"Зимний сад” на веранде

Особое внимание следует уделить планировке веранды, чтобы застекленная конструкция была изнутри так же хороша, как и снаружи. Принципиально можно выделить три сферы применения веранды: зона отдыха, “зимний сад", место общения. Использование веранды в качестве "зимнего сада" — это не дань моде, а создание дополнительной возможности отдохнуть. С одной стороны, популярность "зимних садов” отражает общую тенденцию увеличения роли архитектуры из стекла. С другой стороны, "зимний сад” обеспечит более высокую степень комфорта жилья и улучшение уровня жизни. Для жителей стран с продолжительным зимним периодом "зимний сад'* удлиняет на несколько месяцев теплый сезон. Кроме того, выполняя роль буферного пространства между внутренними помещениями дома и окружающей средой, "зимний сад” служит уникальной системой так называемого "пассивного солнечного отопления здания". И наконец, использование "зимнего сада" для выращивания растений позволяет приблизить жилое пространство к природе.

Безусловно, "зимний сад" — это место, где всегда хочется расслабиться и отдохнуть. "Зимний сад" можно сравнить с вечным солнечным праздником, во время которого круглый год можно быть баловнем солнца и света, наслаждаться великолепием и ароматом цветущих растений, ощущать комфорт, восхищаться окружающей свежей красотой. Поэтому в "зимнем саду" должно быть размещено, по крайней мере, несколько кресел или стульев и стол. В то же время зеленые насаждения могут покрыться во всем своем великолепии, если им будет предоставлено достаточно пространства. Очень часто выход из дома в сад ведет через "зеленую комнату”, в связи с чем необходимо обеспечить свободный проход. Все эти соображения следует учитывать при определении размеров будущего "зимнего сада" и расположения дверных и оконных проемов.

Площадь "зимнего сада” как отдельно стоящей постройки, отделенной от основного корпуса, должна составлять не меньше 15 м². Если предполагается поставить здесь несколько кресел (чтобы иметь возможность приглашать гостей) или кушетку, то целесообразно увеличить площадь до 20 м². Размеры “зимнего сада" в большой степени оказывают влияние на выбор планировочных и объемно-пространственных решений. Исходя из этого, условно "зимние сады" можно разделить на три группы: большие (площадью 50-70 м²), средние (30-50 м²) и малые (15-30 м²). "Зимний сад" в составе веранды может решать сразу две задачи. Первая и, несомненно, доминирующая задача — это расширение жилого пространства. В этом аспекте зимний сад может служить продолжением гостиной или столовой. При этом должна быть обеспечена его удобная функциональная связь с соответствующими помещениями дома. Однако в "зимнем саду" могут располагаться и другие помещения, например, кабинет или каминная, студия художника и т.п.

Если же владелец любит разводить растения, то "зеленому другу” следует предоставить больше пространства. Не стоит слишком экономить на площади, если "зимний сад” углублен в дом и в него можно выйти из нескольких комнат. Все проходы занимают очень много места, поэтому важно выделить "непроходные" зоны, где могли бы без помех играть дети или можно было бы с удовольствием почитать. Наиболее удачны конструкции, когда "зимний сад" открыто переходит в жилой дом. При таком решении место отдыха может быть оборудовано в примыкающей к саду веранде, которая воспримет его светлое настроение.

Каркас "зимнего сада" должен быть достаточно прочным, чтобы стабильно выдерживать вес тяжелого остекления и снеговую нагрузку. К тому же он должен обладать высокими теплоизоляционными качествами и быть простым в обслуживании. Чтобы гарантировать устойчивость постройки "зимнего сада", нужно выбрать статически определенную конструкцию. Это не означает, что можно расставить по кругу двери и окна и накрыть их крышей. Согласно нормам эти элементы вообще не должны нести статической нагрузки. Большой устойчивостью обладает стоечно-ригельная конструкция. Опорная ферма принимает на себя собственный вес, вес снега, а также временные нагрузки (стекло не учитывается). Одновременно опорная ферма должна сохранять необходимую жесткость при механических нагрузках, например, при ветре. Чтобы под воздействием таких нагрузок внутри конструкции не возникало напряжения, которое может привести к поломке стекла, конструкция имеет небольшой деформационный допуск. Усилие между примыкающей стеной и подошвой основания направлено вертикально через все стропила и стойки, в то время как горизонтальные ригели выполняют задачу сцепления всей конструкции.

При большой площади фрагментов из стекла используется рамная несущая конструкция, работающая с меньшим количеством стоек. Здесь несущая конструкция также принимает на себя собственный вес, вес снега и временные нагрузки, но для сохранения жесткости нуждается в дополнительных элементах. Так как стекла не могут создавать жесткости, нужны дополнительные рамные элементы, как, например, раздвижные двери или оконные рамы.

Несущие профили не только придают форму застекленной конструкции и расставляют цветовые акценты, главная их функция заключается в том, чтобы обеспечить прочность каркаса и не допустить утечки тепла в натопленном уютном "зимнем саду”. В техническом отношении существует достаточно большой выбор материалов и профильных систем, немало и фирм, торгующих ими. Так что у иного застройщика голова может пойти кругом. Однако индивидуальные пожелания и требования вносят ясность в этот вопрос и позволяют дифференцировать существующие технические средства. Мерилом качественной оценки описываемых ниже конструкций могут стать только собственные запросы владельца. При сопоставлении следует помнить, что выбор должен быть рассчитан на много лет вперед, чтобы конструкция из стекла служила долго.

Современный рынок обладает большой номенклатурой таких материалов. Для строительства "зимних садов” непригодны стальные конструкции, которые используются в теплицах. Однако, имея высокий предел прочности, сталь хорошо сочетается с филигранной работой в архитектуре из стекла и поэтому ее не следует вычеркивать из списка материалов, применяемых в обогреваемых стеклянных пристройках. Поскольку металл не обладает изолирующими свойствами, часто холодные профили покрываются влагой. Кроме того, стальным конструкциям необходима дополнительная защита от коррозии. Этого можно избежать, используя так называемые термически разделенные (и поэтому более функциональные) профили. Для защиты от коррозии их можно обрабатывать с внутренней и внешней стороны разными способами: с помощью оцинковки горячим способом, гальванизацией и антикоррозийной окраской. С помощью стали, при сравнительно небольшом сечении, можно сконструировать большие пролеты.

Из алюминия так же, как и из стали можно изготовить термически разделенные профили. Две полые половинки разделяются проложенным внутри изолирующим слоем, при этом выход тепла наружу существенно снижается. Алюминий имеет несколько преимуществ: при строительстве "зимних садов" из него проще изготовить профили сложной формы, поскольку он значительно легче, чем сталь, но при том же пределе прочности алюминий позволяет отделывать большие пролеты относительно тонкими профилями. Люди, заботящиеся об экологии, видят недостаток процесса изготовления и обработки алюминия в его большой энергоемкости и загрязнении окружающей среды. Но этот недостаток несколько смягчается возможностью многократного использования этого материала. Кроме того, неоспоримые достоинства алюминия перевешивают на чаше весов его недостатки: этот материал особенно хорош для использования с наружной стороны помещения, потому что под воздействием кислорода его поверхность окисляется и автоматически создается защитный слой, препятствующий воздействию атмосферных явлений. Таким образом, опыт показывает, что сооружение из алюминия намного прочнее, чем из стали. Анодирование или более популярное сегодня покрытие печным лаком алюминия намного качественнее и способствует долговечности "зимнего сада". Алюминий тоже нуждается в теплоизоляции, поэтому современные алюминиевые профили снабжены пластиковыми термомостами.

Изделия из поливинилхлорида (ПВХ) обладают неплохими изоляционными свойствами, но в таком случае потребуется усиление стальными конструкциями. Профили из пластмассы получили свое развитие на основе способа изготовления окон из пластика и приобрели большую популярность. И не только благодаря низкой цене, но и простоте ухода. Последнее объясняется устойчивостью материала к воздействию влаги и ультрафиолетового облучения без предварительной обработки поверхности. Возможно повторное использование пластмассовых профилей. Хорошая изолирующая способность не требует применения термического разделения, но существует опасность деформации при больших температурных перепадах. Поэтому профили из пластмассы нуждаются в дополнительном усилении стальными стержнями. Не случайно они используются для малогабаритных застекленных пристроек. К тому же стальной стержень снижает теплоизоляционные свойства, а возможность деформации из-за жары допускает окраску только белым цветом.

Остекление "зимнего сада”

Остеклению в "зимнем саду" придается особое значение. Рассматривая возможные конструктивные исполнения фасада "зимнего сада”, невозможно не остановиться на варианте структурного и планарного остекления, разработанного ГК "Техноком”. Оформление фасада с применением структурного остекления на базе деревоалюминиевых конструкций обеспечит необходимую прочность, а деревянные балки внутри помещения будут хорошо гармонировать с его растительностью. В результате снаружи получается гладкое стекло, стыки которого заполнены герметиком в плоскости стекла. Такой способ остекления имеет ряд преимуществ перед традиционным — фасадным. Это, прежде всего, отсутствие выступающих наружных прижимных планок над поверхностью стекла, где задерживается вода, снег, скапливается грязь. При структурном остеклении осадки не задерживаются и легко удаляются. В качестве герметиков “Техноком" использует исключительно структурные силиконовые составы, обеспечивающие надежность и долговечность.

Технология планарного остекления идеально подходит для конструирования "зимних садов’. Эта методика разработана сравнительно недавно и является одной из самых современных и передовых фасадных технологий. Планарное остекление представляет собой систему примыкающих друг к другу светопрозрачных элементов, не разделенных рамами или перегородками. Такое остекление может быть плоским, изогнутым, ступенчатым или иметь другую форму, которую замыслил архитектор. Важнейшим как функциональным, так и архитектурно-выразительным элементом планарного фасада является несущая металлическая структура, где в качестве металлических стоек используется как сталь, так и алюминий. Для крепления светопрозрачных элементов используется "спайдерная" система на нержавеющих коннекторах — Spyder-креплениях. Не лишним будет отметить, что стекла в этой системе не только заполняют проемы, а обеспечивают прочность и жесткость конструкции, поэтому их физико-механические характеристики должны быть повышены по сравнению с обычным стеклом.

Если "зимний сад" отапливается, то надо применять стекла с термоотражающим покрытием или использовать энергоэффективные стеклопакеты. Но в любом случае следует руководствоваться одним правилом, которое не должно иметь исключений: кровля "зимнего сада" должна изготавливаться только из безопасного стекла. По возможности, поверхность стекла должна располагаться под прямым углом относительно направления солнечных лучей в холодное время года. Плоский угол падения лучей повышает степень отражения стекла. Такой угол наклона крыши должен зимой обеспечивать поступление в помещение большого количества солнечной энергии и, с другой стороны, эффективно отражать солнечные лучи в летний период. Кроме того, плоскость крыши должна обеспечивать соскальзывание снега, поскольку снег не только мешает проникновению солнечных лучей, но и забирает большое количество тепла из помещения в результате конвекции.

Остекление скатов кровли должно выдерживать немалые и постоянно меняющиеся нагрузки. Стекло обладает большой хрупкостью и достаточно существенным весом, поэтому в современных конструкциях "зимних садов" его стараются заменить на более эффективные аналоги. Самым лучшим заменителем стекла является светопрозрачный пластик — сотовый (ячеистый) поликарбонат. Тот, кто знаком с этим уникальным материалом, по достоинству оценил его преимущества. Сотовый поликарбонат радикально отличается от всех прочих прозрачных материалов. Легкие прозрачные теплые панели состоят из двух и более слоев поликарбоната, соединенных продольными ребрами жесткости. В результате образуются воздушные прослойки, придавая при этом элементу структуру, схожую со структурой гофрокартона. Панели благоприятно рассеивают свет, задерживая вредный спектр ультрафиолетовых лучей и пропуская не менее 80% видимого света и весь спектр лучей солнца, полезных для человека и растений.

Сотовый поликарбонат очень конструктивен. Это сочетание высокой прочности панелей, способных выдерживать значительные снеговые и ветровые нагрузки, и теплоизоляционных свойств, которыми обладают стеклопакеты с аргоновым заполнителем. Даже самые тонкие панели из поликарбоната по теплоизоляционным свойствам превосходят простое остекление. Перегородки из ячеистого поликарбоната в силу своей жесткости не требуют сложного каркаса даже при ограждении больших площадей, смотрятся респектабельно и могут иметь разные варианты по светопропусканию и цвету. Поликарбонат невозможно разбить и это, в совокупности с его пожаробезопасными свойствами, выгодно отличает данный материал от других прозрачных элементов. Такое свойство этого материала, как гибкость дает возможность реализовать интересные архитектурные решения и легко изготовить различные строительные элементы и конструкции из ячеистого поликарбоната.

Уплотнение светопрозрачных конструкций играет очень важную роль в эксплуатационных качествах "зимнего сада”. Чтобы в швы между рамными профилями и многослойным изоляционным стеклом не попадали вода и сырость, там должны быть проложены стойкие уплотнители. Для этой цели, кроме готовых эластичных уплотнительных материалов, существуют специальные эластичные уплотнительные профили. Они применяются как для скатных крыш, так и для фасадов. Самые популярные из них — ЕРDМ-профили (смесь этилена, пропилена и диена). Известно, что синтетический черный каучук дешевле и лучше переносит воздействие ультрафиолетовых лучей, чем силиконовый. Однако в некоторых случаях силиконовый каучук предпочтительнее: например, когда уплотнительный профиль надолго должен быть склеен с силиконовым уплотнительным материалом Такой материал может служить для уплотнения стыковых швов между стеклянными панелями на уровне крыши. Стропильные профили, закрывающие эти швы, должны быть дополнены силиконовыми уплотнительными профилями. Последние следует проверить на переносимость материалов, с которыми они находятся в контакте, включая краски.

Принцип действия уплотнительных профилей из пластмассы, алюминия, древесины/алюминия примерно одинаков. ЕРDМ-профили размещают между внешним рамным профилем и стеклянной панелью, а также между внутренним рамным профилем и стеклянной панелью. В процессе привинчивания рамных профилей ЕРDМ-профили эластично деформируются и заполняют пространство, создавая необходимое уплотнение. Пазы на уплотнительных профилях препятствуют их скольжению. На углах малогабаритных объектов типа построек для "зимнего сада" ЕРDМ-профили обычно приклеиваются.

Применение солнечной энергии для обогрева — давно известный прием, называемый пассивным использованием солнечной энергии. "Зимний сад" дает уникальную возможность оптимально использовать часть этой солнечной силы. Прозрачная конструкция представляет собой "тепловую ловушку", которая компенсирует энергетические затраты отопления. Солнечные лучи нагревают помещение под стеклянной оболочкой до такой степени, что можно даже зимой солнечным днем уютно расположиться в кресле и, не включая отопления, наслаждаться теплыми лучами, или благодаря избытку солнечного тепла убавить нагрев отопительных приборов в прилегающих помещениях. Для реальной экономии энергии решающим фактором может стать положительное изменение годового энергетического баланса всего дома. Как происходит преобразование солнечного излучения в тепло?

В процессе преобразования солнечного излучения в тепло главную роль играет парниковый эффект. Воздух под стеклянной оболочкой нагревается естественным путем до такой степени, что теплолюбивые растения или рассада хорошо себя чувствуют и в прохладное время года. Параллельно с видимым светом солнечная энергия как инфракрасное излучение беспрепятственно проникает через стекло в помещение. Здесь пол, стены и все предметы воспринимают эту энергию и затем отдают ее в форме медленного теплоизлучения.

"Зимний сад”, обращенный на юг, получает максимум солнечной энергии. Это происходит потому, что солнце в течение дня светит на него не только интенсивнее, но и дольше, и окружающий воздух становится теплее. Осенью и весной, когда светит солнце, очень комфортно находиться в комнате-саду. Чтобы помещение не перегревалось, нужно его периодически проветривать. Такой способ использования солнечной энергии делает очевидным преимущество стеклянных пристроек, обращенных на восток и на запад. Здесь приток и накопление тепла происходит умереннее, поэтому нет необходимости проводить дополнительные мероприятия по вентиляции и затенению помещения. В зависимости от того, в какую сторону света обращен "зимний сад", путем простого расчета можно подсчитать выигрыш энергии. Такой расчет показывает, что именно на северной стороне намного целесообразнее применять остекление из трехслойного теплоизоляционного стекла.

Техника активного использования солнечной энергии — преобразования энергии солнечного света в ток — это очень перспективное, но пока еще дорогостоящее направление. Так называемый фотогальванический эффект работает с помощью солнечных элементов и солнечных модулей. При правильной ориентации этих элементов может быть обеспечена значительная энергоподача. Если появилось желание опробовать это экологически чистое нововведение в "зимнем саду", то в качестве "энергетического фасада" больше всего подходит поверхность крыши. Идеальный угол наклона такой крыши составляет 30-45‘, так как тогда солнечные лучи падают на поверхность почти вертикально и с минимальным отражением. Образование тока на "энергетическом фасаде" происходит следующим образом. В фотогальванических элементах или солнечных модулях попадающий туда свет солнца создает постоянное напряжение. За счет переключения отдельных модулей в системе достигается необходимое напряжение, что позволяет подсоединенному инвертору производить переменный ток, который может использоваться в электросистеме всего дома. Чтобы применять эти модули в “зимнем саду", их можно разместить на панелях из обычного многослойного изоляционного стекла с нормальным коэффициентом "К" и накрыть защитными дисками. В целях экономии приходится подгонять формат дисков к формату модулей. Причем, формат модулей зависит от расположения элементов и у каждого изготовителя он может быть разным.

Расположение элементов в солнечном модуле обусловливает его производительность, оформление и степень затененности. Модуль состоит из моно- или мультикристаллических кремниевых элементов. Через расстояние между элементами в несколько миллиметров, как через решетку, в "зимний сад" может попадать отраженный свет. Серебристые солнечные элементы обращенны внутрь помещения, а наружу — темно-синие. Бесформенные тонкослойные кремниевые модули (А51) имеют меньший КПД, но более однородную поверхность, снаружи они темно-красные или светло-зеленые, внутри — металлические.

Регулировка климата

Регулировка климата — одна из очень важных задач, обеспечивающая комфортные условия внутри стеклянной конструкции. В жаркие солнечные дни человек, наверное, будет лучше себя чувствовать на открытой террасе в тени окружающей зелени, чем в озелененной комнате под прямыми лучами солнца. Пользуясь механической вентиляцией, можно свободно, по своему желанию, регулировать интенсивность вытяжки. Например, вентилятор или щеточный аэратор, управляемые гигростатом или термостатом, с помощью регулировки выводит отработанный воздух. Вследствие снижения давления воздуха в помещении в силу вступают пассивные механизмы тока последействия или приточный воздух автоматически устремляется внутрь через вентиляторы непрерывного действия. Если в помещении "зимнего сада" шириной менее 5 м есть вентиляция с движением воздуха между полом и крышей, а также смещенная вентиляция по диагонали, то здесь можно устроить еще продувочную вентиляцию. Для этого приток и вытяжка воздуха на уровне свеса крыши устанавливаются друг против друга. Расход тока (20 В) может обеспечить солнечный элемент (12 Вт), который нужно установить снаружи в непосредственной близости от вентилятора, как правило, на крыше.

Определяющей геометрические размеры доводчиков (вентиляторов) является интенсивность воздухообмена, которая зависит от задаваемых предельных показателей влажности и температуры воздуха, а также от остекления и устройства "зимнего сада". Решающую роль при этом играет эффективность затенения. Планируемая интенсивность воздухообмена в час: при внешнем затенении — 7-10-кратный обмен воздуха; при внутреннем затенении — 15-30-кратный обмен воздуха. Основные показатели закладываются в программу управления во время монтажа установки. Для определения реально необходимой интенсивности воздухообмена следует ориентироваться на соотношение температуры и влажности воздуха При этом экстремальные внешние температуры требуют правильного сочетания вентиляции и затенения. Здесь необходимо дополнительное кондиционирование воздуха, чтобы выровнять температурные "пики". Известно, что климатические установки функционируют по принципу холодильника, причем, существуют и такие установки, которые зимой работают по обратному принципу — как отопительные приборы: чистый воздух снаружи через воздушно-тепловой насос с разделенными внутренним и внешним вентиляторами поступает для обогрева. В соответствии с положением о помещениях, используемых в производственных целях, должна осуществляться регулируемая подача свежего воздуха. Это достигается путем комбинирования кондиционеров с вентиляционной системой при обязательном наличии системы затенения.