Воронежского государственного архитектурно-строительного университета студент и наука

НЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ГРАЖДАНСКИХ ЗДАНИЙ
В статье рассмотрены существующие виды энергоэффективного стекла, описаны способы их производства со схемами, характеристики стекол и преимущества их применения.
Ключевые слова: энергоэффективное стекло, К-стекло, И-стекло.
Koratygina A.Yu.
THE ANALYSIS OF APPLICATION OF ENERGY EFFICIENT TRANSLUCENT DESIGNS AT DESIGN OF CIVIL BUILDINGS
In article existing types of energy efficient glass are considered, ways of production with schemes, ways of their production with schemes, characteristics of glasses and advantage of their application are described.
Key words: energy efficient glass, K- glass, I- glass.
Вопрос энергоэффективности в строительстве всегда был актуален. Уменьшить теплопотери ограждающих конструкций стремятся не только "частники", сегодня задача использования энергоэффективных материалов ставится на государственном уровне.

Постоянно ужесточаются требования энергоэффективности в жилищном строительстве.

Стомиллионный объем ветхого жилья, 11 миллионный объем аварийного, а также изношенные системы коммуникаций приводят к нерациональному использованию наших природных национальных богатств. В ближайшие 20-25 лет, по прогнозам аналитиков, будет сохраняться централизованная система электро- и теплоснабжения. Около 60-65% в системе теплоснабжения составит доля ТЭЦ. Остальная доля распределится на котельные и автономные системы отопления. С учетом предполагаемого роста цен на энергоносители, вопрос максимально эффективной работы теплосетей и значительного уменьшения теплопотерь перейдет в разряд стратегических.

 Коратыгина А.Ю., 2013

Некомфортные условия проживания во многих жилых домах, а также осуществление деятельности в торговом и производственном секторах экономики, приводят к необ

ходимости дополнительных инвестиционных вливаний на обеспечение комфорта в течение длительного периода времени. С учетом прогнозируемого роста тарифов на энергоносители вопрос становится особенно актуальным.

В настоящее время вопросам энергосбережения и рационального использования энергии уделяется повышенное внимание. Энергоресурсы дорожают, соответственно растут затраты на отопление зданий и сооружений. Одним из самых эффективных путей снижения теплопотерь является применение энергоэффективного остекления, теплосберегающие свойства которого во многом зависят от стекла, применяемого в стеклопакетах. Поэтому неудивительно, что все ведущие производители освоили выпуск энергоэффективного стекла. Осваивают производство таких стекол и у нас в России.

Энергоэффективное остекление можно разделить на три вида:

• теплосберегающее;

• солнцезащитное;

• комбинированное (солнцезащита + теплосбережение).

Стекло становится энергоэффективным (или низкоэмиссионным) за счет специального покрытия, благодаря которому солнечный свет проникает внутрь помещения, а аккумулированное внутри помещения тепло и тепловая энергия от нагревательных элементов отражается внутрь помещения.Для достижения требуемых свойств остекления применяются различные типы напылений, выполняемых в промышленных масштабах.

Самыми распространенными энергосберегающими стёклами, являются К-стекло и I-стекло. Эти стёкла отличаются друг от друга способом напыления оксида металлов, разной теплопроводностью и ценой.

К-стекло представляет собой стекло с низкоэмиссионным покрытием, нанесенным на одну поверхность стекла в течение его производства флоат-методом. Многоступенчатое металлизированное покрытие методом пиролиза наносится на поверхность стекла в момент, когда стекло все еще имеет очень высокую температуру (более 600 °С). Так как стекло представляет собой вещество, молекулы кристаллической решетки которого при такой температуре сильно удалены друг от друга, то происходит проникновение молекул металлизированного покрытия вглубь кристаллической решетки стекла. Покрытие как бы ламинируется слоем стекла, что делает его очень устойчивым, чрезвычайно механически прочным и постоянным. Такое покрытие принято называть «твердым».

Величина (Е) излучательной способности k-стекла обычно имеет значение около 0,2. К-стекло получило распространение благодаря своему нейтральному цвету, простоте обработки и исключительным теплоизолирующим характеристикам. К-стекло может быть ламинировано и закалено. К-стекло (Low-Е) применяется там, где требуется оптимизировать энергозатраты. К-стекло обычно входит в состав стеклопакетов в качестве стекла «на помещение», а низкоэмиссионное покрытие k-стекла обращено в межстекольное пространство. Таким образом, преимущества К-стекла очевидны: k-стекло (Low-Е) улучшает теплоизоляцию, существенно сокращает потери тепла, снижает затраты на отопление, на порядок уменьшает вероятность конденсации влаги на поверхностях стекла, предусматривает возможность остекления вместе с солнцезащитным стеклом. К-стекло обладает высокой светопроницаемостью и визуально практически ничем не отличается от обычного прозрачного стекла. К-стекло имеет прозрачное покрытие (Low-Е) нейтрального цвета и его влияние на светопроницаемость и отражение едва заметно. Еще раз следует отметить, что k-стекло предназначено для сокращения потерь тепла, и в особенности через площади оконного остекления. Покрытие k-стекла пропускает солнечную энергию в коротковолновом диапазоне в помещение, но не пропускает тепловое излучение в длинноволновом диапазоне, например, от приборов и систем отопления. Низкоэмиссионное покрытие К-стекла не помутнеет, не облетит и не разрушится с течением времени. К основным техническим характеристикам такого стекла можно отнести: хорошие теплоизолирующие свойства, отличную способность пропускания солнечной тепловой энергии, простоту в обработке, отсутствие необходимости очистки края листа от покрытия при монтировании в стеклопакет, неограниченный срок хранения. К-стекло также может эксплуатироваться в оконных системах с одинарным остеклением.



Рис.1 Пиролитический процесс («твердые» покрытия)
1 этап эволюции покрытий
K — стекло

И-стекло - это высококачественное стекло с низкоэмиссионным покрытием, нанесенным на одну поверхность стекла в условиях вакуума методом катодного распыления в магнитном поле металлосодержащих соединений, обладающих заданными избирательными свойствами. На флоат-стекло наносится слой серебра, а в качестве вторичного покрытия - оксид титана. Данные пленки, нанесенные на стекло, носят название «мягких покрытий».

Низкоэмиссионное Double Low-Е покрытие и-стекла толщиной в несколько десятков нанометров прозрачно, обладает великолепной светопропускающей способностью и еще более низким (Е=0,04) коэффициентом излучательной способности в сравнении с К-стеклом. Применение стеклопакетов с I-стеклом в составе позволяет не только добиться снижения энергозатрат, но и заметно повысить комфорт в помещении. За время отопительного сезона энергосберегающий эффект от оконной конструкции средних размеров, остекленной стеклопакетами с I-стеклом в составе эквивалентен сжиганию жидкого топлива (мазут, солярка) общей массой до 300кг. Недостатком I-стекла в сравнении с К-стеклом является его пониженная абразивная стойкость, что представляет определенные затруднения при транспортировке. Однако, с учетом того, что энергосберегающее покрытие и-стекла всегда располагают внутрь стеклопакета, данный недостаток не сказывается на эксплуатационных характеристиках i-стекла.

Существенным недостатком И-стекла является низкая химическая устойчивость покрытия. Это объясняется тем, что для реализации явления интерференции (с целью получения прозрачного покрытия) пленки (в данном случае серебро и оксид титана) наносят строго определенной толщины, в результате чего они имеют неплотную структуру и «прозрачны» для атмосферной влаги и воздуха, которые окисляют серебро.

Покрытие теряет свои эмиссионные свойства. Отсюда и особые требования к И-стеклу – хранение в герметичной упаковке и ограниченный срок монтажных работ в открытой среде (обычно не более трех месяцев с даты отгрузки от завода-изготовителя). Вместе с тем в среде инертного газа материал покрытия на И-стекле защищен от окисли

тельного воздействия кислорода воздуха и работоспособен вплоть до разгерметизации стеклопакета. И–стекла требуют осторожности в обработке, в частности, они не могут подвергаться закаливанию, что препятствует их использованию на объектах с повышенными требованиями к безопасности сверхпрозрачных конструкций. И-стекла имеют несколько лучшую энергоэффективность и меньшую стоимость, по сравнению с К-стеклами.



Рис.2 Магнетронный процесс («мягкие» покрытия)
2 этап эволюции
И — стекло

Теплопроводность остекления может быть дополнительно снижена путем использования инертных газов (аргон, криптон) для заполнения стеклопакетов. Например, если теплопроводность стеклопакета с воздухом в пространстве между стёклами принята за единицу, то теплопроводность наполненного аргоном стеклопакета составит 0,68, а наполненного криптоном – 0,36. Аргон снижает значение коэффициента теплопроводности на 0,3-0,4 Вт/м2К.

К основным преимуществам применения энергосберегающих стеклопакетов можно отнести следующие:

- теплоизолирующая способность стеклопакета с энергосберегающим стеклом значительно выше по сравнению с обычным двухкамерным стеклопакетом;

- масса стеклопакета с энергосберегающим стеклом ниже массы обычного двухкамерного стеклопакета на 10 кг (на каждый кв. м стеклопакета), что значительно снижает нагрузку на фурнитуру створок окна и увеличивает срок ее эксплуатации;

- температура на поверхности стеклопакета с энергосберегающим стеклом выше, чем на поверхности обычного стекла, что уменьшает вероятность выпадения конденсата на стекле;

- энергосберегающее стекло препятствует выгоранию обивки и предметов интерьера. При этом прозрачность низкоэмиссионого стекла сравнима с прозрачностью обычного стекла.

- однокамерный стеклопакет с низкоэмиссионным имеет даже большее светопропускание, чем двухкамерный с обычными стеклами;

- при массовом производстве цена однокамерного стеклопакета с энергосберегающим стеклом в составе практически не отличается от цены двухкамерного с обычными стеклами.

При общей тенденции к увеличению площади остекления фасадов современных зданий и сооружений, вопросы энергоэффективности становятся ключевыми.

Энергоэффективное остекление представляет собой техническое решение, позволяющее грамотно регулировать энергетические потоки внутри зданий.

Библиографический список

1. 
   «Проектирование современных оконных систем гражданских зданий»: Учебное пособие. И. В. Борискина, А. А. Плотников, А. В. Захаров. — М.: Издательство АСВ, 2003 г.
   
2. 
   И. В. Борискина, Н. В. Шведов, А. А. Плотников. «Современные светопрозрачные конструкции гражданских зданий».: Справочник проектировщика. — Санкт-Петербург: НИУПЦ «Межрегиональный институт окна», 2005 г.
   
3. 
   «Рекомендации по установке энергоэффективных окон в наружных стенах вновь строящихся и реконструируемых зданий». Моском-архитектура, 09. 03. 2004.
   
4. 
   Журнал «Светопрозрачные конструкции».
   

Bibliography

1. 
   "Design of modern window systems of civil buildings": Manual. I.V. Boriskina, A.A.Plotnikov, A.V. Zaharov. — M: ASV publishing house, 2003.
   
2. 
   I.V. Boriskina, N.V.Shvedov, A.A.Plotnikov. "Modern translucent designs of civil buildings". : Directory of the designer. — St. Petersburg: NIUPTs "Interregional institute of a window", 2005.
   
3. 
   "Recommendations about installation of energy efficient windows in external walls of again under construction and reconstructed buildings". Moscow City Architecture Committee, 09. 03 . 2004 .
   
4. 
   Magazine «Translucent designs».
   

Научный руководитель: к.т.н., доц. Э.Е. Семенова

УДК 728.1:69.003

Воронежский государственный архитектурно-строительный университет Канд. техн. наук, ст. преподаватель кафедры проектирования зданий и сооружений Д.В. Щекалев; Магистрант кафедры проектирования зданий и сооружений Е.Д. Косматых Россия, г. Воронеж, тел. 8 950 779 07 61

Voronezh State University of Architecture and Civil Engineering Cand. Tech. Sci., senior lecturer of the designing of buildings and constructions faculty D.V. Schekalev; Graduate of the designing of buildings and constructions faculty E.D. Kosmatykh Russia, Voronezh, tel. 8 950 779 07 61

Косматых Е.Д.
ВЛИЯНИЕ ОБЪЕМНО-ПЛАНИРОВОЧНОГО РЕШЕНИЯ ЗДАНИЯ НА УРОВЕНЬ ЭКОНОМИЧЕСКИХ ЗАТРАТ
Влияние объемно-планировочных и конструктивных решений здания на экономические затраты. Группы технико-экономических показателей для сопоставления и оценки разных объемно-планировочных решений.
Ключевые слова: индивидуальные проектные решения, эффективные объемно-планировочные и конструктивные решения, технико-экономические показатели.
Kosmatykh E.D.
The effect of space-planning decisions BUILDINGS ON THE LEVEL OF ECONOMIC COST
Effect of space-planning and design decisions on the economic costs of the building. Group of technical and economic parameters for comparison and evaluation of different space-planning decisions.
Keywords: individual project solutions, efficient space-planning and the constructive solutions, technical and economic indicators.
Строительство – одна из основных отраслей народного хозяйства страны, обеспечивающее создание новых, расширение и реконструкцию действующих основных фондов.

Капитальному строительству принадлежит важнейшая роль в развитии всех отраслей производства, повышение производительности общественного труда, подъема материального благосостояния и культурного уровня жизни народа.

Архитектура общественных зданий претерпела в последние годы существенные изменения. В проектировании общественных зданий широко используется системный подход, охватывающий градостроительные, архитектурно-художественные и функционально-планировочные, технические и экономические аспекты проектных решений. В основе ар

хитектурно-планировочного решения лежат функциональное назначение зданий, их техническое оснащение и экономическое объемно-планировочное решение.

Сокращение затрат в архитектуре и строительстве осуществляется рациональными объемно-планировочными решениями зданий, правильным выбором строительных и отделочных материалов, облегчением конструкций, усовершенствованием методов строительства.

Кроме рациональной планировки помещений, соответствующим тем или иным функциональным процессам удобство всех зданий обеспечивается правильным распределением лестниц, лифтов, размещением оборудования и инженерных устройств (санитар

ные приборы, отопление, вентиляция). Таким образом, форма здания во многом определяется функциональной закономерностью, но вместе с тем она строится по законам красоты.

Несмотря на использование в проектах новых сооружений более дорогих материалов и конструкций, обладающих более высокими конструктивными характеристиками по массе, надежности и другим показателям по сравнению с заменяемыми, научно-исследовательскими и проектными организациями создаются более эффективные объемно-планировочные решения. Уменьшение объема строительно-монтажных работ, в том числе на единицу производственной мощности объектов, приводит к изменению технологической структуры капитальных вложений при увеличении доли технологического оборудования. Так как в условиях научно-технической революции происходит быстрое моральное старение активной части основных фондов, применение в проектах более экономичных решений строительной части сооружений позволяет меньше расходовать средств на строительство и реконструкцию зданий. 

Анализ особенностей объемно-планировочных и конструктивных решений современных общественных зданий показывает, что подавляющая часть строений однотипного назначения представляет собой индивидуальные проектные решения. Более того, строительство новых сооружений в настоящее время почти не осуществляется по типовым проектам. Поэтому поиски каких-либо обобщающих проектных решений для комплекса зданий и сооружений практически невозможны. Таким образом, оценка и выбор наиболее эффективного объемно-планировочного решения производится путем сравнительного анализа технико-экономических показателей нескольких проектных решений здания.

Варианты объемно-планировочных решений должны быть сопоставимы между собой по функциональному назначению, по составу помещений и должны быть запроектированы в соответствии с действующими нормами строительного проектирования для одного и того же климатического района. Инженерно-геологические условия площадки (рельеф, грунты и т. п.) должны быть также одинаковы.

При выявлении эффективности того или иного объемно-планировочного решений конструктивные элементы зданий, не зависящие от особенностей данного объемно-планировочного решения (например, материалы стен, полов и перегородок) должны приниматься одинаковыми.

При сравнении объемно-планировочных решений, при которых меняются основные несущие конструкции зданий, предварительно должно быть проведено экономическое сравнение конструкций и для каждого объемно-планировочного решения должны быть найдены наиболее экономичные основные конструкции.

Целесообразность и экономическая эффективность выбранного объемно-планировочного и конструктивного решения здания должна быть подтверждена рядом технико-экономических показателей, относящихся к основной расчетной единице. Для получения сопоставимых результатов установлена единая методика определения показателей, оценка выбранного решения производится на основании анализа показателей, разделяющихся на несколько групп:

1. 
   Показатели стоимости строительства (в рублях), отнесенной к 1 м² здания или к 1 м² рабочей или жилой площади здания; кроме того для жилых домов определяется стоимость, отнесенная к 1 м² полезной площади и к 1 квартире (в среднем).
   
2. 
   Объемно-планировочные показатели. Для жилых домов квартирного типа в состав этих показателей входит так называемый «объемный коэффициент» (отношение кубатуры здания к 1 м2 жилой площади), и «показатель использования полезной площади» (отношение общего числа квадратных метров жилой площади к полезной площади во всем доме и поквартирно).
   

Для общественных зданий показатели состоят из общего строительного объема здания, отнесенного к основной расчетной единице. Например, для зданий учебных учреждений – к 1 ученическому месту, для зданий детских учреждений – к 1 месту для ребенка, для зрелищных учреждений – к 1 месту для зрителя, для магазинов – к 1 месту для продавца, для гостиниц – к 1 номеру и т. п. Кроме того, приводятся показатели отношения объема здания к 1 м2 «рабочей» площади и отношения «рабочей» площади к «полезной». Рабочей площадью называется при этом сумма площадей всех помещений, соответствующих функциональному назначению здания.

3. 
   Показатели затрат труда и расхода основных материалов на 1 м2 жилой площади для домов квартирного типа и на 1 м3 здания общежитий, гостиниц и общественных зданий.
   
4. 
   Показатели, характеризующие степень унификации сборных элементов здания, иначе говоря, – общее число крупноразмерных элементов заводского изготовления и число их типоразмеров и марок, которые применены в данном объекте.
   
5. 
   Дополнительную группу составляют показатели, учитывающие годовые эксплуатационные затраты.
   

 

Библиографический список

1. 
   Журнал «Энергосбережение» 2003 год № 4 – Объемно-планировочные решения при формировании новых типов энергоэффективных жилых зданий.
   
2. 
   СН 509-78 «Инструкция по определению экономической эффективности использования в строительстве новой техники, изобретений и рационализаторских предложений».
   
3. 
   Башкатов В.С., Башкатов В.В. Справочник УПБС-2001. «Методические рекомендации по определению стоимости строительства зданий и сооружений на основе данных о стоимости строительства объектов-аналогов».
   
4. 
   Электронный адрес: http://ogurcova-online.com
   
5. 
   Электронный адрес: http://stroyproizvodstvo.ru
   
6. 
   Электронный адрес: http://www.domremstroy.ru
   

Bibliography

1. 
   The magazine «Energy» 2003 № 4 - Space-planning decisions in the formation of new types of energy-efficient residential buildings.
   
2. 
   CH 509-78 «Instructions for identifying cost-effective use in the construction of a new technology, inventions and rationalization proposals tions».
   
3. 
   3. Bashkatov V.S., Bashkatov V.V. Reference UPBS-2001. «Teaching of recommendation to determine the cost of construction of buildings and structures on the basis of the value of construction-analogues».
   
4. 
   Email: http://ogurcova-online.com
   
5. 
   Email: http://stroyproizvodstvo.ru
   
6. 
   Email: http://www.domremstroy.ru
   

Научный руководитель: к.т.н., ст.пр. Д.В. Щекалев

УДК 728.1:69.059.38

Воронежский государственный архитектурно-строительный университет Канд. техн. наук, доцент кафедры проектирования зданий и сооружений Э.Е. Семенова; Магистр кафедры проектирования зданий и сооружений П.Н. Котов Россия, г. Воронеж, тел. 8 919 187 64 99

Voronezh State University of Architecture and Civil Engineering Cand. Tech. Sci., associate prof. of the designing of buildings and constructions faculty E.E. Semenova; Master of the designing of buildings and constructions faculty P.N. Kotov Russia, Voronezh, tel. 8 919 187 64 99

Котов П.Н.