Фасады многоэтажных зданий. Стеклянные двойные фасады. Городские ворота Дюссельдорфа

Фасад один из самых выразительных элементов здания. С помощью фасада осуществляется переход от здания к открытому пространству и обратно вовнутрь объекта.

Специалисты и обыватели по внешнему виду фасада могут определить функциональное назначение здания, т.е. фасадное решение несет информационную составляющую о строении. Особенно большую нагрузку имеют фасады высотных зданий с вертикальной развитостью более ста метров

Сегодня фасадные решения высотных зданий не только выполняют ограждающие, теплоизоляционные функции, но и приобретают новые свойства – видеотрансляционные, генерирующие и вырабатывающие энергию, озеленяющие городскую среду и фильтрующие окружающее воздушное пространство, а также регулирующие температурно-влажностный режим помещений, вырабатывающие биотопливо.

Практика проектирования и строительства показывает, что современные фасады можно классифицировать по следующим признакам:

Энергетический фасад, вырабатывающий энергию, а также биотопливо;

Климатический фасад, регулирующий режим в помещениях;

Медиафасад, несущий информационную функцию;

Фасад как часть инженерной системы объекта;

Зеленый фасад, озеленяющий и фильтрующий окружающее пространство.

Наиболее применяемыми в высотном строительстве в настоящее время являются энергетические фасады, вырабатывающие энергию за счет использования альтернативных источников - ветровых двигателей, гелиосистем.

На выставке «Инсолар» в Сан-Франциско были представлены солнечные панели, (компания «СоларОр», Израиль), предназначенные для применения в фасадах зданий. Панели служат фасадным ограждением и выполнены в виде пчелиных сот, состоящих из множества призм (рис. 1).

Благодаря наличию кремниевого фотоэлемента и двойному остеклению, которые обеспечивают усиленное поглощение солнечной энергии, вырабатывается максимальное количество энергии. Существует возможность наклона сот под различными углами, для приспособления таких панелей под размещение в разных частях объектов и в зависимости от местоположения зданий.

По утверждениям специалистов фирмы квадратный метр такой панели будет вырабатывать около 140 ватт электроэнергии. Степень прозрачности этих элементов не будет мешать освещению помещений здания. Выполненные из акрила, они могут служить как для звуко-, так и для теплоизоляции.

Благодаря возможности структурировать такие панели всегда можно получить различные фасадные поверхности, что увеличивает вариабельность фасадов высотных зданий.

Климатические фасады

Климатические фасады в высотных зданиях применяются уже давно. Это двойные фасады, в которых поток воздуха между слоями ограждающих конструкций контролируется. В зависимости от природно-климатических условий, температуры наружного и внутреннего воздуха в пространство между двумя слоями стекла поступает или не поступает наружный воздух, который может подогреваться или охлаждаться, все это создает возможность регулировать температурно-влажностный режим помещений и снижать теплопотери объекта. Одним из самых известных современных зданий является «Свисс Ре» в Лондоне.

Еще одним инновационным предложением для повышения вариабельности фасадов может служить система биофильтрации. Подобная система BIOS-FIN была создана дизайнером Чарльзом Ли для установки на 18-этажном Федеральном здании в Сан-Франциско. Использование в качестве биореактора фасадной поверхности обеспечивает не только разнообразие фасадов, но и приносит ощутимую пользу – очищение окружающего воздуха и накопления солнечной энергии для выработки электричества при эксплуатации Федерального здания. Автор считает, что система BIOS-FIN не только блокирует прямой солнечный свет и поглощает углекислый газ, выделяемый в помещениях, но также способна в процессе биофильтрации очищать сточные воды и в зависимости от степени очистки воздуха и воды будет меняться цвет фасадной поверхности, которая будет расцвечена всеми цветами радуги.

Биосистему другого типа предлагает французская компания Ennesys и американская фирма по уборке водорослей OriginOil. В ней используются морские водоросли, которые будут не только вырабатывать электричество, но и фильтровать сточные воды, используя их вторично для смыва в санузлах или полива растений. Предлагаемая система основывается на применении панелей

фотобиореакторов, в которых выращиваются водоросли, используя для этого только свет, сточные воды и углекислый газ. Панели навешиваются на фасад и служат как для выращивания водорослей, так и для защиты здания от перегрева и остывания. После того, как экологически чистые морские водоросли достигнут необходимого объема, они собираются и перерабатываются в биомассу, которая имеет такую же потенциальную энергоемкость, как и уголь, но при этом недорога. Биомасса может использоваться для обеспечения работы инженерных систем и оборудования объекта.

Озеленение города

Одной из проблем, решаемых в мегаполисах, включая Москву, является резкое снижение озелененных территорий. Усугубляет данную ситуацию и автомобильное нашествие, автомобили при отсутствии автостоянок заполоняют все свободные пространства, включая газоны. Вариантов решения несколько, например, строительство вертикальных высотных садов-зданий, подобно зданиям «вертикальный лес» в Италии. Две 27-этажные жилые башни "Вертикального леса", которые в настоящее время находятся в стадии строительства в Милане, будут представлять собой объекты, покрытые 730 деревьями, 5 000 кустарниками и 11 000 разными растениями, что будет выражать стремление вернуть в города зеленые насаждения, тем самым повысит комфорт проживания и позволит перейти из каменных джунглей в зеленые (рис. 2).

Подобное озеленение высотных зданий намечено и в Испании, где также будут возведены здания с растениями на специальных платформах, выдвинутых консольно по всем фасадам, в которых будут устроены углубления в виде горшка для посадки деревьев. Это не только защитит здание от перегрева, но и будет способствовать очищению воздуха и позволит изменять фасад в зависимости от времени года.

Городские леса готовы строить и в Китае. Уже существует проект вертикальных городских лесов, предназначенный для строительства в одном из самых густонаселенных районов в г. Чунцин (рис. 4). Предполагается, что здание, в котором на каждом этаже будут расти деревья, построят в самом центре города, что позволит снизить загазованность, повысить экологичность, а зеленый дизайн высотного здания улучшит визуальный ряд среди бетонных джунглей.

Применяемое разнообразие фасадных систем обеспечивает не только выразительность фасадов высотных зданий, но и служит ориентиром в городской застройке, помогает очищению воздушного бассейна города, является энергетическим ресурсом

Медиафасады

Еще несколько высотных зданий в Москве имеют подобные светящиеся фасады: два корпуса гостиниц «Белград» (рис. 4) и «Золотое кольцо» на Смоленской площади, здание - книжка на Новом Арбате.

Вместе с тем, помимо несомненных положительных качеств медиафасады имеют и отрицательные стороны, такие как яркость, которая будет способствовать световому загрязнению, снижению видимости звезд, отвлечению водителей и т.д.

Магай А.А.,

директор по научной деятельности,

Семикин П.П., научный сотрудник, ОАО «ЦНИИЭП жилых и общественных зданий»

Сегодня высотное строительство в крупных городах получает большое развитие. Это обусловлено тенденцией к концентрации бизнеса (населения) в крупных городах, что ведет к нехватке земельных участков в центральных частях города и, как следствие, высокой стоимости земли. Однако на данный момент высотное строительство разворачивается недостаточно быстрыми темпами. Одна из причин – отсутствие на федеральном уровне технических регламентов проектирования и строительства высотных комплексов и недостаток опыта их строительства. Остается открытым вопрос отсутствия нормативно-технической базы для высотных объектов

Калинин Андриан Юрьевич,
главный инженер

Правительство Москвы
Государственное учреждение
Городской координационный
Экспертно-научный центр
«ЭНЛАКОМ»

Высотные здания – уникальные сооружения, и срок их эксплуатации должен составлять не менее 100 лет. Где особое внимание следует уделять условиям работы ограждающих конструкций, играющих роль защитной оболочки здания.

Специальные технические условия
Каждое высотное здание неповторимо, со своими индивидуальными особенностями и техническими характеристиками, соответственно, требует индивидуального подхода при проектировании и строительстве.
Действующие СНиПы устанавливают нормативные требования для жилых зданий высотой только до 25 этажей (75 м) и общественных зданий высотой до 16 этажей (50 м). Поэтому при проектировании высотных объектов разрабатывают специальные технические условия для каждого конкретного здания, в которых помимо требований, содержащихся в нормах для обычных зданий, указывают специфические (дополнительные) требования, учитывающие особенности объемно-планировочных и конструктивных решений высотных зданий, их инженерного оборудования, а также мероприятия по пожарной и комплексной безопасности. Эти технические условия разрабатывают специализированные организации совместно с генеральным проектировщиком, согласовывают в установленном порядке, в том числе на федеральном уровне, и утверждают заказчики строительства. Невозможно разработать универсальные технические условия для всех типов высотных зданий, поэтому необходим индивидуальный подход.
С целью обеспечения надежности проектных решений, проведения инженерных изысканий и выполнения строительно-монтажных работ надлежащего качества Комитетом по архитектуре и градостроительству города Москвы (Москомархитектуры) совместно с Комитетом города Москвы по государственной экспертизе проектов и ценообразования в строительстве (Мосгосэкспертизой), Мосгосстройнадзором и государственным учреждением города Москвы «Городской координационный экспертно-научный центр «Энлаком» (ГУ «Центр Энлаком») при участии открытого акционерного общества «Центральный научно-исследовательский и проектный институт жилых и общественных зданий» (ОАО «ЦНИИЭП жилища») разработано «Положение о технических условиях на проектирование и строительство уникальных, высотных и экспериментальных объектов капитального строительств в городе Москве». Положение утверждено руководителем департамента градостроительной политики, развития и реконструкции города Москвы В. И. Ресиным и введено в действие.

Экспертиза и надзор
Проектирование и строительство высотных зданий – сложные архитектурные и инженерные задачи, направленные в первую очередь на обеспечение безопасности и комфорта пребывания в них людей. Поэтому проекты каждого высотного здания проходят обязательную государственную вневедомственную экспертизу, а все возводимые высотные здания находятся под особым контролем Инспекции Госархстройнадзора Москвы. При строительстве каждого объекта обязательно осуществляется постоянный авторский и технический надзор, проводится научно-техническое сопровождение с привлечением ведущих научно-исследовательских организаций и мониторинг всего цикла возведения здания с обязательной проверкой физико-механических характеристик строительных материалов.
Особо хотелось бы заострить внимание на конструкциях навесных фасадных систем. По предъявляемым требованиям применяемые конструкции должны обеспечивать безопасную эксплуатацию фасадов здания на протяжении 50 лет (срок службы до первого капитального ремонта здания). Поэтому необходимо уделить особое внимание вопросу выбора навесных фасадных систем (НФС) для уникальных и высотных объектов. Соответствовать требованиям и специфике проектирования и строительства подобных объектов могут лишь специально разработанные модификации систем НВФ.
Чтобы быть уверенными в качестве выбираемой технологии, важно сотрудничать лидерами отрасли, подтвердившими надежность и безопасность своего продукта многолетним опытом работы на рыке фасадостроения (см. «Обзор рынка систем утепления фасадов-2007»).
Уровень ответственности этого выбора растет пропорционально увеличению высоты здания!
С целью проверки рабочей документации и оценки ее соответствия нормам и правилам (специальным техническим условиям, стандартам и т.п.), соблюдение которых при проектировании обеспечит надежную эксплуатацию фасадных систем на уникальных, высотных и других экспериментальных объектах капитального строительства, утверждено положение «О проведении технической оценки рабочей документации проектов в части устройства фасадов». Данное положение разработано в соответствии с Распоряжением Правительства Москвы от 3 ноября 2003 года № 2009-РП «О повышении качества проектных решений в части устройства фасадов» и регламентирует порядок проведения ГУ «Центр «Энлаком» работ по технической оценке рабочей документации для устройства фасадов зданий и сооружений.
Документальная база для уникальных высотных и других экспериментальных объектов – это комплекс расчетов, экспертных заключений, сертификатов, чертежей и т.д.
Весь этот комплекс расчетов, чертежей, необходимых исследований и заключений является сугубо индивидуальным и уникальным, применимым только к конкретному проекту.
Вся документация по высотным зданиям и ее исполнение находится под пристальным вниманием со стороны контролирующих и надзорных органов.
ТС и другие необходимые документы на конструкции НВФ в высотном строительстве
Надо понимать, что ТС (техническое свидетельство) с ТО (техническая оценка пригодности) – это одна из составных частей комплекса документов, необходимых для подтверждения возможности использования той или иной навесной фасадной системы при монтаже фасада на высотном здании. ТС выдается на продукцию – фасадную систему, без привязки к какому-либо проекту, следовательно, содержит общие сведения о системе и материалах, которые в принципе могут применяться на фасадах зданий.
Мы сейчас ведем речь о высотном строительстве, а каждое высотное здание уникально, унифицировать их невозможно, поэтому не может быть одного универсального ТС для всех высоток – это нонсенс!
При проектировании каждого такого здания необходимо провести ряд мероприятий – это расчеты на прочность исходя из конкретной архитектуры и высоты здания, с учетом действующих нагрузок, в том числе ветровых, которые можно получить только экспериментальным путем, теплотехнический расчет (с учетом теплопроводных включений); исследования на сейсмическую стойкость, коррозионную долговечность и пожарную безопасность – и все это в привязке к конкретному зданию. В случае ошибки в выборе системы, что может привести к преждевременному выходу ее из строя, и в соответствии с действующим законодательством вся ответственность ложится на генерального проектировщика и технического заказчика!

Техническое обоснование выбора фасадных конструкций (систем)
Основные требования
1. Навесные фасадные системы с воздушным зазором.
1.1. Комплексные технические условия с разделом, в котором должны быть определены требования к фасадным системам по обеспечению их долговечности, надежности и безопасности в процессе строительства объекта, гарантийного срока эксплуатации и срока службы фасадных систем (не менее 50 лет).
1.2. Техническая оценка пригодности, техническое свидетельство, СТО, ТУ на фасадную систему с высотностью применения до 75 м.
1.3. Дополнительные расчеты и их экспертные заключения о возможности применения фасадной системы выше 75 м.
1.3.1. Заключение о коррозионной стойкости (долговечности не менее 50 лет) элементов фасадной системы.
1.3.2. Расчет статических и ветровых нагрузок с учетом турбулентной составляющей и результатов обдува макета здания в аэродинамической трубе или методом математического моделирования.
1.3.3. Теплотехнический расчет (сопротивление теплопередаче, влажностный режим с определением вероятности выпадения конденсата на облицовке или утеплителе и теплотехнический расчет узлов сопряжения фасадной системы теплоизоляции со светопрозрачной конструкцией).
1.3.4. Требования по несущей способности анкеров.
1.3.5. Заключение ГПН ГУ МЧС РФ об огнестойкости фасадных конструкций, предусмотренных проектом и рабочей документацией (экспертное заключение ТУ).
2. Гарантийные обязательства поставщика системы не менее 10 лет и срока службы фасадной системы не менее 50 лет (срок службы до 1-го капитального ремонта здания).
3. Реконструкция по ремонту и эксплуатации фасадных конструкций (систем).

Таким образом, для подтверждения возможности применения той или иной конструкции НФС в высотном строительстве необходимо иметь техническое свидетельство на фасадную систему (до 75 м) и провести определенный комплекс мероприятий относительно вашего проекта в соответствии с требованиями, регламентированными МГСН и положениями «О Специальных технических условиях», «О проведении технической оценки рабочей документации проектов в части устройства фасадов» п. 8.2 «Требования к навесным фасадным системам теплоизоляции с воздушным зазором».

Положение «О проведении технической оценки рабочей документации проектов в части устройства фасадов»
7.1. Перечень документации для устройства конструкции навесной фасадной системы (НФС):
- Специальные технические условия (СТУ) для высотных и уникальных зданий.
- Паспорт «Колористическое решение, материалы и технология проведения работ».
- Техническое свидетельство (ТС) на систему с обязательными приложениями (техническая оценка, альбом технических решений) и оригинальной печатью заявителя (разработчика) системы, либо иные документы, подтверждающие пригодность применения данной системы в строительстве (Стандарт организации (технические условия) на производство и применение).
- Чертежи фасадов здания, включая фасадное остекление.
- Планы всех этажей с обозначением контура фасадных конструкций.
- Чертежи фасадов здания с обозначением схем монтажа кронштейнов и направляющих с привязкой к осям здания, утеплителя и облицовки.
- Сечения по архитектурным элементам и деталям на фасадах здания (русты, карнизы, сандрики, зеркала и т.п.).
- Статические расчеты и расчеты элементов каркаса на ветровые нагрузки с соответствующими расчетными показателями для испытаний крепежных (анкерных) элементов на «вырыв».
- Комплексный теплотехнический расчет (раздел «Энергоэффективность»), в том числе с учетом температурно-влажностного режима.
- Заключение Мосгосэкспертизы по утверждаемой части проекта, в том числе по разделу «Противопожарные мероприятия».

8.2. Требования к навесным фасадным системам теплоизоляции с воздушным зазором:
- Техническая оценка пригодности, техническое свидетельство (ТС), Стандарт организации (СТО), Технические условия (ТУ) на фасадную систему с высотой здания до 75 м.
- Дополнительные расчеты и их экспертные заключения о возможности применения фасадной системы для зданий выше 75 м.
- Заключение по коррозионной стойкости не менее 50 лет, элементов системы и лакокрасочного антикоррозионного покрытия.
- Расчет статических и ветровых нагрузок с учетом турбулентной составляющей по результатам обдува макета здания в аэродинамической трубе или методом математического моделирования.
- Теплотехнический расчет (сопротивление теплопередаче, влажностный режим с определением вероятности выпадения конденсата на облицовке и теплотехнический расчет узлов сопряжения фасадной системы теплоизоляции со светопрозрачной конструкцией).
- Требования по несущей способности анкеров.
- Оценка пожарной опасности в соответствии с ГОСТ 31251-2003 «Конструкции строительные. Методы определения пожарной опасности. Стены наружные с внешней стороны», ГОСТ 21-01-97 «Пожарная безопасность зданий и сооружений» конструкции навесной фасадной системы с учетом функционального назначения и высотности здания (протоколы огневых испытаний, экспертные заключения, технические условия на разработку мероприятий по обеспечению пожарной безопасности).
- Комплексные технические условия с разделом, в котором, определены основные требования к фасадным системам по обеспечению их надежности в процессе строительства объекта, гарантийного срока эксплуатации и срока службы фасадных систем (не менее 50 лет).
- Договор заказчика-застройщика с эксплуатирующей организацией на гарантийный срок эксплуатации и обеспечение срока службы фасадной системы в 50 лет (срок службы до 1-го капитального ремонта здания).
- Энергетический паспорт здания (сооружения) с вкладышем и внесенными в него результатами натурных испытаний и обследований теплозащитных качеств наружных ограждающих конструкций с выявлением соответствия фактических показателей нормативным, записями выводов и рекомендаций организаций, выполняющих натурные испытания и обследования.
- Раздел проекта по мониторингу во время строительства и эксплуатации объекта.

Важно отметить, что разработанные нормативно-методические документы по проектированию, строительству и эксплуатации многофункциональных высотных зданий и комплексов МГСН 4.19-2005, МГСН 1.04-2005 – принципиально новые нормативные документы, на данный момент находящиеся в стадии апробации для дальнейшего их совершенствования и увязки с разрабатываемыми федеральными техническими регламентами, а также их возможной гармонизации с Европейскими строительными кодами и перевода в рамки постоянных нормативов.
В настоящее время исполнительной властью города Москвы ведется активная работа в области применения новых технологий с использованием конструкций навесных фасадных систем (НФС) при высотном строительстве. В дальнейшем опыт Москвы можно использовать на федеральном уровне. Еще на стадии разработки проектной и рабочей документации создан комплекс мер, позволяющий контролировать и отбирать наиболее надежные решения применения НВФ на высотных зданиях.

Библиографический список
1. МГСН 4.19-2005 Временные нормы и правила проектирования многофункциональных высотных зданий и зданий-комплексов в городе Москве.
2. МГСН 1.04-2005 Временные нормы и правила проектирования планировки и застройки участков территории высотных зданий-комплексов, высотных градостроительных комплексов в городе Москве.
3. Положение «О проведении технической оценки рабочей документации проектов в части устройства фасадов».
4. «Обзор рынка систем утепления фасадов-2007» - http://www.anfas.biz/pub.html