Зимний сад (Часть 3)

Современные стекла многофункциональны. Времена простого стекла, дарившего нам причудливые узоры в зимнее время, прошли. Сегодня многослойные стекла обладают различными свойствами, но главное из них – это теплоизоляция. Она принесет в ваш дом тепло, и вы уютно устроитесь зимой в вашем роскошном саду.

Незаметная теплоизоляция

Если от несущей конструкции во многом зависит создание формы вашего зимнего сада, то не менее важную роль играет и прозрачный стройматериал – стекло, которое придает дому индивидуальный, неповторимый характер. Конструкция из стекла обладает притягательной силой за счет сияния и создания особой атмосферы и климата в помещении. Поэтому выбор правильного материала для остекления является вторым очень важным решением, которое предстоит принять, прежде чем приступить к строительным работам. Мы хотим облегчить эту задачу, познакомив вас с качественными характеристиками стекла как строительного материала и функциями, которые должен выполнять стеклянный корпус вашей постройки.



В нашей климатической зоне времена года резко отличаются по температуре: лето может быть жарким, а зима холодной. Поэтому внешняя оболочка жилища должна защищать его как от охлаждения, так и от перегрева. Трудно угодить двум хозяевам сразу, но в каждом случае можно найти индивидуальное решение. Для зимнего сада с обогревом высший закон гласит: эффективная теплоизоляция на холодное время года!

В соответствии с нормальными требованиями по теплозащите рекомендуется применять многослойное изоляционное стекло с повышенной теплоизоляцией. Ниже приводим соответствующие показатели для однослойного стекла и изоляционного стекла более позднего образца, которые подаются только для сопоставления.

Потеря тепла? Нет, спасибо!

Стеклянные панели открывают панораму неба даже ночью. Это прекрасно, но лишь в том случае, если радость не омрачается потерей тепла.



Как и любой другой стройматериал, стекло обладает теплопроницаемостью, и мы часто это хорошо ощущаем. Но по сравнению, например, с металлом, стекло – худший теплопроводник. Однако, имея дело с простым стеклом, мы не можем это почувствовать. Стремясь к большей прозрачности стекла, мы делаем его все более тонким, а значит, и более теплопроницаемым, чем, например, каменная стена. Чтобы сохранить прозрачность и одновременно добиться эффективной теплозащиты стекла, разрабатываются специальные способы его изготовления. Тепло, которое имеется в виду в данном случае, это то тепло, которое устремляется из теплого внутреннего помещения наружу, где воздух более холодный. В нашем случае – через многослойное изоляционное стекло. Большая часть так называемого теплового излучения, попадая на внутренний слой такого стекла, поглощается и нагревает его. Затем, благодаря теплопроводности, оно проходит через этот слой и, наконец, за счет эффекта лучеиспускания, проводимости и конвекции преодолевает промежуточное пространство и передается на внешний слой. На изоляционных стеклах более позднего образца степень теплоизлучения самая высокая и составляет примерно две трети.



Для того чтобы сохранить именно этот компонент теплопередачи, производители разработали следующий способ остекления с теплоизоляцией. На внутреннюю сторону внутреннего слоя (сторону, обращенную в промежуточное пространство между стеклами) наносится тончайшее покрытие из благородного металла. Благодаря такому покрытию теплоизлучение в промежуточном пространстве, а следовательно, и вся теплопередача через многослойное изоляционное стекло уменьшаются.

Некоторые дополнительные усовершенствования вдвое повышают изолирующую способность, по сравнению с такими способностями стекла более позднего образца. Например, изготовители ищут идеальную ширину промежуточного пространства между стеклянными слоями, а также заменяют воздух в нем инертным газом с низкой теплопроводностью. Для этой цели используются аргон, криптон, ксенон, инертный газ, получаемый из воздуха. Наиболее экономичным и распространенным является аргон. Криптон и ксенон проводят тепло еще хуже, но при более узком межслойном пространстве они обеспечивают тот же изолирующий эффект, что и аргон. Это преимущество вы можете наглядно увидеть на примере еще более эффективного трехслойного изоляционного стекла. Толщина стекла с таким наполнителем почти такая же, как двухслойного с наполнителем из аргона. Мы рекомендуем отдать ему предпочтение при устройстве зимнего сада.

Технические показатели

Изолирующий эффект измеряется с помощью коэффициента теплопередачи, величиной К. Этот показатель сообщает, какое количество тепла проходит через квадратный метр материала за единицу времени, если разница температур внутри и снаружи помещения составляет 1о. Чем меньше величина К, тем лучше теплоизоляция.

Чтобы точнее оценить эти свойства, в дополнение можно воспользоваться еще одним очень важным показателем – величиной g. Этот общий коэффициент энергопроницаемости определяет, сколько процентов солнечного излучения, поглощаемого стеклом, попадает внутрь помещения и может быть полезным. Так вы можете определить, каково поступление пассивной солнечной энергии через стекло.

Опыт показывает, что величина g уменьшается почти параллельно с величиной К. Это происходит, в первую очередь, за счет нанесения тончайшего теплоизоляционного покрытия.

Максимальный комфорт

Теплоизоляционное покрытие имеет еще одно удивительное свойство: оно создает такую атмосферу, которая позволяет воспринимать окружающее в вашей прозрачной комнате совсем по-другому. Поначалу некоторые моменты будут даже смущать вас, но, освоившись, вы поймете, что это признак высокого качества теплоизоляционного остекления. Например, при определенной погоде в утренние часы на внешней поверхности стекол могут появиться роса или иней, которые по мере согревания стекла постепенно исчезнут. Или снег на стеклянной крыше будет лежать дольше. Это происходит из-за того, что внешние стекла, благодаря покрытию, значительно дольше остаются холодными. Внутреннее стекло, напротив, не остывает так сильно, как мы к этому привыкли. Тем самым, из-за более высокой температуры внутренней поверхности теплоизоляционное стекло имеет еще два положительных свойства: во-первых, на внутренних стеклах гораздо реже образуется конденсат, во-вторых, ваше самочувствие улучшится. Каждому из нас знакомо неприятное ощущение, когда сидишь у холодной стены. "Здесь дует!" – ворчим мы. Причина сквозняка заключается в том, что при большой разнице между теплым воздухом помещения и холодной поверхностью стены (здесь – стекла) вдоль этой поверхности начинают "гулять" потоки холодного воздуха.

Защита от солнца

Теплоизоляционные стекла предохраняют не только от охлаждения, но и в известной степени – от перегрева снаружи. Это так называемые солнцезащитные стекла. Цветные, или отражающие стекла снижают поглощение солнечного тепла (энергопроницаемость). Но такие стекла пропускают и меньше света; сквозь цветные стекла голубое небо может казаться пасмурным. Производители ищут компромиссное решение, которое позволит сочетать низкую величину g с максимально возможной трансмиссией света. Но при этом нельзя достигнуть такой высокой эффективности затенения, какая возможна с помощью механических солнцезащитных приспособлений, которые, к тому же, гораздо чувствительнее к солнцу и свету.



Звукоизоляция

Если вам мешает назойливый шум уличного движения или летящего самолета, подумайте о том, чтобы соорудить стеклянную постройку, которая не только снизит этот шум, но и создаст дополнительный комфорт. В этом случае, если у вас уже есть зимний сад, то нужно иметь в виду следующее. Во-первых, находясь перед домом, он уже создает существенную шумовую защиту для остальных помещений. Уровень шума снижается почти вдвое (примерно на 10 децибел), если открыты окна или двери. При закрытых окнах и дверях шум глушится на 20–30 децибел.

Но если вдруг у вас появится желание, чтобы остекление имело повышенную звукоизоляцию, – обратите внимание на описанные выше типы теплоизоляционных стекол. Они классифицируются как звукоизоляционная защита 2-го класса, обеспечивающая снижение уровня шума на 30–34 децибела. Мультифункциональные стекла, которые за счет соответствующей модификации объединяют в себе звуко- и теплоизоляционные качества, обладают еще большей звукоизоляционной способностью.

Безопасность

Зимний сад, отличительной особенностью которого являются большие стеклянные поверхности, с одной стороны, привлекает своим внешним видом, а с другой, – настораживает в плане возможности проникновения в дом "незваных гостей". Риск, конечно, можно снизить, используя специальные стекла с хорошей теплозащитой, которые трудно разбить. Но, в тоже время, профилактика преступности – это не только вопрос остекления, поэтому ниже мы снова вернемся к этой теме.

Потолок из стекла

Принимая на себя решение такого вопроса, как остекление потолка, необходимо, прежде всего, помнить о правилах безопасности. Например, можно подумать о потолочном остеклении на линейных опорах, обращая особое внимание на свойства стекломатериала и, прежде всего, толщину стекла. Итак, выбирайте для остекления крыши в качестве нижнего стекла многослойное небьющееся стекло шириной минимум 8 мм. Имейте в виду, что толщина стекла зависит от расстояния между стропилами. Чем оно больше, тем толще стекло. Чтобы размеры стекла позволяли выдерживать тяжесть снега, но, в тоже время, с ним удобно было бы вести монтажные работы, расстояние между стропилами, а следовательно, ширина стеклянной панели не должны существенно превышать 9–100 см, а длина стекла – 2–3 метра. Если вы учтете эти габариты, то толщина и вес стекла, а также его стоимость будут находиться в достаточно разумном соотношении.

Поскольку летом стекло на скате крыши подвергается интенсивному солнечному воздействию, расстояние между стеклами рекомендуется здесь делать меньше (12 мм), чем на вертикальных панелях (14–16 мм). Это способствует тому, что потолочное остекление становится прочнее.

Солнечная энергия

Одна из популярных реклам зимнего сада звучит так: "Вы экономите энергию!" В действительности это почти верно. Вспомните, как солнечные лучи нагревают помещение под стеклянной оболочкой до такой степени, что вы даже зимним солнечным полднем можете уютно расположиться в кресле и наслаждаться теплыми лучами, не включая отопления, 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 для всего дома.

Чистую солнечную энергию, бесплатную и в неограниченном количестве, посылает нам небо! Зимний сад дает уникальную возможность оптимально использовать часть этой солнечной силы для собственных нужд. Прозрачная конструкция представляет собой "тепловую ловушку", которая компенсирует энергетические затраты отопления. Всем интересующимся фотогальваническим эффектом мы предлагаем устроить на крыше своего зимнего сада маленькую электростанцию.

Неотапливаемый и поэтому ограниченно эксплуатируемый зимний сад действительно имеет в этой ситуации некоторые плюсы. В зимнем саду, который является, по сути, жилой комнатой, вам придется в зимнее время года постоянно пользоваться отопительными приборами. Поэтому в этот период потребление энергии, несмотря на мощную теплоизоляцию, там всегда выше, чем в обычных постройках. Однако при проведении годового энергетического баланса солнечная энергия снова "вступает в игру". Энергетические потери, связанные с дополнительным отоплением, окупаются с избытком. А в большинстве случаев – компенсируются. Этот факт с некоторого времени официально признается нормативным показателем по теплозащите. Таким образом, наружная стена из стекла в теплотехническом отношении "ведет себя" не хуже, чем обычная, и создает при этом более высокий уровень комфорта.



Тепловые превращения

Как происходит преобразование солнечного излучения в тепло? Главную роль при этом 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.

Но это тепло не может пройти прямо через стекло. А только опосредованно, как было описано выше в разделе о свойствах стекла, – за счет абсорбции и теплопроводности. Пока светит солнце или снаружи теплее, стеклянные поверхности отражают тепло снова внутрь пристройки. Как следствие, происходит постоянное нагревание вашей "стеклянной" комнаты, причем избыток тепла распространяется и на прилегающие помещения. Когда на улице уже темно и холодно, в зимнем саду становится прохладнее, потому что теперь тепло от теплой внутренней поверхности устремляется к остывшим внешним стеклам, которые отдают его наружу, где воздух более холодный.


Север, юг, восток, запад

Теперь понятно, почему зимний сад, обращенный на юг, получает так много солнечной энергии. Это происходит потому, что солнце светит на него не только интенсивнее, но и дольше в течение дня, и окружающий воздух становится теплее. Осенью и весной, когда светит солнце, вам и вашим растениям комфортно находиться в комнате-саду. Но чтобы помещение не перегревалось, не забывайте его проветривать.

Такой способ использования солнечной энергии делает очевидным преимущество стеклянных пристроек, обращенных на восток и на запад. Здесь приток накопления тепла происходит умереннее, поэтому нет необходимости проводить дополнительные мероприятия по вентиляции и затенению помещения. Если утреннее солнце золотит ваш завтрак, значит, утреннее тепло согреет вас в течение всего дня. Это особенно хорошо чувствуется, если в доме есть дети или "стеклянная" комната – ваше рабочее место.

После работы освещенный послеобеденным солнцем зимний сад подарит вам несколько прохладных часов отдыха.

Но даже если в вашем распоряжении есть только северная сторона, где вы можете пристроить зимний сад, это еще не повод, чтобы оставить мечту о нем. Постоянный свет в течение всего дня идеален для размещения здесь бюро или других рабочих помещений. Любители растений тоже оценят это помещение, потому что теперь они смогут лучше озеленить затемненную раньше часть дома. Даже рассеянный солнечный свет оказывает свое воздействие и согревает комнату под стеклом естественным образом.

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.

Из рисунка видно, что благодаря развороту стеклянной поверхности зимнего сада усиливается воздействие прямых солнечных лучей. Положение зафиксировано на 12 часов дня, когда солнце излучает максимальную энергию.



Электрический ток с крыши

Применение солнечной энергии для обогрева – давно известный прием, называемый пассивным использованием солнечной энергии. Техника активного использования солнечной энергии – преобразование солнечной энергии света в ток – очень перспективное, но пока еще дорогостоящее направление. Так называемый фотогальванический эффект работает с помощью солнечных элементов и солнечных модулей и при ориентации между северо-востоком и северо-западом и минимальной тени от соседних домов и деревьев может обеспечить значительную энергоподачу. Если есть желание опробовать это экологически чистое нововведение в вашем зимнем саду, то в качестве "энергетического фасада" больше всего подходит поверхность крыши. Идеальный угол наклона – 30–45o, потому что тогда солнечные лучи падают на поверхность почти вертикально 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. Применяя 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 обуславливает его производительность, оформление и степень затененности. Модуль составляется из моно- или мультикристаллических кремниевых элементов через расстояние между элементами в несколько миллиметров, как через решетку. В зимний сад может попадать отраженный свет. Солнечные элементы, обращенные внутрь помещения, – серебристые, обращенные наружу – темно-синие. Бесформенные тонкослойные кремневые модули (ASI) имеют меньший КПД, но более однородную поверхность, снаружи они темно-красные или светло-зеленые, внутри – металлические.


Обратите внимание: чтобы при максимальном солнечном излучении достичь мощности, равной приблизительно 1 кВт, рекомендуем использовать следующие поверхности модулей:
Мультикристаллических элементы 10 м2
Монокристаллические элементы 10 м2
С нанесением непрозрачного слоя (ASI) 20 м2
С нанесением полупрозрачного слоя (ASI) 25 м2