Некоммерческое
партнерство
инженеров
Инженеры по отоплению, вентиляции, кондиционированию воздуха, теплоснабжению и строительной теплофизике
(495) 984-99-72 НП "АВОК"

(495) 621-80-48 Секретарь (тел./факс) ООО ИИП "АВОК-ПРЕСС"
(495) 107-91-50

АВОК ассоциированный
член

Cтеклянные двойные фасады

Имеют ли смысл, с точки зрения строительной физики, новые разработки фасадов?

Предлагаем вашему вниманию продолжение статьи Карла Гертиса – директора Института строительной физики им. Фраунгофера (Германия) – в которой отражается критическая точка зрения на концепцию «стеклянного двойного фасада». В этом номере публикуются разделы об акустических, аэрогидродинамических, тепловых характеристиках стеклянных двойных фасадов; тепловых и энергетических параметрах помещений в зданиях со стеклянными двойными фасадами.

В прошлом номере журнала «АВОК» (2003, № 7, с. 10) была опубликована первая часть материала – основные положения концепции «стеклянного двойного фасада», общие характеристики подобных фасадов и отражение этого вопроса в современной технической литературе.

В следующем номере нашего журнала будут опубликованы разделы о противопожарных характеристиках стеклянных двойных фасадов, о параметрах освещения и влажности в помещениях при использовании стеклянных двойных фасадов, а также будут сделаны основные выводы по целесообразности применения данной технологии.

Акустические характеристики стеклянных двойных фасадов

Если в дискуссии о стеклянных двойных фасадах отбросить восторженные выражения, то «в сухом остатке» в качестве основного аргумента останется утверждение, что наружная стеклянная поверхность внутренних помещений защищает от сильного внешнего шума при открытом окне на внутренней поверхности. Поэтому люди в помещении могут открывать окна не опасаясь внешнего шума. Но для оценки влияния внешнего шума необходимо провести более глубокие исследования акустических характеристик стеклянных двойных фасадов, т. к. для этих фасадов имеют принципиальное значение четыре проблемы:

- распространение внешнего шума по фасаду (шумовой профиль);

- снижение уровня шума второй поверхностью фасада;

- распространение звука по воздушному зазору между поверхностями фасада;

- ощущение (субъективное) увеличения внутреннего шума при ослаблении воздействия внешнего шума.

Рисунок 1

Распределение уровня внешнего шума и соответствующих показателей ослабления шума по высоте фасада на примере высотного здания

В большинстве случаев внешний шум распределяется по площади фасада неравномерно. Причиной этому, например, может быть то, что более низкие соседние здания задерживают шум, поэтому на нижних этажах здания уровень шумового воздействия ниже. Наряду с этим, интенсивность шума снижается с увеличением высоты. На рис. 1 показан конкретный пример распределения уровня шума по высоте для 100-метрового фасада здания. В соответствии с этим распределением должны задаваться и меры по шумоподавлению. На рисунке видно, что могут быть значительные различия уровня шума, поэтому локальный показатель шумоподавления для разных высот может варьироваться от 30 до 50 дБ. Таким образом, ясно, что защита от шума не должна быть одинаковой по всей площади фасада.

В традиционных фасадах учет распределения уровня шума осуществляется таким образом, что устанавливаемые на фасаде окна имеют разный класс защиты от шума. В отличие от этого, стеклянный двойной фасад не дает возможности дифференцировать степень защиты, поэтому на нем всегда будут зоны с повышенными (надеемся, что не с пониженными) относительно необходимого уровня параметрами шумоподавления.

Рисунок 2

Снижение уровня шума стеклянным двойным фасадом или традиционным фасадом с выставленным наружу стеклянным отбойным щитком в зависимости от процентной доли площади вентиляционных отверстий в общей площади внешней поверхности фасада (на основании данных [88])

 

Верхняя кривая – теоретическая зависимость

Нижняя кривая – данные измерений на стенде испытания фасадов при различном количестве открытых отверстий

Примечание: В воздушном зазоре не установлено никаких шумоподавляющих элементов

На рис. 2 представлен показатель снижения уровня шума, обеспечиваемого внешней поверхностью фасада. Из рисунка видно, что степень понижения уровня шума тем больше, чем меньшая часть внешней поверхности открыта для вентиляции. Следует, правда, признать, что теоретические показатели снижения уровня шума, определяемые для диффузного звукового поля, значительного воздушного зазора между поверхностями стеклянного двойного фасада и для высоких частот шума, на практике никогда не достигаются. На том же графике показаны данные практических замеров снижения уровня шума, представленные точками, объединенными пунктирной линией. Здесь наглядно видно, что реальные показатели шумоподавления ниже теоретических. Так, если открытые вентиляционные отверстия составляют более 16 % внешней поверхности и если в воздушном зазоре не установлены никакие материалы для уменьшения шума, то никакого снижения уровня шума практически не наблюдается.

В принципе, представленная на рис. 2 зависимость снижения уровня шума действительна не только для стеклянных двойных фасадов, но также и, например, для прозрачных отбойных щитков, устанавливаемых перед окнами. Из этого следует, что для защиты от шума совсем не обязательно применение стеклянных двойных фасадов. Для достижения такого же эффекта при шумоподавлении можно применять – в том числе и в высотных зданиях – традиционные фасады с отбойными щитками. Поэтому требование защиты от шума вовсе не определяет необходимость применения стеклянных двойных фасадов.

Рисунок 3

В качестве пояснения к эффекту распространения звука в стеклянных двойных фасадах. Зависимость разности уровня шума в двух соседних помещениях от расстояния между окнами помещений и от эффекта передачи звука в шахтном канале, возникающего в воздушном зазоре между поверхностями стеклянного двойного фасада.

 

Нижняя кривая – имеется эффект передачи звука по шахтному каналу

Средняя кривая – секционирование зазора между поверхностями фасада устраняет эффект шахтного канала

Верхняя (пунктирная) кривая – нет стеклянного двойного фасада

Заштрихованная область – различный уровень звукопоглощения в воздушном зазоре между поверхностями фасада

Снижение уровня шума и разность уровня шума в двух соседних помещениях при распространении звука по воздушному зазору между поверхностями стеклянного двойного фасада меняется при нанесении звукопоглощающих покрытий. Установленные в зазоре звукопоглощающие материалы значительно уменьшают передачу звука в зазоре. График на рис. 3 поясняет, как меняется разность уровня шума в соседних помещениях в зависимости от расстояния между окнами этих помещений. Видно, что эта разность резко уменьшается, если окна расположены близко друг к другу. Без стеклянных двойных фасадов (верхняя пунктирная кривая) разность уровня шума была бы сравнительно большой, т. к. в этом случае звук не собирается в шахтном канале в пучок, а рассеивается в прилегающей полусфере. Если же, например, из-за установленных в воздушном зазоре перегородок возникает шахтный эффект (причем для акустических характеристик неважно расположение этих перегородок – горизонтальное или вертикальное) разность уровня шума уменьшается. Это означает, что продольный перенос звука увеличивается. Если же в воздушном зазоре имеется звукоизоляция (например, установленные на секционных переборках звукопоглощающие кулисы), то разность уровня шума вновь возрастает. Заштрихованная область на рис. 3 иллюстрирует, что при достаточной плотности установки звукопоглощающих элементов даже при небольшом расстоянии между окнами можно достичь значительного снижения шума. Это также подтвердили исследования, выполненные Эртелем (Ertel [89]) и Кюном (Kuhn [90]), в которых при использовании выдвинутых элементов остекления и фасадных балконов было также зафиксировано значительное снижение уровня шума. Установка звукоизолирующих перегородок в воздушном зазоре, даже если эти перегородки нужны из соображений улучшения акустических параметров, ведет к ухудшению аэрогидродинамических, тепловых и вентиляционных характеристик, т. к. в этом случае затрудняется вентилирование воздушного зазора (особенно при горизонтальном расположении перегородок) и поступление дневного света. Из всего вышесказанного понятно, каким сложным образом зависят друг от друга связанные со стеклянными двойными фасадами проблемы. Проектировщик подобной системы попадает в положение Лаокоона: как только он каким-либо решением отрубает голову змее, тут же вырастают три новые змеиные головы.

Уменьшение внешнего шума описанным выше способом влияет на субъективное восприятие внутренних шумов: находящегося за стенкой соседа становится слышно лучше, чем при отсутствии стеклянных двойных фасадов. Это означает, что в этом случае необходимо также усиливать звукоизоляцию стен между помещениями, что, естественно, влечет удорожание внутренних отделочных работ в здании. На рис. 4 показано, насколько должна быть увеличена звукоизоляция внутренних стен (в зависимости от уровня наружного шума) при хорошей звукоизоляции стеклянных двойных фасадов. К этому вопросу необходимо отнестись со всей серьезностью, т. к. известно уже несколько зданий со стеклянными двойными фасадами, в которых требовалось улучшение внутренней звукоизоляции.

Рисунок 4

Необходимое расчетное ослабление звука на внутренних стенах офисного здания со стеклянным двойным фасадом в зависимости от уровня внешнего шума и ослабление звука на всем стеклянном двойном фасаде (общее ослабление, включая снижение уровня шума на окнах, вентиляционных отверстиях и внешней стеклянной поверхности)

 

Положенные в основу расчета граничные условия:

уровень звука в помещении с говорящими людьми – LS = 70 дБ;

фоновый уровень звука в соседнем помещении – LGE = 25 дБ (внутренний шум от офисного оборудования, системы вентиляции, внешний шум и т. д.);

поправка для внутренней стены 10 Ig (Si/A) = -0,5 дБ

Аэрогидродинамические и тепловые характеристики стеклянных двойных фасадов

Во многих работах приводится описание расчетного или экспериментального моделирования потоков в воздушном зазоре между поверхностями стеклянного двойного фасада, а также процессов воздухообмена во внутреннем помещении через воздушный зазор фасада. Процесс моделирования подробно описан в работах Ruscheweyh и др. [91], Ziller [92] и Sedlacek [93]. В основе этих, а также других модельных исследований лежит предположение, что в зазоре между поверхностями фасада имеются следующие транспортные воздушные потоки:

- поток, направленный снизу вверх под действием подъемной силы вследствие разности температур;

- поток, направленный сверху вниз под действием напора ветра на фасаде, при этом с высотой нарастает скорость ветра и связанный с ним динамический напор.

Хотя такое предположение выглядит правдоподобным, реальные потоки в воздушном зазоре между поверхностями фасада на практике выглядят несколько иначе. Все это излагается в работе Schwarz [94] и в строительной физике известно уже с 1973 года – тем удивительнее, что сегодня эти обстоятельства не учитываются при моделировании.

В реальности в воздушном зазоре между поверхностями стеклянного двойного фасада нет никаких транспортных воздушных потоков. Скорее, как показано на рис. 5, как на наветренной, так и на подветренной стороне здания в воздушном зазоре возникает, вследствие естественных порывов ветра и турбулентности, нестационарный поток; внутри фасада воздух «перекачивается» в квазистационарном режиме вперед и назад. Это явление было подтверждено в ходе недавних исследований, проводившихся в Институте строительной физики им. Фраунгофера [95]. Причем на подветренной стороне в зазоре между поверхностями фасада наблюдаются большие скорости перемещения воздуха, чем на наветренной стороне. Причина этого заключается в том, что швы на стыках фасадных плит никогда не бывают «герметичными». Через швы нестационарный динамический напор конвективно распространяется внутри фасада и вновь создает в зазоре – несколько ослабленное – нестационарное поле давления.


(подробнее)

Рисунок 5

Результаты измерений скорости потока воздуха в зазоре между поверхностями вентилируемого фасада высотного здания на подветренной и наветренной сторонах, в зависимости от скорости ветра (на основании данных [94])

 

Вентиляционные отверстия вентилируемого фасада – на фасаде укреплены крупноразмерные облицовочные плиты размером 1,25 х 1,35 м, имеющие незакрытые швы шириной от 1 до 5 мм. Зазор между поверхностями вентилируемого фасада имеет ширину 40 мм

Судя по указанному на рис. 5 разбросу значений нестационарные потоки могут быть довольно сильными. Например, разброс значений в двух самых правых точках измерений на графике для наветренной стороны указывает на то, что при скорости ветра у фасада от 9 до 10 м/с в воздушном зазоре может сформироваться поток со скоростью 0,7 м/с и с тем же успехом – со скоростью 0,1 м/с (практически отсутствие перемещения воздуха). Справедливости ради следует отметить, что исследования высотного здания [94] проводились для непрозрачной внешней поверхности, что откладывало отпечаток на температуру воздуха в зазоре между поверхностями фасада (на границах зазора). Однако это не ведет к принципиальным отличиям температур и параметров движения воздуха в такого рода фасадах от аналогичных параметров в стеклянных фасадах. Эти отличия проявляются только в небольшой разнице степени воздействия солнечного излучения на воздух в зазоре, зависящем от поглощающей способности внешней поверхности фасада.

Интересно, что скорость воздуха в зазоре между поверхностями фасада тем меньше, чем сильнее дует ветер. В строительной физике этот давно известный эффект применяется для предотвращения попадания дождевой воды внутрь фасадов (с использованием «двухступенчатого принципа уплотнения»). Это достигается тем, что швы на стыках фасадных плит сознательно оставляются открытыми. Тем самым обеспечивается поле противодавления в зазоре между поверхностями фасада. При этом внешняя поверхность (открытая) служит в качестве первой ступени уплотнения, а воздушный зазор – в качестве второй.

Рисунок 6

Полученная по результатам измерений зависимость скорости потока воздуха в зазоре между поверхностями стеклянного двойного фасада от интенсивности солнечного излучения (на основании данных [96])

 

Верхняя прямая измеренных значений – регрессионная прямая для вентиляционных отверстий, расположенных через 3 этажа (через 13 м)

Нижняя прямая – прямая, пересчитанная для вентиляционных отверстий, расположенных на каждом этаже (на расстоянии 4,3 м друг от друга, в соответствии с чистой высотой помещений около 3,2 м)

Конструкция зазора между поверхностями фасада – вентиляционные отверстия располагаются сверху и снизу через 0,25 м по ширине фасада на каждом метре

Ширина зазора между поверхностями фасада – 2,5 см

Данные о том, как скорость потока воздуха в зазоре меняется в зависимости от интенсивности падающего на стеклянные двойные фасады солнечного излучения, приведены в работе Faist [96] и показаны на рис. 6. Значительный разброс данных измерений обусловлен нестационарным характером потока, более отчетливо проявляющимся при небольшой интенсивности солнечного излучения, при которой слаба или вовсе отсутствует подъемная сила в нагретом воздухе. Аналогичная зависимость температуры воздуха в зазоре от интенсивности солнечного излучения представлена на рис. 7. Из этого рисунка видно, что в воздушном зазоре важную роль также играет лучепоглощение (не путать со звукопоглощением). Если, например, в зазоре между между поверхностями фасада имеются солнцезащитные пластины с большой поглощающей способностью, то в зазоре растет перегрев. Поэтому приспособления для защиты от солнца должны быть отражающими, причем в том диапазоне длин волн, для которых внешние щитки являются проницаемыми. Причем они должны и далее сохранять свои отражающие свойства. Действительно, мало пользы от пластин, которые вначале хорошо отражают солнечный свет, а с течением времени из-за отложений грязи, приносимой проникающим через отверстия воздухом, постепенно становятся поглощающими. В этом также заключается проблема защиты от коррозии, т. к. очистка находящихся в эксплуатации пластин требует больших затрат.

Рисунок 7

Полученная по результатам измерений зависимость перегрева воздуха, возникающего в зазоре между поверхностями фасада, от интенсивности солнечного излучения на стеклянном двойном фасаде (на основании данных [96])

 

Нижняя прямая измеренных значений – регрессионная прямая для небольшого поглощения солнечного излучения в зазоре между поверхностями фасада

Верхняя прямая – прямая, пересчитанная для более высокого показателя поглощения приспособлений защиты от солнца, установленных в зазоре между поверхностями фасада

Конструкция зазора между поверхностями фасада – аналогична описанной для рис. 6 (вентиляционные отверстия расположены через каждые 3 этажа)

На рис. 8 представлены ожидаемые максимальные значения температуры воздуха в летнее время в зазоре между поверхностями фасада:

- На левом графике представлены значения температуры воздуха в зазоре в зависимости от степени общей проницаемости внешней поверхности и от степени защиты от солнца.

- На правом графике представлены значения температуры воздуха в зазоре в зависимости от интенсивности вентиляции, т. е. от кратности воздухообмена в зазоре. При этом следует отметить, что часто приводимые исследователями «моделей» данные, касающиеся скорости потока воздуха или профиля скоростей в зазоре, не имеют здесь значения. Существенным показателем является только кратность воздухообмена при встречающихся на практике нестационарных условиях. Поэтому для практических измерений должны использоваться не датчики потока, а устройства измерения воздухообмена с пробными газами.


(подробнее)

Рисунок 8

Максимальная температура воздуха в зазоре между поверхностями стеклянного двойного фасада с различной ориентацией ясным летним днем:

 

Левый график: в зависимости от величины показателя общей энергетической проницаемости стеклянной внешней поверхности и степени защиты от солнца

Правый график: в зависимости от кратности воздухообмена в зазоре между поверхностями фасада

Максимальная температура наружного воздуха – 29,9 °C

Из рис. 8 видно, что в зависимости от ориентации стеклянных двойных фасадов температура воздуха в зазоре между поверхностями фасада может быть весьма значительной. При ориентации стеклянных двойных фасадов на юго-запад летом, при максимальной температуре наружного воздуха 29,9 °C, температура в зазоре может достигать 40–50 °C, что превращает фасад в «стену сауны». Как следует из правого графика на рис. 8, самое минимальное, достойное упоминания охлаждение достигается только при 20-кратном воздухообмене в зазоре. Но из-за нестабильного характера потока воздуха в зазоре в условиях естественной вентиляции при разумном количестве вентиляционных отверстий это не представляется осуществимым. Именно поэтому зазор открывается более чем на 30 % площади поверхности. Но тогда сводится на нет функция внешней поверхности по защите от шума (рис. 2). Другая возможность обеспечения более низкой температуры в зазоре состоит в том, чтобы (см. левый график на рис. 8) показатель общей энергетической проницаемости ограничить величиной 0,3. Но делать это не рекомендуется, т. к. в этом случае во внутренних помещениях будет совершенно темно, и в результате будут необходимы дополнительные затраты на искусственное освещение.

Тепловые и энергетические параметры помещений в зданиях со стеклянными двойными фасадами

Большинство помещений в зданиях со стеклянными двойными фасадами испытывают, в зависимости от способа их использования, большие внутренние тепловые нагрузки. В противоположность обычным требованиям по экономии энергии на отопление, здесь речь идет об отводе излишней энергии без дополнительных затрат. В строительной физике такие здания называются «зданиями с летними проблемами», т. к. в них проблема снижения высоких внутренних тепловых нагрузок, особенно в летнее время, доминирует над проблемой обогрева зимой.

Рисунок 9 

Суточный ход температуры внутреннего воздуха во время солнечного летнего дня при различных способах вентиляции в большом офисном помещении, находящемся в здании со стеклянным двойным фасадом

 

Случай I: естественная вентиляция при помощи стеклянных двойных фасадов

Кратность воздухообмена: 1,0 ч-1 днем; 0,2 ч-1 ночью

Случай II: искусственная вентиляция без использования стеклянных двойных фасадов

Кратность воздухообмена: так же, как и в случае I

Случай III: искусственная вентиляция без использования стеклянных двойных фасадов

Кратность воздухообмена: 1,0 ч-1 днем; 5,0 ч-1 ночью

Ориентация помещения: юго-запад, юго-восток, северо-восток

На рис. 9 дан пример суточного хода температуры внутреннего воздуха при различных способах естественной вентиляции в большом офисном помещении в здании со стеклянными двойными фасадами, ориентированными на юго-запад, юго-восток и северо-восток. Для сравнения на том же графике штриховой линией обозначен суточный ход температуры наружного воздуха. Из кривой I ясно, что естественная вентиляция при помощи стеклянных двойных фасадов, при которой максимальная температура может достигать значения 46 °C, просто абсурдна. Такой результат подтверждают и другие исследования.

Из этого можно сделать заключение, что стеклянные двойные фасады и естественная вентиляция взаимно исключают друг друга. Специалистам это стало ясно с 1996–1997 гг., когда появились публикации [63] и [67]. К сожалению, мы знаем множество примеров ошибочного решения, когда в ходе архитектурных конкурсов в качестве исходного условия задается использование естественной вентиляции и жюри все-таки премирует проект со стеклянными двойными фасадами. Тем самым игнорируется современный уровень знаний в этой области, согласно которому при постановке заказчиком таких исходных условий проекты со стеклянными двойными фасадами должны быть просто исключены. Поразительны формулировки, при помощи которых обходятся эти барьеры. Так, исходное недвусмысленное условие заказчика по реализации естественной системы обеспечения необходимых климатических параметров, что ясно обозначает вентиляцию при помощи форточек, разбавляется такими крючкотворными формулировками, как «механическая опорная вентиляция», «вспомогательные меры при помощи установки кондиционирования воздуха» или «дисконтное обеспечение климатических условий». Привлекаются естественные источники холода, такие как подземелья, воздушные колодцы и т. п. Подземные теплообменники, конечно, можно рекомендовать, но только не в качестве вспомогательного средства для исправления неверного решения со стеклянными двойными фасадами; с гораздо большим успехом подземные теплообменники могут применяться в офисных зданиях с обычными фасадами.

Далее, из рис. 9 ясно, что даже в случае искусственной вентиляции (случай II), а также в случае с дополнительной вентиляцией в ночное время (случай III) не достигаются нормальные температурные условия, т. к. температура в помещении превышает температуру наружного воздуха. В строительной физике действует следующий принцип для системы естественного обеспечения нормальных климатических условий: летом в дневное время в помещении не должно быть теплее, чем снаружи. Как в случае I, так и в случае II (рис. 9) этот принцип нарушается. На основании данных рис. 9 могут быть получены так называемые кривые устойчивости, определяющие количество часов в году, в течение которых температура внутреннего воздуха в помещении превышает определенное значение. Пример таких кривых показан на рис. 10. Из этого рисунка видно, что в здании со стеклянными двойными фасадами с естественной вентиляцией температура внутреннего воздуха в помещении может быть больше, например, 32 °C в течение 3 000 часов в году (верхняя кривая), в то время как в зданиях без стеклянных двойных фасадов – менее 100 часов (нижняя кривая). При помощи системы кондиционирования воздуха в зданиях со стеклянными двойными фасадами указанные превышения могут быть уменьшены или даже совершенно устранены. «Без охлаждения невозможно!» (буквальная цитата [67]). В таком случае логично задать вопрос: «Если еще и с кондиционером, тогда вообще – почему стеклянные двойные фасады?»

Этот вопрос подобен выражению Хаусладена (Hausladen [65]): «Чем больше имеешь дело с техникой двойных фасадов, тем быстрее приходишь к выводу – а зачем мы вообще это делаем?»

Рисунок 10

Количество часов, в течение которых температура воздуха в большом офисном помещении с естественной вентиляцией превышает определенное значение. Рассматривается офисное здание, наружные стены которого выполнены в виде стеклянного двойного фасада (верхняя кривая) или в виде обычного фасада (нижняя кривая). В основу данных положен случай III на рис. 9

Систематическое исследование энергетических характеристик стеклянных двойных фасадов выполнялось в 1989 году Хойзером (Hauser [97]), когда еще не было термина «стеклянный двойной фасад». Уже тогда было выявлено, насколько чутко общий энергетический баланс реагирует на процессы, происходящие в зазоре между поверхностями фасада. Неоспоримо, что для зданий, имеющих проблемы в зимнее время, потери тепла при вентиляции могут быть уменьшены благодаря применению фасадов с подачей приточного воздуха [98]. Однако здания со стеклянными двойными фасадами, характеризующиеся наличием проблем в летнее время, имеют годовой энергетический бюджет другого рода. Это наглядно видно на рис. 11, на котором представлены зимний и летний энергетические балансы на примере промышленного цеха с традиционным фасадом с современной теплоизоляционной системой и цеха со стеклянным двойным фасадом. На левой, «зимней», диаграмме видно, что внутренняя тепловая нагрузка в таком помещении достаточно велика, т. к. в нем производятся испытания машин, при которых происходит выделение большого количества тепла. Потери тепла Т0 из-за теплопередачи через непрозрачные поверхности (пол, стены, потолок) сравнительно невелики. То же самое можно сказать о потерях тепла через окна ТF. Напротив, потери тепла через вентиляцию L очень значительны; кроме того, они дополнительно возрастают (также зимой) из-за перегрева выводимого отработанного воздуха U••. При использовании стеклянных двойных фасадов потери тепла через вентиляцию снижаются (в отличие от традиционных фасадов с современной теплоизоляционной системой), т. к. подаваемый через стеклянные двойные фасады приточный воздух предварительно нагревается. Правда, при этом растут потери тепла ТF из-за теплопередачи на стеклянных поверхностях. В общей сложности, при указанных здесь граничных условиях, здания со стеклянными двойными фасадами потребляют чуть меньше энергии на отопление, чем аналогичные здания с традиционными фасадами с современной теплоизоляционной системой, что наглядно видно по высоте белых колонок Н. Однако летом (правая диаграмма) стеклянные двойные фасады потребляют гигантское количество энергии на охлаждение, в то время как для цеха с традиционным фасадом вообще не требуется охлаждение. Большое потребление энергии на охлаждение в цехе со стеклянными двойными фасадами является результатом летнего нагрева воздуха в зазоре между поверхностями фасада, который затем благодаря естественной вентиляции зазора переносится в цех, где он вновь должен охлаждаться, что, вообще говоря, выглядит бессмысленно. Поэтому представляется целесообразным, чтобы вентиляция зазора (и, тем самым, стеклянного двойного фасада) летом обходилась. Принципиальная схема обхода обозначена справа на «летней» диаграмме. Это уже пояснялось в первой части статьи на рис. 1 и 3 (см. «АВОК», 2003, № 7, с. 11, 14). Высота правой колонки на рис. 11 указывает на то, что при обходе стеклянных двойных фасадов на охлаждение уже почти не затрачивается никакой энергии. Как следствие приведенного энергетического баланса, на примере этого цеха, можно сформулировать, что летом стеклянные двойные фасады мешают, а зимой немного экономят энергию на отопление. В этой связи следует задаться вопросом, оправданы ли в данных обстоятельствах дополнительные расходы на стеклянные двойные фасады, которые составляют приблизительно 3,9 миллионов немецких марок? Застройщик ответил на этот вопрос отрицательно.


(подробнее)

Рисунок 11

Годовой баланс потребления энергии на отопление и охлаждение на примере цеха с традиционным фасадом с современной теплоизоляционной системой и цеха со стеклянным двойным фасадом

 

Левая диаграмма (зимний баланс энергии на отопление):

Т0 – потери тепла из-за теплопередачи через непрозрачные строительные элементы (пол, стены, крышу);

ТF – потери тепла из-за теплопередачи через окна;

L – потери тепла через вентиляцию;

U•• – перегрев выводимого отработанного воздуха;

S – солнечное тепло;

I – внутреннее выделение тепла;

Н – необходимое тепло на отопление

Правая диаграмма (летний баланс энергии на охлаждение):

Вентиляция помещения при наличии стеклянных двойных фасадов выполняется через зазор между поверхностями фасада (средняя колонка). В обозначенном справа случае стеклянный двойной фасад также присутствует, но система вентиляции его обходит.

Примечание. Правая диаграмма показана в удвоенном масштабе относительно левой.

Литература

[1] Blumenberg, J. und Zollner, A.: Nutzung von Regenerativenergien bei Doppelfassaden-Gebauden. Strom und Warme aus der zweiten Haut. CCI 30 (1996), Sonderheft, S. 18-19.

[2] Stahl, M.: Fassaden-, TGA- und HLK-Technik im neuen RWE-Tower. Ein Tower mit Power. CCI 31 (1997), H. 7, S. 13-16.

[3] Kolle, E., Sperlich, V. und Verheyen, O.: Wissenschaftliches Begleitprogramm fur das Haus der Wirtschaftsforderung (HdW) in Duisburg. Schlubbericht (1997).

[4] Eiche-Henning, W. und Jakel, M.: Mehr Gebaudequalitat mit weniger Energie. BBauBI (1997), H. 11, S. 788-791; Licht 50 (1998), H. 5, S. 494-498.

[5] Ohne Verfasser: Die neue Commerzbank-Zentrale Frankfurt. Geschaftsbericht (1996).

[6] Gertis, K. et dl.: Sind neuere Fassadenentwicklungen bauphysikalisch sinnvoll? Teil 1: Transparente Warmedammung. Bauphysik 21 (1999), H. 1, S. 1-9.

[7] Lang, W.: Zur Typologie mehrschaliger Gebaudehullen aus Glas. Unveroffentlichtes Manuskript.

[8] Ohne Verfasser: Haus der Wirtschaftsforderung in Duisburg. Baumeister (1991), H. 1, S. 18-19.

[9] Kaiser, N.: Hauskleid. DB 125 (1991), H. 2, S. 87-92.

[10] Bachmann, W: Ein Englander in Duisburg. Baumeister (1993), H. 1, S. 26-29.

[11] Ohne Verfasser: Haus der Wirtschaftsforderung in Duisburg. Detail (1993), H. 3, S. 292-297.

[12] Reichmann, f.: Komplexe Technik. AIT (1993), H. 10, S. 136-144.

[13] Willebrand, f.: Technologiepark in Duisburg. Burogebaude (1994), H. 6, S. 3-5.

[14] Leonhardt, G.: Burogebaude. DB (1996), Sonderheft B. Neumann-Preis, S. 38-47.

[15] Krause, J.R.: Intelligente Amobe. AIT (1996), H. 6, S. 47-49.

[16] Fischer, C. und Schrammen, B.: Fassadengestaltung am Beispiel der Gladbacher Bank in Monchengladbach. DBZ 45 (1997), H. 3, S. 145-148.

[17] Krause, J.R.: Burogebaude in Hamburg-Hammerbrook. Im Dreieck. AIT (1997), H. 4, S. 41-45.

[18] Autorenkurzel hc: Vom grauen Riesen zum stolzen Giganten. Glas u. Rahmen 48 (1997), H. 5, S. 56-58.

[19] Krause, J.R.: Kulturfabrik. ZKM Karlsruhe. AIT (1997), H. 5, S. 56-61.

[20] Ohne Verfasser: Hochhauser mit zweiter Glashaut. Glas u. Rahmen 48 (1997), H. 5, S. 59-61.

[21] Danner, D.: Das Commerzbank-Haus in Frankfurt. AIT (1997), H. 9, S. 33-43.

[22] Autorenkurzel HH: Klimazonen. Burohausprojekt Doppel-XX in Hamburg. AIT (1997), H. 9, S. 44-47.

[23] Dercks, B: Stadttor Dusseldorf. Modern strukturiert. AIT (1997), H. 9, S. 60-61.

[24] Autorenkurzel FD: Lehrstuck. Fachhochschule fur Technik Esslingen. AIT (1997), H. 9, S. 62-67.

[25] Darstein, M.: Arbeiten ist schon. Haus der Dienstleistungen, "Bollwerk" der Landesgirokasse Stuttgart. AIT (1997), H.10, S. 47-55.

[26] Autorenkurzel FD: Torturm. Burogebaude Utrechtsebaan, Den Haag. AIT (1997), H. 10, S. 56-59.

[27] Autorenkurzel FD: Victoria Ensemble Koln. AIT (1997), H.10, S. 82-85.

[28] Lodel, T.: Platzhirsch. Debis-Hauptverwaltung am Potsdamer Platz in Berlin. AIT (1997), H. 11, S. 54-59.

[29] Trott, C: Okologie als System. Burohaus der Energieversorgung Potsdam. AIT (1997), H. 11, S. 70-75.

[30] Autorenkurzel HH: Vitrine. Landeszentralbank in Potsdam. AIT (1997), H. 12, S. 39-45.

[31] Dossier, F.: Kunsthaus Bregenz. Unikat. AIT (1997), H. 10, S. 43-46.

[32] Diverse Autoren: Commerzbank Frankfurt; RWE-Hochhaus Essen; Dusseldorfer Stadttor; Victoria-Versicherung Dusseldorf; Debis-Gebaude Berlin; GSW-Gebaude Berlin; Eingangshalle IHK Stuttgart; Bayer. Vereinsbank Stuttgart; Haus am MIR Gelsenkirchen; IG-Metallhaus Frankfurt; Baufokus, Arch. (1997), H. 136, S. 97-108.

[33] Ohne Verfasser: Das neue Stadttor Dusseldorf. Ein wahres Zeichen der Okologie. Nemet.-Mag. 6 (1998), H.l, S. 16-23.

[34] Hahn, T.: Balkonregale mit Beluftung und Sonnenschutz. Fass.Techn. 4 (1998), H. 2, S. 42-43.

[35] Hildebrand, K: Klima- und Energiekonzept fur das Kunsthaus Bregenz. Heiz.Klima 25 (1998), H. 4, S. 88-90. [36] Heusler, W. und Compagno, A.: Mehrschalige Fassaden. Eine Gegenuberstellung verschiedener zweischaliger Fassadensysteme. DBZ 46 (1998), H. 6, S. 131-138.

[37] Feron, F.: Trends im Fassadenbau. Glaskonstruktionen - Energiekonzepte. Schweiz. Baudok.-Bull. (1998), H. 7, S. 2.

[38] Autorenkurzel Dl: Regeneration. Neathouse Place London. AIT (1998), H. 12, S. 14.

[39] Kohn, K.: Wahrhaft glasern. Burohochhaus Stadttor Dusseldorf. AIT (1998), H. 12, S. 33-39.

[40] Ohne Verfasser: Besonnener Turmbau. Erweiterung Victoria-Haus Dusseldorf. AIT (1998), H. 12, S. 40-43. [41] Jochheim, E.: Interdisziplinar. Zweischalige Fassaden am Victoria-Haus als wesentlicher Bestandteil des Gebaudekonzeptes. AIT (1998), H. 12, S. 44-47.

[42] Ohne Verfasser: Doppelt gut. Doppelschalige Fassade eines Burogebaudes in Frankfurt. AIT (1998), H. 15, S. 18.

[43] Domke, P. und Hoeft, M.: Alles nur Fassade? Verschiedene Fassadengestaltungen im Uberblick. Bauingenieur 71 (1996). H. 3, S. A9-A12.

[44] Blumenberg, J. und Zollner, A.: Doppelfassadenkonzepte in der modernen TGA/HLK. Fassaden-Power nicht nur fur High-Tech-Tower. CCI-Sonderveroffentlichung (1997).

[45] Petzinka, K.-H.: Das neue Dusseldorfer Stadttor - ein torfor-miges Buro-Hochhaus aus Glas, Stahl und Beton. Jahrbuch VDI-Bau (1998). VDI-Verlag Dusseldorf (1998), S. 11-33.

[46] Schwab, A.: Neue Konzepte mehrschaliger Glasfassaden. DAB 28 (1996), H. 3, S. 451-456.

[47] Schwab, A.: Fassaden fur naturlich beluftete Gebaude. DAB 30 (1998), H. 9, S. 1140-1144.

[48] Stahl, M.: Doppelfassaden - ein (zu) heibes Eisen? CCI 30 (1996), H. 4, S. 5.

[49] Autorenkurzel MS: "Klima"fassaden: Immer mehr fallen darauf rein. CCI 30 (1996), H. 4, S. 2.

[50] Autorenkurzel MS: Wenn die Fassade brockelt. CCI 30 (1996). H. 7, S. 4.

[51] Autorenkurzel MS: Wundersame Doppelfassade. CCI 30 (1996), H. 11, S.4.

[52] Autorenkurzel MS: Zum Nutzen von Doppelfassaden. CCI 31 (1997), H. 8, S. 2.

[53] Autorenkurzel MS: Doppelfassaden in der Diskussion. CCI 31 (1997), H. 10, S. 4.

[54] Autorenkurzel MS: Falsche Versprechen? CCI 31 (1997), H.ll, S. 4.

[55] Autorenkurzel MS: Wer nicht horen will. CCI 32 (1998), H. 3,S.4.

[56] Autorenkurzel MS: Weib die Luft das? CCI 32 (1998), H. 5, S.4.

[57] Autorenkurzel MS: Neue Planer fur DoFa-Gebaude? CCI 32 (1998), H. 10, S. 4.

[58] Petzinka, K.-H. zitiert in: Doppelhautig. AIT-Spezial (1998), H. 12, S. 31.

[59] Schuler, M.: Luft in Hulle und Fulle. Doppelfassaden an Hochhausern sind oft umstritten. DB 131 (1997), H. 4, S. 113-124.

[60] Osterle, E., Fischer, C. und Lieb, R.-D.: Doppelfassaden -Technik fur Planer. Die doppelte Haut unter der Lupe. CCI 31 (1997), H. 3, S. 45-51; H. 4, S. 66-71.

[61] Stahl, M.: Funktioniert eine Doppelfassade ohne Sommerkuhlung? Streitfall Doppelfassade Klinikum Ludwigshafen. CCI 31 (1997), H. 12, S. 13-14.

[62] Hausladen, G. et al: Solare Doppelfassaden. Energetische und raumklimatische Auswirkungen. KI 34 (1998), H. 11, S. 524-529.

[63] Stahl, M.: Klimaaktive Gebaudehullen zur naturlichen Luftung. Alles nur reine Fassade. CCI 30 (1996), H. 2, S. 21-27.

[64] Fachinstitut FGK (Hrg.): Doppelfassaden und Technische Gebaudeausrustung. Proc. Tagung Bonn (1997).

[65] Autorenkurzel MS: BMBF/FGK-Fachtagung "Doppelfassaden in der TGA". Nicht viel mehr als ein teueres Spielzeug? CCI 31 (1997), H. 14, S. 22-24.

[66] Diverse Autoren: Erfahrungen mit Doppel- bzw. Klimafassaden. KI 32 (1996), H. 5, S. 227-230; H. 6, S. 274-276.

[67] Autorenkurzel MS: RLT und Raumkuhlung in Doppelfassaden-Gebauden. Das Stadttor Dusseldorf. CCI 31 (1997), H. 11, S. 14-16.

[68] Schweger, P.: Doppelfassade - ein Mub fur Hochhauser. Arch. Baufocus (1997), H. 136, S. 109-113.

[69] Blum, H.J.: Das innovative Raumklimakonzept. TAB 28 (1997), H. 5, S. 49-54; Bauphysik 20 (1998), H. 3, S. 81-86.

[70] Autorenkurzel MS: Main Tower - aufwendige TGA anstelle der Doppelfassade. CCI 31 (1997), H. 10, S. 41.

[71] Daniels, K.: Technologie des okologischen Bauens. Grundlagen und Mabnahmen, Beispiele und Ideen. Birkhauser-Verlag, Basel (1995).

[72] Heusler, W.: Ganzheitliche Betrachtung der Fassade. Mehr als nur ein Wetterschutz. Glaswelt 49 (1996), H. 10, S. 129-134; H. 11, S. 30-33.

[73] Schuler, M.: Double facades. IEA-Task 19, Engineering Handbook (1997).

[74] Osterle, E.: Die Doppelfassade des Dusseldorfer Stadttors. TAB 27 (1997), H. 7, S. 35-43.

[75] Meierhans, R.: Zum Klima- und Energiekonzept des Kunsthauses Bregenz. AIT (1997), H. 10, S. 47-49.

[76] Stoll, J. und Schroter, G.: Fassadensanierung an einem Burogebaude in Hannover. Gezielt verbessert. AIT (1998), H. 12, S. 70-73.

[77] Muller, H., Nolte, C. und Pasquay, T.: Musterfassade. Das Forschungsvorhaben "Klimagerechte Fassadentechnologie" an der Universitat Dortmund. AIT-Spezial (1998), H. 15, S. 72-77.

[78] Autorenkurzel FD: Buro- und Geschaftszentrum Zeppelin-Carre Stuttgart. AIT (1998), H. 12, S. 52-57.

[79] Stoll, J.: Glasfassaden als energetische Hullflache. Stahlbau 67 (1998), H. 4, S. 252-268.

[80] Kornadt, O., Lehmann, L. und Zapp, F. f.: Doppelfassaden. Nutzen und Kosten; Bauphysik 21 (1999), H. 1, S. 10-19.

[81] Detzer, R.: Die Gebaudefassade als Planungsinstrument. CCI 30 (1996), H. 5, S. 51-56.

[82] Doge, K.: Zusammenwirken von Aubenklima, Doppelfassade und Bauklima. TAB 29 (1998), H. 1, S. 41-46.

[83] Stahl, M.: Doppelfassade, Solarwarme, Kuhldecken, neuronale GLT. Gotz-Neubau: Ist das ein intelligentes Gebaude? CCI 30 (1996), H. 12, S. 54-58.

[84] Lodel, T.: Gepruft. Erfahrungsbericht uber das Solskin-Ge-baude der Gotz GmbH in Wurzburg. AIT (1997), H. 11, S. 76-79.

[85] Nolte, C, Pasquay, T. und Thiel, D.: Bericht zu Mebvorhaben an drei Gebauden mit Doppelfassaden. Gepruft. AIT-Spezial (1998), H. 15, S. 81-85.

[86] Krause, J.: Schnittstelle. Ein Gesprach mit Helmut F. O. Muller uber interdisziplinare Forschung und Klimagerechte Architektur. AIT-Spezial (1998), H. 15, S. 78-80.

[87] Klinke, H.: Vorhange aus Glas. Beispiele konstruktiver Intelligenz. Bauingenieur 71 (1996), H. 3, S. 91-94.

[88] Koch, S. und Weber, L.: Voruntersuchungen zur Pegelminderung durch Glas-Doppelfassaden. Noch nicht veroffentlicht.

[89] Ertel, H.: Schutz gegen Aubenlarm durch vorgesetzte Verglasungen. Proc. Symposium DFG-Aubenwandprogramm, Berlin. IRB-Verlag Stuttgart (1997), S. 115-126.

[90] Kuhn, JB.: Modellmessungen zur Untersuchung des Einflusses von Baikonen und Wintergarten auf Verkehrslarm-Immissionen. WKSB 43 (1998), H. 41, S. 34-35.

[91] Ruscheweyh, H., Ziller, C. und Thiel, D.: Naturliche Be- und Entluftung von Raumen durch Doppelfassaden. KI 31 (1995), H. 9, S. 415-418.

[92] Ziller, C. et al: Naturliche Beluftung eines Hochhauses mit Doppelfassade. KI 32 (1996), H. 8, S. 343-346.

[93] Sedlacek, G. und Ziller, C: Stromungstechnische Untersuchungen von Doppelfassaden. Proc. Symposium DGF-Aubenwandprogramm, Berlin. IRB-Verlag Stuttgart (1997), S. 127-136.

[94] Schwarz, B.: Witterungsbeanspruchung von Hochhausfassaden. HLH 24 (1973) H. 12, S. 376-384.

[95] Sedlbauer, K., Kiebl, K. und Kunzel, H.M.: Einflub von Luft-konvektion auf den Warmedurchlabwiderstand vorgehangter Fassaden mit Mineralwolldammung. Bericht HTB-8 (1998) des Fraunhofer-Instituts fur Bauphysik (1998).

[96] Faist, A.P. (Hrsg.): La facade double-peau. Band 1, 2 und 3. Berichte EPF Lausanne (1998).

[97] Hauser, G.: Energetische Wirkung einer durchstromten Glasfassade. TAB 19 (1989), H. 4, S. 329-338.

[98] Hauser, G. und Heibel, B.: Bemessungsgrundlagen fur Zuluftfassaden. Bauphysik 20 (1998), H. 3, S. 74-79.

[99] Fuchs, H.V. und Zha, X.: Transparente Vorsatzschalen als Schallabsorber im Plenarsaal des Deutschen Bundestages. Bauphysik 16 (1994), H. 3, S. 69-80.

[100] Fuchs, H.V., Zha, X. und Zhou, X.: Raumakustische Gestaltung einer Glaskabine. IBP-Mitt. 23 (1996), Nr. 297.

[101] Gertis, K., Fuchs, H.V. und Zha, X.: Transparente mikro-perforierte Vorsatzschichten zur akustischen Verbesserung von Aubenwanden aus Glas. Proc. DFG-Kongreb Aubenwande, Berlin. IRB-Verlag, Stuttgart (1997), S. 185-205.

[102] Muller, H.F.O.: Optimierte Tageslichtbeleuchtung fur Doppelfassaden. DBZ 45 (1998), Sonderheft Buro, S. 96-101.

[103] DIBt: Richtlinie fur die Verwendung brennbarer Baustoffe im Hochbau. RbBH. Sept. (1990).

[104] Kunkelmann, J.: Brandschutz von Gebauden mit Doppelfassaden. BBauBl 47 (1998), H. 7, S. 44-48.

[105] Daniels, K. in: Integrale Planung: Realitat oder Vision? KI 34 (1998), H. 7, S. 345-348; H. 8, S. 385-388.

Окончание читайте в следующем номере «АВОК».

Поделиться статьей в социальных сетях:

Статья опубликована в журнале “АВОК” за №8'2003

распечатать статью распечатать статью


Реклама
Реклама на нашем сайте
Яндекс цитирования

Подписка на журналы

АВОК
АВОК
Энергосбережение
Энергосбережение
Сантехника
Сантехника
Онлайн-словарь АВОК!


Реклама на нашем сайте