Авторами в настоящей статье на основе разработки проекта свода правил «Устройства солнцезащитные зданий. Правила проектирования» приведена принятая в мире классификация основных типов современных солнцезащитных устройств. Данный документ разработан НИИСФ РААСН совместно с Крымским федеральным университетом им. В.А. Вернадского при участии специалистов Киевского национального университета строительства и архитектуры.

УДК 691

В.С. БУРАВЧЕНКО, канд. техн. наук, Киевский национальный университет строительства и архитектуры, А.Т. ДВОРЕЦКИЙ, доктор техн. наук, Крымский федеральный университет им. В.А. Вернадского, О.В. СЕРГЕЙЧУК, доктор техн. наук, Киевский национальный университет строительства и архитектуры, А.В. СПИРИДОНОВ, канд. техн. наук, И.Л. ШУБИН, доктор техн. наук, Научно-исследовательский институт строительной физики (НИИСФ РААСН)

Ключевые слова: солнцезащитные устройства, светопрозрачные конструкции, классификация, методы расчета
Keywords: solar control devices, fenestration, classification, calculation methods

В 2016 г. по заданию Федерального автономного учреждения «Федеральный центр нормирования, стандартизации и технической оценки соответствия в строительстве» НИИСФ РААСН совместно с Крымским федеральным университетом им. В.А. Вернадского при участии специалистов Киевского национального университета строительства и архитектуры разработан проект свода правил «Устройства солнцезащитные зданий. Правила проектирования» [1].

Необходимость широкого использования солнцезащитных устройств в отечественном строительстве, а также отсутствие нормативных документов, которые должны этому способствовать, были неоднократно обоснованы в специализированных изданиях [2-5]. В зарубежной практике солнцезащитные устройства используются очень широко в зданиях различного назначения; разработаны современные методы их расчета, а также методы оценки влияния этих строительных элементов на параметры микроклимата помещений, зданий в целом [6-9].

В настоящей статье на основе разработки указанного выше проекта свода правил [1] приведена принятая в мире классификация основных типов современных солнцезащитных устройств. Солнцезащитные устройства (СЗУ) следует классифицировать в соответствии с принятой практикой и ГОСТ 33125 [10] по следующим показателям:

– месту установки и положению относительно светопрозрачной конструкции;
– типу солнцезащитного устройства и конструкции затеняющих элементов;
– способу управления и методу регулирования;
– ориентации затеняющих элементов;
– материалу изготовления затеняющих элементов;
– уровню солнцезащиты.

По месту установки и положению относительно светопрозрачной конструкции СЗУ различают (рис. 1): наружные СЗУ; межстекольные СЗУ; межстекольные СЗУ с вентилированием межстекольного пространства для установки в двойных фасадах; внутренние СЗУ; комбинация некоторых из перечисленных мест установки.

а б в г
Рис. 1. Классификация солнцезащитных устройств по месту установки и положению относительно светопрозрачной конструкции: а – наружные СЗУ; б – межстекольные СЗУ; в – межстекольные СЗУ с вентилированием межстекольного пространства; г – внутренние СЗУ

По типу солнцезащитного устройства и конструкции затеняющих элементов различают (рис. 2):

– сплошные (затеняющими элементами являются сплошные непрозрачные или частично прозрачные конструкции различной конфигурации);

– с использованием ламелей (затеняющие элементы состоят из ряда параллельных ламелей; такое решение обеспечивает солнцезащиту с меньшим расходом материалов, оптимальным сопротивлением ветровым нагрузкам).

Если ламели одного СЗУ имеют одинаковый размер, следует устанавливать их на равном расстоянии. Если ламели по конструктивной необходимости отличаются размерами, рекомендуется устанавливать их на расстояниях, прямо пропорциональных ширинам ламелей.

а б в
Рис. 2. Типы СЗУ по конструкции затеняющих элементов: а – сплошные; б – с использованием ламелей одного размера; в – с использованием ламелей разного размера

По способу управления следует различать следующие основные типы СЗУ: стационарные (нерегулируемые), включая солнцезащитные и мультифункциональные стекла и стекла с установленными на них солнцезащитными пленками (геометрические параметры этих СЗУ не меняются в течение всего срока эксплуатации); регулируемые (геометрические параметры этих СЗУ могут изменяться).

По методу регулирования СЗУ могут быть:

– активно регулируемые – геометрические параметры таких СЗУ могут быть изменены пользователем напрямую или с применением специальных систем управления согласно собственным пожеланиям;

– циклически регулируемые – геометрические параметры СЗУ изменяются соответствующей системой управления согласно заданному пользователем или проектировщиком циклу (суточному или годичному);

– адаптивно регулируемые – геометрические параметры СЗУ изменяются в зависимости от условий внешней среды, в частности температуры воздуха и интенсивности солнечной радиации;

– пассивно-адаптивные – геометрические параметры СЗУ изменяются непосредственно условиями среды за счет явлений температурной деформации или изменения агрегатного состояния материалов;

– активно-адаптивные – геометрические параметры СЗУ изменяются соответствующей системой управления в зависимости от данных систем метеорологического наблюдения.

Основные методы регулирования затеняющих элементов СЗУ приведены на рис. 3.

Основными типами солнцезащитных устройств по виду управления являются следующие: без управления (нерегулируемые, стационарные); с ручным управлением; с автоматическим управлением (поворот ламелей; подъем-опускание устройства; по группам (фасадам); по температуре внешнего воздуха); с другим типом управления. Солнцезащитное устройство может иметь одновременно несколько видов управления. Основные типы управления СЗУ приведены на рис. 4.

Рис. 4. Основные типы управления СЗУ: а, в – с помощью шнура; б – с помощью ленты; г – с помощью цепи; д – с помощью шариков на шнуре; ж, з – с помощью ручек управления; и, е – с помощью штанг; к – с помощью пружинно-инерционного механизма; л – электрическое управление; 1 – лента; 2 – стопор

По положению направляющих затеняющих элементов следует различать СЗУ (рис. 5):

а б в г
Рис. 5. Классификация СЗУ по положению затеняющих элементов: а – горизонтальные; б – вертикальные; в – общего положения; г – комбинированные

– горизонтальные, в которых затеняющие элементы расположены горизонтально. В качестве горизонтальных СЗУ могут рассматриваться жалюзи с горизонтальными ламелями, а также козырьки, летние помещения следующего этажа, такие как балконы и лоджии, а также консоли и козырьки над светопроемами;

– вертикальные, в которых затеняющие элементы расположены вертикально. В качестве вертикальных СЗУ могут рассматриваться жалюзи с вертикальными ламелями, а также боковые стенки лоджий, ризалиты и другие внешние элементы дома;

– общего положения, в которых затеняющие элементы расположены под углом к горизонту. В качестве СЗУ общего положения могут рассматриваться жалюзи с наклонными ламелями;

– комбинированные, состоящие из двух или более систем затеняющих элементов разного положения. В качестве комбинированных СЗУ могут рассматриваться сотовые конструкции, состоящие из вертикальных и горизонтальных элементов.

В солнцезащитных устройствах плоскости ламелей могут быть расположены как перпендикулярно плоскости фасада, так и иметь определенный угол с этой плоскостью.

При изготовлении затеняющих элементов солнцезащитных устройств могут использоваться металлы, пластик, ткани, стекло, композитные и другие материалы, которые имеют малые значения теплоемкости. Для солнцезащиты помещений могут использоваться специальные солнцезащитные и мультифункциональные стекла и пленки. СЗУ классифицируют по уровню солнцезащиты в соответствии с табл. 1 по значениям общего солнечного фактора gобщ. Это один из основных показателей, определяющих эффективность солнцезащитных мероприятий.

Таблица 1. Классификация СЗУ по уровню солнцезащиты

Уровень солнцезащиты	Солнечный фактор, gобщ, отн. ед.
Очень высокий	0-0,20
Высокий	0,21-0,40
Средний	0,41-0,60
Низкий	0,61-0,80
Очень низкий	0,81-1,00

Значение общего солнечного фактора определяется согласно [1]:

gобщ = gСЗУ gост (1),

где gСЗУ – солнечный фактор солнцезащитного устройства; gост – солнечный фактор остекления.

СЗУ (за исключением стационарных) могут иметь различные уровни солнцезащиты в зависимости от положения затеняющих элементов. СЗУ с высоким и очень высоким уровнем солнцезащиты рекомендуется использовать на южных и юго-западных фасадах зданий. В табл. 2 представлены характеристики некоторых видов солнцезащитных устройств.

Таблица 2. Характеристики солнцезащитных устройств [9, 11]

Вид СЗУ	Тип СЗУ	Солнечный фактор, gСЗУ, отн. ед.	Коэффициент светопропускания СЗУ, отн. ед.
Наружные регулируемые (убираемые)	Жалюзи с горизонтальными затеняющими элементами (угол наклона ламелей от 85° до 0° к горизонту)	0,10-0,30	0,10-0,60
То же	Внешняя рулонная штора	0,15	0,10
То же	Рольставни	0,10	0,02
Межстекольные	Жалюзи с горизонтальными затеняющими элементами с невентилируемым межстекольным пространством (угол наклона ламелей от 85° до 0° к горизонту)	0,23-0,50	0,10-0,45
Внутренние	Жалюзи с горизонтальными затеняющими элементами (угол наклона ламелей от 85° до 0° к горизонту)	0,45-0,65	0,10-0,45
Солнцезащитное остекление	Постоянно установлено в качестве наружного стекла	0,20-0,55	0,35-0,70
Солнцезащитные пленки	Наклеено на наружное стекло	0,30-0,50	0,15-0,45

В последние годы получает распространение новый тип СЗУ – «smart solar shading» («умные солнцезащитные устройства») [9, 11, 12]. Этот термин очень активно обсуждается (например, заседание Генеральной ассамблеи Европейской организации солнцезащиты 7 апреля 2017 г. в Брюсселе) и в ближайшее время будет предложен в качестве основного направления развития современных солнцезащитных устройств. Представляется, что широкое использование «smart solar shading» в зданиях различного назначения позволит сделать еще один шаг в обеспечении повышения энергоэффективности строительной отрасли.

Библиографический список

1. Проект Свода правил «Устройства солнцезащитные зданий. Правила проектирования», НИИСФ РААСН, 2016, – 77 с.

2. Римшин В.И., Семин С.А., Спиридонов А.В., Шубин И.Л. Практика нормирования солнцезащитных устройств // Светотехника, №6, 2014, с. 27-31.

3. Дворецкий А.Т., Моргунова М.А., Сергейчук О.В., Спиридонов А.В. Методы проектирования стационарных солнцезащитных устройств // Светотехника, №6, 2016, с. 43-47.

4. Оболенский Н.В. Архитектура и Солнце. – М.: Стройиздат, 1988, – 207 с.

5. Табунщиков Ю.А. О противоречивости требований к теплозащите зданий в летних и зимних условиях // АВОК, №3, 2013, с. 48.

6. Подгорный А.Л., Щепетова І.М., Сергейчук О.В., Зайцев О.М., Процюк В.П. Світопрозорі огородження будинків. – Київ. Ф: Витрина, 2005, – 281 с.

7. Сергейчук О.В. Особенности методики расчета солнечных поступлений в национальном приложении к ДСТУ Б EN ISO 13790 / О.В. Сергейчук, В.С. Буравченко, О.В. Андропова и др. // Енергоефективність в будівництві та архітектурі: наук.-техн. збірник. – К.: КНУБА, 2014, вип. 6, с. 267-272.

8. Beck W., Dolmans D., Dutoo G., Hall A., Seppantn O. Solar Shading. How to integrate solar shading in sustainable buildings. REHVA and ES-SO Guidebook, 2010, – 78 p.

9. Hutchins M. High performance dynamic shading solutions for energy efficiency and comfort in buildings. Sonnergy Limited, Sonnergy report, 15/498, May 2015, – 147 p.

10. ГОСТ 33125-2014. Устройства солнцезащитные. Технические условия.

11. Solar shading for low energy buildings, ES-SO Guidebook, 2012, 35, – 19 p.

12. ES-SO White Paper EPBD “Overheating risk in low energy buildings to combat”, 22 November, 2016.