Инновационные фасадные конструкции. Первые мировые рекорды России

Фасад – это самая важная часть здания, через него в помещения проникают необходимые для их функционирования свет и воздух, но при этом и все основные теплопотери здания зимой и теплопоступления летом также происходят через фасадные конструкции.

Для нас, архитекторов, фасады – это лицо наших зданий, это их кожа, с их помощью мы передаем идею и смысл нашей архитектуры. Любой фасад любого здания несет в себе некое зашифрованное информационное сообщение. Это может быть приглашение, сообщение о доступности и демократичности, или, наоборот, – об эксклюзивности и недоступности,  это может быть адресация к стилю и эпохе (к прошлому, настоящему или будущему). И даже самый убогий фасад информирует нас о бездарности архитектора, алчности подрядчика или скупости заказчика. В исторической архитектуре фасад всегда был несущей конструкцией, а архитекторы рассматривали фасад как пространство для орнамента и скульптурного декора.

Еще всего пару десятилетий тому назад наша нормативная база располагала едва ли десятком типов фасадных конструкций; в те времена фасадной инженерии, как профессии, фактически не существовало. Но за прошедшее время ситуация кардинально изменилась, на нашем рынке появились сотни новых материалов и систем, десятки видов фасадных конструкций, а фасадостроение по своей технологической сложности теперь мало отличается от авиастроения или автомобилестроения.

 

Фасады могут быть не только частью конструкции зданий и защищать их от неблагоприятных климатических явлений, фасады могут быть:

• энергоэффективными и энергосберегающими, сохраняющими энергию и препятствующими ее потерям
  
• могут интегрировать в себе воздушые механические инженерные системы в децентрализованых системах инженерного оборудования, ликвидируя техэтажи
  
• фасады и кровли (пятый фасад) могут быть суперлегкими и эластичными оболочками (текстиль, пневматические фасады и мембраны ETFE)
  
• информационными (медиафасады и медиаэкраны)
  
• кинетическими, мобильными и транформирующимися
  
• фасады могут не только сохранять или использовать энергию, но и производить ее, интегрируя в себе фотоэлементы, солнечные панели и даже ветрогенераторы, это часть концепции Zero Energy House (энергопассивный дом).

Фасады – это примерно 25% строительной сметы здания, то есть столько же, сколько все несущие конструкции с фундаментом, однако стареют и изнашиваются фасады в несколько раз быстрее чем конструктив, что делает их вдвое, а то и вчетверо дороже в эксплуатации. Поэтому грамотный фасадный инжиниринг и качественное производство и монтаж фасадов чрезвычайно важны в полном жизненном цикле здания, а инновации и энергоэффективность в фасадных решениях экономят миллиарды в бюджете и многие мегаватты в общей энергетической системе человечества.

 

До недавнего времени витражи сложных форм, включая двояковыпуклые и спиралевидные, строились из множества плоских стеклянных панелей (стеклопакетов), что делало внешний облик остекления достаточно «рваным» и пикселированным. В отдельных случаях при небольших радиусах стекло можно гнуть методом моллирования (при нагревании и на специально изготовленных формах), однако это очень дорогостоящее решение, которое не работает для больших радиусов. Инновационная технология «холодного изгиба» стеклопакетов позволяет создавать витражи двояковыпуклой кривизны при помощи абсолютно плоских стеклопакетов, что гораздо экономичнее в сравнении с моллированием. При сборке модульной панели плоский стеклопакет укладывается в проем уже согнутой по необходимой геометрии рамы, находящейся в горизонтальном положении, и под собственным весом деформируется, принимая форму рамы без какого-либо термического воздействия. Максимальная деформация одного угла стеклопакета из плоскости при этом не более 50 мм. Чтобы стекло при таком изгибе не разрушалось, оно должно быть закаленным либо термоупрочненным.

Впервые эта новая технология была масштабно применена в России в 2013-2014 годах в нашем проекте башни "Эволюция" на ее спиралеобразных витражах. Уникальный фасад "Эволюции" из холодногнутого остекления подчеркивает легкость и динамику струящейся наперекор силам гравитации формы. Двухсотметровая скульптура, сотканная из материалов, традиционно считающихся олицетворением хрупкости и неподатливости, символизирует идею эволюционной спирали, как итога эволюционного пути, силу человеческого разума и интеллекта, подчинившего себе энергию природы и законы физики. Оригинальная концепция фасада и инновационная технология его монтажа позволила достичь визуально цельной и непрерывно «текучей» поверхности двоякой кривизны. Непрерывная лента гнутого остекления с постоянным наклоном в углах башни (примерно 14 градусов к вертикали) реализует удивительную оптическую иллюзию, отражая окружающие панорамы Москвы перевернутыми под углом 90 градусов к горизонту, то есть вертикально, что также беспрецедентно для мировой архитектуры. Гонимые ветром облака плывут в отражающих фасадах башни вверх или вниз, оживляя и усиливая динамический эффект от восприятия спиралеобразной формы. Общая площадь фасадов башни «Эволюция» - 40 500 кв. м. Поэтажно фасад складывается из 108 отдельных фасадных блоков-параллелограммов высотой 4, 3 м и шириной 1, 5 м, 27 из которых имеют разные геометрические размеры двух разных типов, варьирующихся с изменением угла наклона от +14 до -14 градусов. Успешную реализацию этого уникального фасада обеспечило привлечение известной фасадной компании Josef Gartner (ФРГ) к проектированию и изготовлению витражей башни и остеклению атриумов и планарных козырьков. Однокамерные стеклопакеты из энергосберегающего стекла производства Guardian при панорамном остеклении этажей от пола до потолка обеспечивают энергоэффективность и показатели сопротивления теплопередаче аналогичные двухкамерному стеклопакету при гораздо меньшем весе. Сами стеклопакеты были изготовлены в Германии компанией BGT, обеспечившей в результате многочисленных испытаний многолетнюю гарантию на холодногнутые закаленные и термоупрочненные стекла. Использование стекла Guardian SunGuard HP Neutral позволило решить проблемы энергосбережения и солнцезащиты одновременно; примененные стеклопакеты обладают высоким коэффициентом пропускания видимого света, а следовательно, обеспечивают хорошую естественную освещенность помещения, но при этом стекло позволяет обеспечить отличную защиту от солнца, что крайне важно для зданий с большой площадью остекления. Напыление на его поверхности пропускает всего 36% солнечной тепловой энергии (обычное стекло пропускает около 80% солнечной радиации) и также позволяет на 35% снизить теплопотери зимой, значительно уменьшая нагрузки на отопление и кондиционирование, а значит, и совокупные затраты на эксплуатацию здания.

 

До середины 2017 года витраж "Эволюции" был самым большим по площади холодногнутым фасадом в мире, однако теперь этот рекорд побит в другом нашем проекте – в башне "Лахта-Центра" в Санкт-Петербурге. Строительство башни вступило в стадию завершения, фасад уже почти полностью смонтирован. Уникальность его еще и в том, что впервые в мире холодногнутый витраж применен в составе энергоэффективной интеллектуальной системы двухниточного остекления с промежуточной эксплуатируемой двусветной буферной зоной, естественно вентилируемой в теплое время года. Здание проходит сертификацию по стандарту LEED Gold. Размеры панелей холодногнутых стеклопакетов поистине впечатляют, достигая 11 м2 по площади. Проектировщики и фасадный подрядчик – те же компании, что работали на "Эволюции", но примененные формулы однокамерных стеклопакетов в составе системы позволили добиться еще более впечатляющих результатов в плане энергоэффективности фасадной конструкции.

 

В обоих случаях эти инновационные фасадные технологии впервые в мире применяются с таким размахом, и происходит это не где-нибудь, а в нашей стране.