1. 1
ТАКАЯ ПОЛЕЗНАЯ СОЛНЦЕЗАЩИТА
Рынок солнцезащитных конструкций.
Рынок солнцезащитных конструкций чрезвычайно обширен и многообразен. От
Антрактиды до Арктики, от квартиры до авиалайнеров, абсолютно везде, где обитает
человек можно встретить солнцезащитные устройства - шторы, жалюзи, рольставни,
экраны и т.д. В последние годы отчетливо наблюдается тенденция к автоматизации таких
конструкций с целью увеличения уровня комфорта, удобства пользования. Нашу страну
эта мода не обошла стороной, хотя справедливости ради надо сказать, что со
значительными национальными особенностями. Если, например в Европе, рольставни на
окнах расцениваются как элемент архитектуры, способ сохранить микроклимат в
помещении, то в России это скорее элемент безопасности, попытка скрыть от посторонних
глаз то, что находится внутри здания. Также, в последнее время за рубежом очень остро
встал вопрос стоимости энергоресурсов и их экономии, поэтому солнцезащита стала
рассматриваться как способ повысить энергоэффективность здания. И здесь наша страна
к сожалению не на гребне волны прогресса из-за того, что стоимость энергоресурсов у нас
в несколько раз ниже чем, скажем в странах Евросоюза. Однако, ресурсы неуклонно
дорожают и в ближайшие несколько лет мы также столкнемся с необходимостью делать
здания энергоэффективными.
Какие бывают солнцезащитные конструкции?
Обзор внешних солнцезащитных конструкций
Внешние рулонные шторы Шторы опускаются вертикально вдоль окна,
солнцезащитный материал - специальная ткань
(очень часто полиэстер или акрил).
Конструктивно состоит из рулона, короба и
направляющих.
Внешние горизонтальные Внешние горизонтальные жалюзи могут
жалюзи открываться и закрываться, а также изменять
угол поворота ламелей для регулировки
светопропускания. Конструктивно состоит из
короба и направляющих. Ширина ламелей от 50
до 150 мм. Материал ламелей - металл или
дерево.
Рычажные откидные Рычажные откидные маркизы открываются
маркизы наружу от окна при помощи поворотных
рычагов. Солнцезащитный материал -
специальная ткань. Конструктивно состоит из
рулона в коробе (без короба) и рычагов.
Рычажные выдвижные Рычажные выдвижные маркизы отличаются
маркизы складывающейся конструкцией рычагов,
которые в сложенном состоянии убираются в
кассету маркизы. Солнцезащитный материал -
специальная ткань.
Капотов Д.В., Такая полезная солнцезащита
2. 2
Маркизолетты Маркизолетта очень похожа на рулонную штору
с той лишь разницей, что нижняя часть шторы
отклоняется наружу от окна при помощи
рычагов. Конструктивно состоит из короба,
направляющих и рычагов. Солнцезащитный
материал - специальная ткань.
Шторы для потолочных Предназначены для уменьшения
окон и зимних садов проникновения солнечной радиации через
потолочные окна наклонных крыш или зимних
садов. Солнцезащитный материал -
специальная ткань. Конструктивно идентична
рулонным шторам, дополнена механизмом
натяжки полотна.
Рольставни (роллеты) Рольставни могут устанавливаться не только на
окна, но также и на двери. Конструктивно
состоят из короба, полотна и направляющих.
Очень хорошо обеспечивают теплоизоляцию в
закрытом состоянии. Хорошая защита от
проникновения.
Обзор внутренних солнцезащитных конструкций
Внутренние Горизонтальные жалюзи могут открываться и
горизонтальные жалюзи закрываться, а также менять угол наклона
ламелей для регулировки светопропускания.
Материал ламелей - металл, дерево, пластик.
Ламели могут быть перфорированными.
Внутренние рулонные Шторы опускаются вертикально вдоль окна,
шторы солнцезащитный материал - специальная ткань
(очень большой ассортимент). Конструктивно
состоит из рулона и короба (необязательно).
Плиссированные шторы Применяется в основном на окнах
нестандартной формы. Ткань плиссированная.
Римские шторы При поднятии эти шторы выглядят как одна
стопка ткани, при открытии постепенно
разворачивается большими складками. Очень
большой выбор солнцезащитных тканей.
Обычные шторы Классические шторы, самый массовый и
знакомый вариант. Могут сдвигаться в одну или
несколько сторон едиными полотном или двумя
половинами. Очень большой выбор тканей.
Капотов Д.В., Такая полезная солнцезащита
3. 3
Все эти конструкции решают несколько важных задач:
- Эстетическую. Например, римские шторы являются важным декоративным элементом
интерьера.
- Комфорт. Жалюзи в офисе убирают лишний уличный свет, проникающий в помещение.
- Безопасность. Рольставни предохраняют витрины первых этажей от противоправных
действий.
Но есть еще одна очень полезная функция, о которой известно не многим -
энергосбережение. Если рассмотреть какую-либо из перечисленных конструкций и
оболочку здания, то можно провести аналогию с термосом. Фасад здания выполняет роль
теплоизолирующей прослойки, которая помогает изолировать пространство внутри здания
от внешней среды. Наши жалюзи, шторы, рольставни и т.д. будут выполнять роль
стеклянной колбы термоса, так как между ними и окном всегда будет воздушная
прослойка, которая и поможет сделать микроклимат в помещении более стабильным и
комфортным. На рисунках 1-4 показаны основные принципы работы солнцезащитной
системы в разное время года.
Рис. 1. Лето. Тепло отражается от внешних жалюзи на Рис. 2. Зима. Тепло задерживается внутренними
улицу, прохлада от кондиционера отражается от рулонными шторами, внешние жалюзи защищают окно от
внутренних рулонных штор. Между окном и ветра и холода. Между окном и солнцезащитными
солнцезащитными конструкциями создается изолирующая конструкциями создается изолирующая воздушная
воздушная прослойка. прослойка.
Рис. 3. Облачно. Солнцезащитные конструкции полностью Рис. 4. Солнечно. Внешние жалюзи не пропускают прямой
открыты, пропуская максимум дневного света в солнечный свет и не допускают излишнего нагрева
помещение. помещения, но пропускают мягкий рассеянный свет в
помещение для визуального комфорта.
Совокупность установленных на окнах внутренних и внешних солнцезащитных
конструкций, позволяющих достичь идеального баланса в работе систем освещения,
отопления и кондиционирования (т.е. эти системы будут работать совместно с
минимальной нагрузкой и создавать максимально комфортный микроклимат внутри
помещения и снижать энергопотребление) называется ДИНАМИЧЕСКОЙ МЕМБРАНОЙ
ЗДАНИЯ.
Если дополнительно к окнам и солнцезащитным конструкциям добавить
автоматизированную систему управления ими, мы получим БИОКЛИМАТИЧЕСКИЙ
ФАСАД. Эти термины мы и будем использовать в дальнейшем в тексте статьи.
Капотов Д.В., Такая полезная солнцезащита
4. 4
Теория солнцезащиты.
Для того, чтобы понять насколько может быть полезен биоклиматический фасад,
необходимо разобраться с основными понятиями и показателями, характеризующими окна
и систему солнцезащиты.
- Коэффициент теплообмена U. Показывает отношение количества тепла проходящего
сквозь окно из помещения на улицу и наоборот. Естественно, чем меньше теплообмен, тем
лучше.
- Cолнечный фактор G. Показывает количество инфракрасного излучения от солнца,
попадающего сквозь окно внутрь помещения. Чем меньше солнце нагревает помещение
внутри, тем лучше.
- Коэффициент видимости VT. Характеризует потери проходящего через окно света в
видимой части спектра.
В общем случае для нас важно знать, что чем меньше теплопотери через окно, чем
меньше поступающее через окно солнечное излучение и больше видимое освещение, тем
лучше. Солнцезащитные конструкции в фасаде здания можно рассматривать как
неотъемлемую часть окна, поэтому они также оказывают непосредственное влияние на
его параметры. Графики, приведенные ниже, очень наглядно отражают насколько
меняется уровень освещенности, температура внутри помещения, если сравнить два
состояния фасада здания: без солнцезащитных конструкций и с ними.
Ежемесячные затраты на кондиционирование помещения для региона Санкт-Петербург
400
361
316
303
300
275
кВт*ч/месяц
214
200 187
164
111
96
100 86 89
72
49
33 31
18 17
5 10
0 1 4 0 0
0
Янв Фев Мар Апр Май Июн Июл Авг Сен Окт Ноя Дек
Без солнцезащиты С солнцезащитой
Капотов Д.В., Такая полезная солнцезащита
5. 5
Таблица 1. Годовые затраты на кондиционирование помещения (Санкт-Петербург)
Без солнцезащиты С солнцезащитой Экономия в % Экономия
Требуемый расход: 2050 кВт*ч 395 кВт*ч 80.7 % 1655 кВт*ч
Требуемый расход на м2: 73 кВт*ч 14 кВт*ч 80.7 % 59 кВт*ч
Мощность кондиционера: 3808 Вт 1451 Вт 61.9 % 2357 Вт
Мощность кондиционера на м2: 136 Вт 51 Вт 61.9 % 84 Вт
Параметры помещения: южная сторона, переговорная в офисном центре
размеры 5,6 м х 5,0 м, высота потолков 2,8 м
окна 4,7 м х 1,8 м, двухкамерный стеклопакет
Коэффициент теплообмена G=0.77
Солнечный фактор U=2.9
Солнцезащита - внешние горизонтальные жалюзи
Ежемесячные затраты на отопление помещения для региона Санкт-Петербург
500
449
432
417
408
375 357
321
304
285 289
кВт*ч/месяц
250 231
203
181
158
125
125
71 78
62
47
18 15
8 1 2 6
0
Янв Фев Мар Апр Май Июн Июл Авг Сен Окт Ноя Дек
Без солнцезащиты С солнцезащитой
Капотов Д.В., Такая полезная солнцезащита
6. Годовые значения температуры, дневное время 8:00-17:00 (средненедельные значения)
6
Без жалюзей - без кондиционера
С жалюзями - без кондиционера
Без жалюзей - с кондиционером
С жалюзями - с кондиционером
Комфортное значение - максимум
Комфортное значение - минимум
Температура на улице
Таблица 2. Годовые затраты на отопление помещения (Санкт-Петербург)
Без солнцезащиты С солнцезащитой Экономия в % Экономия
Требуемый расход: 2077 кВт*ч 2389 кВт*ч -15.0 % -312 кВт*ч
Требуемый расход на м2: 74 кВт*ч 85 кВт*ч -15.0 % -11 кВт*ч
Мощность отопительной системы: 1334 Вт 1334 Вт 0.0 % 0 Вт
Мощность отопительной системы 47 Вт 47 Вт 0.0 % 0 Вт
на м2:
Параметры помещения: южная сторона, переговорная в офисном центре
размеры 5,6 м х 5,0 м, высота потолков 2,8 м
окна 4,7 м х 1,8 м, двухкамерный стеклопакет
Коэффициент теплообмена G=0.77
Солнечный фактор U=2.9
Солнцезащита - внешние горизонтальные жалюзи
Капотов Д.В., Такая полезная солнцезащита
7. 7
Таблица 3. Годовые значения температуры в помещении (Санкт-Петербург)
Без солнцезащиты С солнцезащитой
Количество часов более 250 С без кондиционирования 1613 ч 637 ч
Количество часов более 300 С без кондиционирования 977 ч 84 ч
Количество часов за пределами комфортной температуры без 1759 ч 886 ч
кондиционирования:
Параметры помещения: южная сторона, переговорная в офисном центре
размеры 5,6 м х 5,0 м, высота потолков 2,8 м
окна 4,7 м х 1,8 м, двухкамерный стеклопакет
Коэффициент теплообмена G=0.77
Солнечный фактор U=2.9
Солнцезащита - внешние горизонтальные жалюзи
Из таблиц и графиков можно сделать следующие важные выводы касательно систем
отопления и кондиционирования в данном примере:
1. Солнцезащитные конструкции позволяют резко снизить затраты на кондиционирование
помещений.
2. Солнцезащитные конструкции не снижают затраты на отопление, а даже несколько
повышают их, но тем не менее по совокупности затрат на отопление +
кондиционирование система остается очень и очень выгодной.
Применительно к температуре внутри помещения обязательно нужно учитывать тот факт,
что комфортный уровень для человека лежит в диапазоне 20-240 С. Этот параметр очень
важно учитывать при организации рабочих мест для сотрудников, ведь если температура
слишком высокая или низкая, то производительность труда резко падает. Система
солнцезащиты, как следует из предыдущего графика и таблицы, позволяет без
кондиционирования увеличить время комфортной температуры в офисе более чем в два
раза.
Годовые значения теплопередачи (G-фактор)
Окно
Жалюзи
Биоклиматический фасад
Капотов Д.В., Такая полезная солнцезащита
8. 8
Данный график даже без каких-либо вычислений характеризует эффективность
биоклиматического фасада, который, как мы уже знаем, состоит из окна, солнцезащитной
конструкции на нем и автоматизированной системы управления. Зеленая линия (окно)
остается далеко позади за синей кривой биоклиматического фасада.
Теперь, имея на руках технические выкладки, можно посчитать экономическую
эффективность системы солнцезащиты. Также мы можем привести все полученные
результаты в выбросы углекислого газа СО2, которые образуются при выработке
электроэнергии, применяемой в нашем помещении для работы освещения, компьютеров,
кондиционеров и другого оборудования. Для простоты будем считать, что в нашем
примере мы используем исключительно электрические источники энергии (последняя
строка), хотя конечно для разных регионов могут использоваться и другие.
Таблица 4. Выбросы CO2 в атмосферу (Санкт-Петербург)
Без солнцезащиты С солнцезащитой Экономия
Уголь: 1568 кг 1058 кг 510 кг
Древесина: 103 кг 70 кг 34 кг
Нефть: 1494 кг 1008 кг 486 кг
Газ: 1102 кг 743 кг 359 кг
Местное тепло: 689 кг 743 кг 224 кг
Электричество: 2493 кг 1682 кг 811 кг
Правила конвертации в CO2 взяты из Gemini2002, eGRID2006.
Примечание: данные в таблицах и графиках рассчитаны для Северо-Западного региона России, однако общая методика
применима для любого региона нашей страны. Если вы хотите рассчитать конкретные показатели для своего города, это
можно сделать с помощью программы Somfy DISC, распространяемой свободно и не имеющей привязки к конкретному
производителю оборудования для биоклиматических фасадов.
В нашем сознании пока тяжело укладываются такие глобальные показатели, поскольку
мы, россияне, считаем, что запасы энергоресурсов в нашей стране настолько велики, что
никогда не закончатся, а природа настолько терпелива, что стерпит любое загрязнение.
Но это не так! Последние аномальные в плане климата годы продемонстрировали нам
насколько хрупок и уязвим природный мир. И сейчас самое время задуматься о том, как
мы будем жить через несколько десятков лет, и что мы оставим грядущим поколениям.
Практические аспекты применения солнцезащиты.
Какие основные правила применения солнцезащитных конструкций можно
сформулировать для практического их использования в своей работе? Наиболее удобный
и простой способ - таблица характеристик.
Капотов Д.В., Такая полезная солнцезащита
10. 10
Таблица 6. Характеристики внутренних солнцезащитных конструкций.
Рейтинг Промежуточные (между Складывающееся полотно (ламели) Стационарные
++ отлично стеклопакетами)
+ хорошо
0 посредственно
- плохо
НС не связано
Гориз. Гориз. Гориз. Гориз. Металли- Рулонные Плиссир. Окна с Солнце-
жалюзи, жалюзи, жалюзи жалюзи зорован. шторы шторы солнце- защитная
не вентилир. рулонные «силуэт» защитн. пленка
вентилир. зазор шторы
стеклами
зазор
Ветрозащита НС НС НС НС НС НС НС НС
Удовлетворенность клиента ++ ++ + + + + ++ +
Типичный G-фактор 0.23 0.45 0.25 0.34 0.35
Типичный коэффициент 0.21 0.50 0.04 0.04
теплопередачи
На практике, особенно на стадии подготовки технического решения или коммерческого
предложения, лучше все-таки пользоваться более точным и гибким инструментом для
расчета эффективности биоклиматического фасада. Например, в открытом доступе в
интернете можно найти совместную разработку одного из лидера рынка моторизации и
автоматики для солнцезащитных конструкций компании Somfy и университета Лунд,
Швеция - программу Somfy DISC. Эта программа позволяет рассчитать эффективность
биоклиматического фасада на конкретном объекте. Она очень проста в пользовании и
имеет дружественный интерфейс. Онлайн версия находится по адресу
http://www.disc-energycalculation.com
Надо сказать, что отчеты, получаемые с помощью DISC, очень убедительно показывают
не только техническую эффективность системы солнцезащиты, но и позволяют
подготовить научно подтвержденное экономическое обоснование ее. Именно
экономического обоснования обычно не хватает на стадии переговоров с инвесторами или
заказчиками. Для них любая система солнцезащиты - это всего лишь дорогая игрушка,
способная повысить уровень комфорта и потешить самолюбие, не более. Но когда на стол
переговоров ложится грамотно оформленное обоснование капитальных вложений, то это
существенно повышает ваш статус как специалиста и переговорщика, а также наглядно
показывает где заказчик может сэкономить деньги.
Помимо этого, тенденции российского рынка таковы, что через несколько лет мы так же
как и в Европе неизбежно столкнемся с проблемой экономии энергоресурсов не только в
глобальных масштабах страны, но также и лично, в рамках отдельно взятой квартиры,
дома и т.д. Поэтому сейчас наступило самое подходящее время задуматься обо всех этих
вопросах и начинать внедрять подобные энергоэффективные решения в текущие проекты.
Список используемой литературы и источников информации:
http://en.wikipedia.org/wiki/Dynamic_insulation
http://somfy-architecture.com
http://www.futurehabitats.com/BioclimaticFacade.aspx
REHVA GUIDEBOOK N12. Solar Shading.
Bioclimatic facades. Alain Liebard - Andre de Herde.
Капотов Д.В., Такая полезная солнцезащита
