой почти винаги не е изцяло остъклен.
При вентилирани фасади с вътрешен въздух от помещенията, изолационният стъклопакет обикновено се поставя от външната страна, а единичното остъкляване е отвътре.
За някои специфични видове фасади интериорният прозорец може да бъде отваряем, с което има възможност за естествено проветряване на сградата.
– Въздушна кухина между двата стъклени слоя
Вентилацията в кухината може да се осъществява напълно естествено (естествена конвекция), изцяло механично (с вентилатори) или смесено вентилиране.
Ширината на кухината варира от 15 см до 2 метра, с което се влияе върху физическите свойства на фасадата и условията за поддържа.
– Слънцезащитни устройства
Слънцезащитните устройства, най-често щори (автоматично задвижвани или неподвижни), се поставят в кухината. Характеристиките и позицията на слънцезащитните приспособления (ламелите) абсорбират и/или отразяват слънчевата светлина. Ето защо изборът на цвета на щорите трябва да се прави след като е изяснен типа на прозореца, кухината, геометрията и стратегията за вентилация, съветват специалисти.
– Отвори
Посредством отворите, които се оставят от вътрешна и външната страна на фасадата, се осъществява вентилацията в кухината.
От ширината и височината на кухината, както и свойствата на сенниците зависи вида на въздушния поток в кухината. Следователно при проектирането на дабъл скин фасади е важно да се определи точният вид, размерите и позицията на вътрешните и външните отвори. Изборът на отвори е решаващ за крайния вентилационен ефект и топлинен комфорт на обитателите в сградата.
ТИПОВЕ ДВОЙНИ ФАСАДИ
Има много различни принципи, по които се проектира вентилиранa „дабъл скин” фасада. Те се типизират главно според геометричните характеристики и начина им на работа. Класифицират се по три критерия: тип на вентилацията, разделяне на фасадата (етажност) и вентилационен режим.
Тип вентилация
Всяка концепция за дабъл скин фасада се характеризира само с един вид вентилация, като трябва да се прави разлика между естествено, механично или комбинирано вентилиране.
Етажност (разделяне на фасадата)
Начинът на разделяне на фасадата определя техническите и физическите параметри на кухината между двата стъклени слоя. Специалистите различават няколко практически приложения и решения за разделяне на фасадата:
– Фасада, разделена между етажите, с паралелно поставени модули.
Това е вентилирана двойна фасада, разделена между отделните етажи и с монтирани паралелно модули. При този вид фасади кухината е ограничена хоризонтално и вертикално от модула на фасадата. Фасадният модул е с височината на един етаж.
– Фасада разделена между етажите – коридорен тип
Коридорният тип вентилирана „дабъл скин” фасада е разделена между етажите. Ширината на кухина обикновено позволява да се минава отвътре. Кухината е разделена между нивата на всеки етаж, като може да обхваща няколко офиса или цял етаж.
29-етажната офис сграда Bligh Street в Сидни е първият небостъргач в града с фасада от типа дабъл скин. Тя бе завършена през април 2011 година. Вътрешният слой е от двоен стъклопакет, а външният– единично ламинирано стъкло, с кухина от 60 см и венециански щори помежду им.
– Шлицова вентилирана дабъл скин фасада
При този тип фасада концепцията е да се използва естествената вентилация, посредством шлицове, които работят като комин. Отделните части от фасадата са с кухини само между етажите, но са свързани с шлицовете, които са разположени в цялата височина на сградата. На принципа на комина, въздухът се движи в шлицовете, като измуква и въздуха в междуетажните кухини. Този въздух се извежда навън, в края на шлица (шахтата) в изхода му.
Схема на шлицова вентилирана дабъл скин фасада – изглед, вертикален разрез и план
– Многоетажна вентилирана дабъл скин фасада
Многоетажните вентилирани „дабъл скин” фасади се характеризират с кухина, която не е разделена хоризонтално или вертикално, като пространството между двата слоя остъклени фасади образуват голям обем. Кухината е достатъчно голяма, за да се осъществи физически достъп за почистване или поддръжка, като се преминава по специално монтирани временни подове на нивото на всеки етаж. В някои случаи в кухината може да се работи без никакви прегради. Обикновено този вид фасади са естествено вентилирани, но има и примери за принудителна вентилирани фасади. Освен това, този вид фасади са с отлични акустични характеристики по отношение на шума, което ги прави предпочитани.
– Многоетажна естествено вентилирана дабъл скин фасада със стъклени ламели (жалузи)
Този тип фасада е много подобен на многоетажните вентилирани „дабъл скин” фасади. Тяхната кухина също не е разделена хоризонтално или вертикално и се сформира голям обем. Възможна е ревизия от всеки етаж. Разликата е в това, че външният слой е съставен от подвижни ламели (жалузи), за разлика от традиционния вариант с монтирани (или не) отвори за вентилацията. Този външен слой не е затворен плътно, дори и при затворени жалузи. Но като цяло начинът на работа на този тип дабъл скин фасади е сравним с многоетажния тип фасади.
Вентилационен режим на кухината при двойните фасади
Вентилационният режим се отнася до произхода и местоназначението на въздуха, който циркулира в кухината. Вентилационният режим е независим от начина на вентилацията (естествена, механична или микс от двете). Не всички фасади са способни да реализират описаните по-долу режими на вентилация. Дадена фасада може да се характеризира с един вид вентилация, но в определени моменти тази вентилация да работи по различен начин. За това допринасят различни допълнителни елементи – например клапи, контролиращи посоката на движение на въздуха в кухините. Ето как се систематизират различните типове вентилация на въздуха:
– Външна въздушна завеса. В този режим на вентилация въздухът, който влиза отвън , веднага се изхвърля отново навън. Така се формира въздушна завеса, която обгръща външната фасада.
– Вътрешна въздушна завеса. Въздухът, идващ от вътрешността на стаята се връща към вътрешността на стаята или чрез вентилационната система. Това формира въздушна завеса около вътрешната фасада.
– Захранване с въздух. Вентилацията на фасадата се осигурява от въздух отвън, който след това се вкарва във вътрешността на стаята или във вентилационната система. По този начин се създава възможност за осигуряване на свеж въздух в сградата.
– Изразходване на въздуха. При този вид вентилация въздухът от помещенията се изхвърля навън, с което сградата се освобождава от замърсения въздух.
– Буферна зона. Този режим не е съвсем вентилация, тъй като всеки един от слоевете на двойната фасада е затворен херметически. Кухината по този начин представлява буферна зона между вътрешната и външната страна на сградата.
Тази конкретна типология не винаги е изцяло приложима , защото изборът на материали, конструкция и вентилационен лежим обикновено зависи от климатичните условия и разположението на всяка отделна сграда.
Затова в Европа например, условно са формирани три климатични зони – Скандинавски регион (Швеция…), Централен (Австрия, Белгия, Франция, Германия,..), Средиземноморски (Гърция, Португалия,…).
В съществуващите проучвания и анализи на различни организации и специалисти се споменават предимно предимствата на „дабъл скин фасадите” като енергийно ефективна система. Други пък изтъкват високите инвестиционни разходи, като техен недостатък. Но всеобщото мнение е, че въпреки високите разходи за строителството и поддръжката им, при добро проектиране „дабъл скин” фасадите намаляват енергийното потребление за отопление, вентилация и климатизация, което води до намаляване на оперативните разходи на сградата. И това отново ни връща към съблюдаване на определени параметри – схема и вид на сградата, ориентация, заетост, график, оборудване и т.н., както и нейното местоположение .
Този кратък преглед на двойните фасади тип „дабъл скин” цели единствено да популяризира тези конструкции, още повече, че у нас вече има няколко изградени такива сгради.