Фото: ift Rosenheim. Пример дизайна образцового школьного окна

Ежегодно 1 сентября портал tybet.ru проводит День знаний о школьных окнах. Традиционно мы представляем интересные практики и рекомендации по остеклению учебных заведений. В этот раз речь пойдёт о проектировании школьных окон перед лицом новых вызовов.

Пандемия, которая затронула все сферы жизни, не обошла стороной и этот сегмент. И многие игроки оконной отрасли задумались о лучших решениях, которые бы создавали благоприятные условия для здоровья и учёбы детей. К этой теме вплотную подошли в Институте оконных технологий ift Rosenheim, что отражено в руководстве ift FE-16/2 «Рекомендации по использованию окон в школьных зданиях».

Правильная вентиляция в школах – не только во времена пандемии

«Во время пандемии коронавируса политики и администрация учебных заведений «заново открыли» важность оконной вентиляции для минимизации риска заражения. Институт оконных технологий уже более 50 лет использует научные методы для исследования технических аспектов оконных, фасадных и дверных технологий. Вентиляция, дневной свет, пассивное использование солнечной энергии, а также безопасность и удобство эксплуатации СПК были в центре внимания исследований и испытаний ift Rosenheim с самого начала деятельности. Достаточный приток свежего воздуха в классные комнаты необходим для хорошего самочувствия и умственной работоспособности не только во время пандемии. Слишком недальновидно сосредотачиваться чисто на фильтрации вирусов через системы вентиляции. В руководстве ift FE-16/2 «Einsatzempfehlungen für Fenster in Schulbauten» также объясняется, как можно уменьшить вредную для здоровья концентрацию CO2 и как выглядит оптимальное школьное окно», – рассказал эксперт ift Rosenheim.

Пандемия коронавируса поставила ребром вопрос о правильной вентиляции. Это хорошо, потому что свежий воздух способствует здоровью и продуктивности. Однако рекомендации по проветриванию помещений через каждые 20 минут не всегда работают. Для достижения правильного воздухообмена должны учитываться такие факторы, как размер помещения, открываемая площадь окна, тип открывания, заполняемость комнаты или наружная температура. Поэтому важно разработать более точные спецификации для оптимальной оконной вентиляции в классных комнатах. Исследования ift Rosenheim показывают, какие технические и физиологические взаимосвязи необходимо проверять. Помимо вентиляции, важное значение имеет планирование необходимых мероприятий по техническому обслуживанию и ремонту для обеспечения устойчивой вентиляции окон в школах и общественных зданиях.

К сожалению, можно констатировать, что в последние 20–30 лет окна все чаще проектировались с учетом архитектурных или стоимостных аспектов, а не технических и функциональных. Вот почему вентиляция часто затрудняется из-за неподходящих оконных систем. Во многих классных комнатах часто бывает только несколько открывающихся окон, что затрудняет перекрестную вентиляцию. Ленты окон с одной поворотно-откидной створкой (которая, как правило, открывается во время перерыва только в районе учительского стола), и несколько откидных фрамуг в классе довольно распространены, но недостаточны для хорошего качества воздуха в помещении.

Фото: ift Rosenheim. Вентиляция в классе влияет на здоровье и учебный процесс

По определению, окна обеспечивают здоровый дневной свет, свежий воздух и вид на улицу, создавая хорошую учебную среду. Однако из-за некорректного остекления условия работы в школах могут быть тяжелыми не только для людей, неблагоприятный микроклимат может быстро привести к серьёзному повреждению ограждающей конструкции здания и даже закрытию класса на капитальный ремонт. Поэтому профессиональное планирование и тендеры, которые руководствуются не только самой низкой ценой, необходимы, чтобы избежать вреда и обеспечить безопасность и здоровье детей, что особенно важно во время эпидемии коронавируса.

Рекомендуем прочесть: Замена окон в школе – поучительный опыт европейского рынка

Доступ дневного света, защита от перегрева и бликов

Медицинские исследования показывают, что достаточное количество естественного дневного света положительно влияет на здоровье, поскольку активируются «гормоны хорошего настроения», такие как сератонин и норэпинефрин, укрепляется иммунная система, повышается эффективность обучения и способности усваивать новые знания. Соответственно, конструкции окон, предназначенных для установки в школах, должны учитывать поступление дневного света и свежего воздуха, хорошую защиту от солнечных лучей и бликов, а также высокие механические нагрузки при эксплуатации.

Таким образом, основой хорошего проектирования школьных окон являются:

• • остекление нейтрального цвета со светопропусканием от 65% до 75%;

• • «нормальное» разделение окон на секции (соотношение ширина: высота – примерно 1:2);

• • площадь окон должна составлять около 20% площади помещения;

• • высота окна должна достигать от 1,5 м до 2 м, высота стены под окном примерно 0,90 м;

• • верхний край окна должен находиться как можно ближе к потолку;

• • отсутствие разделения стеклянного заполнения декоративными раскладками;

• • иметь как можно меньше искусственных факторов затенения из-за большей толщины/ширины оконных рам или большого количества растений, размещенных на подоконниках;

• • контроль проникновения солнечного света – обеспечение доступа дневного света и одновременно защита от бликов и перегрева (предотвращение образования «парникового эффекта»).

Идеальным решением будут школьные окна с высокими узкими створками, которые пропускают много дневного света, а автоматически управляемые рольставни/жалюзи обеспечивают защиту от бликов и перегрева (из-за чрезмерного поступления тепла от солнца летом). Автоматически перемещаемые откидные створки предотвращают перегрев помещения днем и обеспечивают охлаждение ночью.

Вентиляция, выбросы CO2 и гигиена

Достаточный приток свежего воздуха необходим для поддержания умственной работоспособности, хорошего самочувствия и здоровья учащихся и педагогов. Для обеспечения хорошего качества воздуха в помещении рекомендуется средняя концентрация CO2 на уровне 1000 ppm (ppm = количество частиц на миллион). Без надлежащей вентиляции содержание углекислого газа быстро возрастает до неприемлемого уровня – 2000 ppm всего лишь за одно занятие. Поэтому ограничение содержания CO2 в помещении является ключевым требованием для школьных помещений.

Фото: ift Rosenheim. Изменение концентрации CO2 в классах с разным количеством учеников

Поскольку подавляющее большинство школ не имеют прогрессивных систем вентиляции, и их сложно модернизировать с точки зрения времени и денег, вентиляция через окна – самый простой и часто единственный способ получить достаточно чистого воздуха с низким содержанием вирусов. Сосредоточение внимания только на фильтрации вирусов слишком недальновидно, потому что она не снижает концентрацию не менее вредного для здоровья CO2.

Расчеты моделирования, выполненные ift Rosenheim для типичной классной комнаты, показывают, что оконная вентиляция эффективна лишь при наличии достаточного количества окон, которые можно открыть, чтобы регулировать концентрацию CO2. Только одной оконной вентиляции может быть достаточно при условии достаточно большой открываемой площади окна и меньшем размере класса.

Эксперты пришли к выводам, что идеально будет сочетание постоянной вентиляции через откинутые створки и усиленного сквозного проветривания с открытыми окнами во время перерывов. Если окна только откинуты, воздухообмен слишком низкий. Для этих целей наилучшим образом подходят конструкции, открывающиеся независимо внизу и вверху. Школьные окна, которые можно открывать как в нижней, так и в верхней части, также хороши тем, что они используют «эффект дымохода», когда теплый воздух поднимается вверх.

Рекомендуем прочесть: Вытяжная система для окон WindowBooster – экономичное решение проблемы вентиляции в школах

Энергоэффективность и изменение климатических условий

Высокие тепловые нагрузки внутри помещений из-за присутствия в классных комнатах большого числа людей, которые выделяют тепло, обеспечивают меньшее потребление тепловой энергии. Решающими факторами при выборе остекления школ являются снижение потерь тепла за счет вентиляции зимой и предотвращение перегрева летом. Соответственно, необходимая вентиляция школьных зданий в идеале должна осуществляться в соответствии с потребностями, чтобы тепловая энергия, необходимая для повторного нагрева воздуха, оставалась низкой, а затраты на электроэнергию и выбросы в атмосферу CO2 уменьшались.

Поэтому при возникновении необходимости в проветривании следует проводить вентиляцию через окна: в идеале – в зависимости от содержания углекислого газа в воздухе. Это можно сделать просто с помощью датчика CO2 со световым сигналом-светофором и ручным открыванием окон или «моторизованного» окна (с приводом) в сочетании с системой управления, которая автоматически открывает окна в зависимости от концентрации углекислого газа. Датчики являются хорошим решением с многих сторон, потому что концентрация CO2 также является лучшим индикатором загрязнения воздуха аэрозолями, мелкой пылью и вирусными частицами (включая коронавирус, как показали научные исследования вирусов гриппа).

Фото: ift Rosenheim. Моделирование притока свежего воздуха в классе с открытыми и откинутыми створками

Но даже без детектора CO2 необходимый воздухообмен можно определить более дифференцированным образом и в зависимости от потребностей, т.е. нужно ли открывать окна через 15, 20 или 45 минут. Для этого могут быть приняты во внимание важные влияющие переменные, такие как: кубатура помещения, площадь открываемого окна, тип открывания, количество людей в помещении и разница температур между внутренним и наружным воздухом.

Тем не менее, с помощью только принудительной вентиляции в переходные месяцы и зимой невозможно избежать отклонений от норм теплового комфорта. В зимний период – высок риск простуды, а в летние и тёплые весенние и осенние месяцы воздухообмен затрудняется, поскольку отсутствует необходимая разница температур, а теплый воздух снаружи дополнительно нагревает помещение, так что люди чувствуют себя неуютно в условиях, приближенных к парниковым. Вдобавок, внешний шум может мешать разборчивости речи при открытых окнах.

Хорошие условия обучения и высокая энергоэффективность могут быть достигнуты благодаря автоматическому управлению окон, защите от ослепления и перегреву из-за чрезмерного солнечного излучения летом в сочетании с децентрализованными гибридными системами вентиляции. Это предотвращает нагрев помещений в полуденные часы и позволяет охлаждать в ночное время, что снижает частоту использования дорогостоящих и энергоемких систем кондиционирования воздуха.

Планирование остекления школ должно быть комплексным

Требования к школьным окнам можно найти в стандартах, специальных строительных правилах, общих правовых нормах, инструкциях по условиям на рабочем месте и в Законе о защите от несчастных случаев (Gesetzlichen Unfallversicherung GUV). В соответствии с ними, окна в школах должны обеспечивать возможность вентиляции, оптимального поступления дневного света, включая защиту от бликов и перегрева, шумозащиту и устойчивость к высоким механическим нагрузкам во время использования. Поэтому для фурнитуры, оконных рам и остекления определяются самые высокие классы механических напряжений, особенно для конструкций, устанавливаемых в классных комнатах.

Фото: ift Rosenheim. Контрольные списки и практические советы по планированию и рекламе подходящих школьных окон

При проектировании окон и проведении тендеров помогут следующие правила:

• • лаконичный дизайн элементов (фурнитура, профили и т. д.) с соответствующей механической прочностью и длительной функциональностью;

• • ограничение максимальных размеров оконных створок с целью уменьшения механических нагрузок;

• • защита от неправильного срабатывания (например, ограничитель открывания створки);

• • соответствующие типы открывающихся окон с простым управлением;

• • эффективная вентиляция за счет откидных створок на верхнем или нижнем уровне;

• • для повышения безопасности использование многослойного стекла в стеклопакетах и систем фурнитуры с защитой от выпадения;

• • простота обслуживания, приемлемая даже для детей.

Резюмируя выше сказанное, планирование остекления в новых школах и при ремонте существующих зданий должно быть комплексным и взвешенным. Руководство ift-Richtlinie FE-16/2 «Einsatzempfehlungen für Fenster in Schulbauten» предлагает существенную помощь в планировании и изготовлении окон. В бесплатном руководстве описаны принципы проектирования, улучшения микроклимата в помещении, функции и типы открывания, а также критерии для тендеров. Сюда также входят такие аспекты, как механическое воздействие, безопасность использования, доступность, шумозащита, дневное освещение, защита от бликов и практические советы по техническому обслуживанию и уходу. Документ можно найти здесь.

Институт Ift Rosenheim в настоящее время разрабатывает руководство с пояснениями, схемами и вспомогательными средствами для расчетов, а также концепцию дальнейшего обучения, чтобы помочь проектировщикам, архитекторам и специалистам по окнам при планировании вентиляции.

Рекомендуем прочесть: Эксперты Премии WinAwards Russia советуют, какие окна нужны российским школам 21 века

Подготовлено пресс-центром tybet.ru/WinAwards по материалам Ift Rosenheim.

Размещение и использование (полностью или частично) данного материала допускается только при наличии активной гиперссылки на tybet.ru