Оконные конструкции при строительстве высоток
До недавнего времени небоскребы в нашем сознании ассоциировались с Токио, Нью-Йорком или Гонконгом, но уж никак не с российскими городами. Однако за последние годы многое изменилось. С начала 2000-х гг. высотки у нас стали расти как грибы после дождя. Пионером высотного строительства стала Москва, где появились жилые комплексы, такие как «Триумф-Палас», «Алые паруса», «Воробьевы Горы» и т.п. Одновременно воплощался амбициозный проект международного делового центра «Москва-Сити» с высотными офисными зданиями.
Сегодня жилые и офисные высотки в 40 — 50 этажей стали для Москвы хоть и неординарным, но вполне привычным явлением. А дома пониже, в 25 — 30 этажей, вызывают у населения крупных российских городов чисто утилитарные дискуссии о надежности лифтов и красоте видов из окон. Свои небоскребы, уже построенные или пока в виде проектов, есть в Санкт-Петербурге, Саратове, Грозном, Красноярске, Екатеринбурге, Казани.
Для архитекторов и проектировщиков строительство небоскреба — это целый комплекс сложнейших технических задач. Например, в одном здании может насчитываться до 30 взаимосвязанных инженерных систем. Одним из «камней преткновения» при строительстве высоток являются, как ни странно, оконные конструкции. К ним предъявляются особые требования по долговечности, прочностным и теплотехническим характеристикам, а также по безопасности. С помощью экспертов мы постараемся разобрать некоторые аспекты этой многогранной темы.
Теория и практика
Для начала стоит разобраться, какими нормативами регулируется проектирование высотных зданий и светопрозрачных конструкций в них. И здесь обнаруживается поразительный казус. Хотя возведение небоскребов в нашей стране ведется уже второе десятилетие, всероссийская нормативная база в области высотного строительства фактически отсутствует.
Во всяком случае пока не существует федеральных СНиПов для проектирования и строительства небоскребов. Чтобы как-то заполнить этот правовой вакуум, в 2005 году в Москве были приняты временные строительные нормы МГСН 4.19-2005 «Многофункциональные высотные здания и комплексы» для зданий выше 75 метров.
Также до сих пор не разработано и детальных требований к светопрозрачным конструкциям, адаптированных для высотного строительства. Проектировщикам и изготовителям окон для небоскребов предлагается пользоваться существующими «обычными» нормативами, такими как ГОСТ 23166-99 «Блоки оконные» и СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий». В этих документах определяются нормы воздухопроницаемости и термосопротивления окон и балконных дверей при различных климатических условиях.
Некоторые упоминания об окнах в МГСН 4.19-2005 все-таки имеются. В частности, окна в верхней части здания (выше 20 — 22 этажа) в целях безопасности рекомендуется выполнять с неоткрываемыми («глухими») створками. Также московскими нормами вводятся ограничения на площадь остекления фасадов высотных зданий. В жилой части площадь остекления должна составлять не более 18 процентов, в общественной части разрешается до 25 процентов. Допускается превышение этих величин, но не более чем на 50 процентов. В этом случае приведенное сопротивление теплопередаче оконных конструкций (уровень теплозащиты) должно быть не менее 0,56 м2*°С/Вт.
Это была, как говорится, сухая теория. Реальное же положение дел в российском высотном строительстве оказывается гораздо сложнее. Потенциальные покупатели квартир в небоскребах хотят иметь большие окна, желательно во всю стену, чтобы наслаждаться панорамой города. Кроме того, многие психологически не готовы к «глухим» окнам, к отсутствию возможности выйти на балкон и подышать свежим воздухом. Есть и более прагматичные нюансы. Неоткрывающиеся окна очень сложно очищать — для этого необходимо использовать услуги промышленных альпинистов либо специальные люльки. Так что девелоперы зачастую пренебрегают настоятельными рекомендациями устраивать на верхних этажах только «глухие» оконные конструкции в пользу более популярных решений.
Например, во всех корпусах жилого комплекса «Воробьевы Горы», высотой до 47 этажей, предусмотрено открывание окон на любом этаже для проветривания и мытья. В другой высотке — «Алые Паруса» — в ходе эксплуатации также не было выявлено никаких проблем с открывающимися окнами.
«Как показывает практика, на высотах до 100 метров (35 — 36 этажей) можно использовать обычные пластиковые окна с открывающимися створками, —комментирует Рафик Алекперов, технический директор компании PROPLEX, первого российского разработчика и производителя оконных ПВХ-систем по австрийским технологиям. — В более ветреных регионах и на более высоких этажах использование «глухого» структурного остекления является уже не рекомендацией, а настоятельной необходимостью».
Ветер, солнце и прочие неприятности…
Посмотрим, какие факторы, по мнению экспертов, должны учитываться при проектировании и монтаже окон для небоскребов.
«Один из важнейших критериев проектирования окон для высотных зданий — они должны выдерживать ветровые нагрузки, в том числе и с учетом пульсации ветра, — считает Максим Мариничев, генеральный директор краснодарской девелоперской компании «Геотэк», имеющей опыт проектирования и строительства таких высотных зданий, как пятизвездочный гостиничный комплекс Marriott (Краснодар), элитный жилой комплекс Royal Park (Сочи), и многих других интересных объектов. — В соответствии с расчетной ветровой нагрузкой должна определяться прочность всех компонентов оконного блока (рамы и створок), стеклопакета, а также анкерного крепления к несущей конструкции».
По словам эксперта, помимо архитектурных особенностей здания стоит учитывать место строительства, его ландшафт и климат. Воздействие ветра на высотное остекление существенно различается на открытых местах (побережьях морей, рек и озер, в пустынях и степях) и в местах закрытых (близ лесных массивов или в городах со зданиями выше 25 метров). Согласно составленной еще в советское время карте «Районирование по давлению ветра», территория нашей страны поделена на семь зон. Москва находится в почти безветренной первой зоне, Санкт-Петербург — во второй, Мурманск — в четвертой, а, например, Южно-Сахалинск — в седьмой.
К ряду обязательных требований для окон можно добавить и сейсмику. Анкерное крепление окон к несущим конструкциям должно соответствовать всем критериям сейсмостойкого проектирования в строительстве, чтобы не произошло разрушения окон.
По мнению Мартина Шаккума, в прошлом составе Госдумы занимавшего должность председателя Комитета по строительству и земельным отношениям, «в Московском регионе ветровые нагрузки для высотных зданий более существенны, чем землетрясение до четырех-пяти баллов». Действительно, высотное здание создает вокруг себя зону мощных турбулентных потоков воздуха. Это может приводить к возникновению вибраций и даже раскачиванию здания. Например, 63-этажный небоскреб «Тэхан Сэнмён» в Сеуле (Южная Корея) при скорости ветра 40 м/с отклоняется от вертикали на 60 см, а вершина Останкинской телебашни уже при вполне умеренной скорости ветра 5 — 7 м/с отклоняется примерно на метр!
Поскольку для большей части России характерны морозные зимы, для высотного остекления крайне важны теплосберегающие характеристики, которые зависят от термосопротивления рамы и створок, стеклопакета, а также от воздухопроницаемости уплотнений.
«Пластиковые окна со стальными армирующими вставками — это оптимальное сочетание прочности и энергоэффективности, — считает Ольга Аристова, директор самарской компании «Вот такие окна». — Для климатических условий Москвы, с учетом понижения среднегодовых температур на верхних этажах, лучше всего подойдут системы с монтажной шириной 70 мм и двухкамерным стеклопакетом. Они хорошо справляются с ветровыми нагрузками и значительно снижают теплопотери здания».
Энергосберегающие окна сокращают не только затраты на отопление в зимнее время, но и позволяют экономить на кондиционировании в летние жаркие месяцы. Как рассказывает Рафик Алекперов (PROPLEX), испытания, проведенные летом 2011 года, показали, что использование окна на основе ПВХ-профиля PROPLEX и двухкамерного стеклопакета StopSol Silverlight Privablue, в состав которого входило низко-эмиссионное стекло Planibel Top N, позволяет снизить затраты на кондиционирование помещения на 50 — 60 процентов.
Стеклянный вопрос
Особого внимания заслуживает светопрозрачная часть окон, применяемых в небоскребах. Стеклопакет должен соответствовать не только жестким требованиям по энергоэффективности, но и быть безопасным для тех, кто живет или работает в здании, а также прохожих.
«Любимые архитекторами и жильцами верхних этажей большие панорамные окна отлично смотрятся, хотя, разумеется, это очень недешевое решение, —говорит Юрий Ушков, директор по строительству архитектурно-проектной мастерской OmArtProject. — По соображениям безопасности в этом случае применяются особые виды стекла повышенной прочности — закаленное стекло, триплекс, а также их сочетания».
Например, это было реализовано в высотном комплексе «Федерация» на территории ММДЦ «Москва-Сити». Здесь использовался однокамерный стеклопакет, где наружное стекло, триплекс — толщиной 12 мм, а внутреннее, закаленное стекло — толщиной 8 мм.
Триплекс изготавливается из обычного (6 мм) и низкоэмиссионного (6 мм) стекла. Его задача — снизить теплопотери через стеклопакет, а главное — не допустить выпадения осколков. Разбитое стекло не осыпается вниз острыми осколками, а просто покрывается трещинами, «повисая» на пленке. Второе стекло, закаленное, в четыре-пять раз прочнее обычного листового стекла и выдерживает, например, удар тела спринтера со скоростью 18 км/ч. При повреждении оно рассыпается на травмобезопасные мелкие осколки без режущих кромок.
В районах с большим количеством солнечных дней в году необходимо предусмотреть защиту от чрезмерной инсоляции. Это могут быть полимерные тонирующие и светоотражающие покрытия, жалюзи и т.п. Если эти меры не соблюдены, то в летнее время затраты на кондиционирование помещений будут многократно возрастать. Кроме того, полимерные светозащитные пленки (такие как Magic Film или Smart Film) не только блокируют до 98 процентов ультрафиолетового излучения, но и дополнительно повышают устойчивость стеклопакета к ударным воздействиям.
В последние годы также входят в моду высокотехнологичные решения, например «умное стекло» с переменной прозрачностью. Благодаря тонкой жидкокристаллической пленке с помощью пульта дистанционного управления можно регулировать светопроницаемость окон — от полной прозрачности до непроницаемого матового экрана.
