Солнцезащитные устройства:
европейская и российская практика нормирования

А.В. Спиридонов, канд. техн. наук, зав. лабораторией НИИ строительной физики (НИИСФ РААСН)
И.Л. Шубин, доктор техн. наук, директор института НИИСФ РААСН
В. И. Римшин, доктор техн. наук, директор Института жилищно-коммунального комплекса МГСУ (ИЖКК МГСУ)
С.А. Семин, аспирант ИЖКК МГСУ

После принятия Федерального закона № 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности…»  в конце 2009 года в России начали появляться исследования в области энергосбережения и энергоэффективные здания [1, 2]. На российском строительном рынке получили распространение новые отечественные и зарубежные материалы, технологии, решения, обеспечивающие возможность значительной экономии энергии при эксплуатации зданий в холодный период года.

Однако в отличие от большинства развитых стран, в которых уделяется значительное внимание максимальному использованию естественного света и защите помещений от перегрева в жаркий период года, в России этой проблемой до последнего времени практически не занимались.

В то же время известно, что создание комфортных условий в помещениях летом за счет использования кондиционеров – достаточно затратное мероприятие. Стоимость холода в зданиях в несколько раз дороже стоимости тепловой энергии. В подавляющем большинстве развитых и развивающихся стран нет ни одного проекта жилых, общественных, промышленных зданий, в которых бы не предусматривались специальные меры для защиты от перегрева помещений, а также от зрительного дискомфорта при их облучении прямым солнечным светом.

Одним из наиболее распространенных способов обеспечения теплового и зрительного комфорта в помещениях является использование разнообразных солнцезащитных устройств – как правило, наружных, обладающих лучшими теплотехническими характеристиками. В нашей же стране используются (в лучшем случае) внутренние жалюзи или солнцезащитное остекление, которые не обеспечивают всего спектра возможностей наружных грамотно спроектированных солнцезащитных устройств.

В 1970–1980-х годах в нашей стране проводилось значительное число исследований и разработок, связанных с защитой помещений от перегрева. В НИИСФ, ЦНИИПромзданий, зональных институтах экспериментального проектирования (Киев, Тбилиси, Ташкент) были разработаны методы оценки и проектирования солнцезащитных устройств, а также новые и на тот период эффективные способы солнцезащиты зданий [3].

Однако эти разработки не были широко востребованы в практике строительства. За исключением немногочисленных зданий в Средней Азии и Закавказье в нашей стране практически не строились здания с использованием современных солнцезащитных устройств.

Более того, в 1970–1980-х годах было построено множество зданий со сплошным остеклением, одним из примеров которых является здание института «Гидропроект» в Москве.

В подобных зданиях практически невозможно обеспечить тепловой и зрительный комфорт в помещениях ни зимой, ни летом: зимой холодно от «стеклянных» стен, летом невыносимо жарко от поступающей солнечной радиации. Здание «Гидропроекта» летом выглядело чрезвычайно «весело»: сотрудники завешивали окна ватманом, тряпками, металлизированной пленкой. Эта проблема была известна еще с середины прошлого века – по тем же причинам перестали строить знаменитые американские небоскребы [4]. До тех пор, пока не были разработаны современные системы климатизации зданий.

В то же время в странах ЕС и США проводились и проводятся многочисленные исследования, посвященные как максимальному использованию естественного освещения, так и защите помещений от перегрева, вызванного прямой солнечной радиацией, а также учету поступлений от солнечной радиации в тепловом балансе зданий (см., например, [5, 6]).

Burj Doha (Доха, Катар). Постройка высотой 231 м имеет сетчатый металлический фасад, выполняющий роль экрана от жаркого солнца: Доха – город с необычайно жарким климатом (абсолютный максимум в 2010 году составил +50,4 °C!). Цилиндрическая башня стоит на бетонном фундаменте, каркас состоит из металлических прутьев с перекрестным наложением слоев, завершает дизайн широкоформатное остекление

Было показано, что наиболее эффективными с теплотехнической точки зрения являются наружные солнцезащитные устройства, которые помимо ограничения теплопоступлений от солнечной радиации могут быть и эффективным средством снижения теплопотерь из помещения. Эффективность солнцезащитных устройств всех типов зависит от грамотного проектирования, учитывающего климатическую зону строительства, географические характеристики, ход солнца по небосводу в различные периоды года, ориентацию фасада здания, другие параметры.

Внутренние, межстекольные и наружные солнцезащитные устройства могут применяться не только в южных регионах, но и в центральных и даже северных регионах для исключения чрезмерных солнечных поступлений в помещения. Известно, что значительные территории РФ (например, Забайкалье) характеризуются высокими значениями солнечной радиации в зимний период года, что может быть использовано для снижения нагрузок на системы отопления.

В настоящее время существует огромное разнообразие солнцезащитных устройств, различающихся по месту установки (наружные, межстекольные, внутренние), по ориентации ламелей (вертикальные, горизонтальные, наклонные), по способам управления (нерегулируемые, с ручным или механическим управлением, автоматическим слежением за движением солнца), по материалам изготовления (алюминий, дерево, пластик, стекло, полимерные пленки) и по другим функциональным показателям.

Ведущие архитекторы давно используют возможности солнцезащитных устройств не только для обеспечения комфортных условий в помещениях, но и для придания зданиям дополнительной архитектурной выразительности. На рис. 1 приведены примеры зданий с различными солнцезащитными устройствами.

Рисунок 1. Различные солнцезащитные устройства: а – горизонтальные; б– вертикальные; в – солнцезащитные устройства фонарей верхнего света; г – наружные солнцезащитные регулируемые экраны

Только в последние годы в России стали появляться исследования, направленные на учет теплопоступлений от солнечной радиации в тепловом балансе зданий [7–9]. Следует рассчитывать, что это приведет к увеличению использования солнцезащитных устройств в отечественном строительстве.

Одним из наиболее эффективных путей широкого внедрения солнцезащитных устройств в нашей стране является разработка нормативных документов по их применению в строительстве. До настоящего времени в РФ практически не существовало стандартов на проектирование, производство, применение и испытания солнцезащитных устройств. Однако в связи с повышением среднегодовых температур в большинстве климатических регионов России, ростом стоимости топливно-энергетических ресурсов, усилением политики энергосбережения в соответствии с Федеральным законом № 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности…» назрела необходимость расширения применения солнцезащитных устройств в зданиях различного назначения.

В табл.1 приведены выписки из основных российских нормативных документов, регламентирующие требования к солнцезащите помещений. Проанализировав эти требования, можно сделать вывод, что они носят чисто качественный характер – в соответствии с ними невозможно проводить реальное проектирование солнцезащитных устройств, учитывая и отсутствие соответствующих национальных стандартов.

В то же время в Европейском союзе наработан значительный опыт нормирования, проектирования, применения, испытаний, расчетов различных солнцезащитных устройств в строительстве. В настоящее время действует более 50 европейских и национальных стандартов на солнцезащитные устройства. Требования к ним и к их использованию имеются как в европейских директивах, так и в национальных документах по проектированию зданий различного назначения. В табл.2 приведены названия некоторых европейских стандартов в области солнцезащитных устройств. Следует отметить, что эти документы постоянно совершенствуются, а перечень их дополняется.

В соответствии с проводимой сегодня в Российской Федерации политикой гармонизации отечественных стандартов с аналогичными документами Европейского союза необходимо, на наш взгляд, активизировать разработку отечественного комплекса стандартов в области солнцезащитных устройств.

В настоящий момент в НИИСФ заканчивается разработка межгосударственного стандарта «Устройства солнцезащитные. Общие технические требования», который должен быть введен в действие в конце 2014 года. В стандарте приведены основные виды солнцезащитных устройств, рекомендации по их применению, общие и технические требования к солнцезащитным устройствам.

По мнению авторов в ближайшее время создание комплекса стандартов по солнцезащите абсолютно необходимо и будет востребовано. В качестве первого этапа разработки межгосударственных (национальных) стандартов НИИСФ предлагает адаптацию следующих европейских стандартов:

• ЕN 12216:2002 Shutters, external blinds, internal blinds – Terminology, glossary and definitions (предварительное российское название – «Устройства солнцезащитные. Термины и определения»);
• ЕN 13561:2004 External blinds – Performance requirements including safety (предварительное российское название – «Устройства солнцезащитные. Требования к эффективности и безопасности»);
• ЕN 14501 Blinds and shutters – Thermal and visual comfort – Performance characteristics and classification (предварительное российское название – «Устройства солнцезащитные. Тепловой и зрительный комфорт. Нормируемые характеристики»);
• ЕN 14500 Blinds and shutters – Thermal and visual comfort – Test methods (предварительное российское название – «Устройства солнцезащитные. Тепловой и зрительный комфорт. Методы испытаний»);
• ЕN 1932:2001 External blinds and shutters – Resistance to wind loads – Method of testing (предварительное российское название – «Устройства солнцезащитные. Методы определения ветровых нагрузок»);
• ЕN 13363–1:2003 Solar protection devices combined with glazing – Calculation of solar and light transmittance – Part 1: Simplified method (предварительное российское название – «Устройства солнцезащитные. Упрощенный метод расчета светопропускания и пропускания солнечной радиации»).

Это позволит законодательно обеспечить использование столь необходимых в строительстве солнцезащитных устройств, а также будет способствовать повышению теплового и зрительного комфорта в помещениях, снижению энергетических затрат на эксплуатацию зданий.

НИИСФ направил в ТК 465 «Строительство» и Федеральный центр по сертификации в строительстве заявку на включение указанных выше документов в «Программу разработки национальных и межгосударственных стандартов» и приглашает заинтересованные компании к совместной работе по созданию столь необходимых нормативных документов.

Литература

1. Шубин И.Л., Спиридонов А.В. Законодательство по энергосбережению в США, Европе и России. Пути решения // Вестник МГСУ. – 2011. – № 3. Т. 1.
2. Шубин И.Л., Спиридонов А.В. Проблемы энергосбережения в российской строительной отрасли // Энергосбережение. – 2013. – № 1.
3. Оболенский Н.В. Архитектура и солнце. М. : Стройиздат, 1988.
4. Спиридонов А.В. Энергосберегающее стекло – основной элемент современных зданий // БСТ. – 2012. – № 2.
5. Carmody J., Selkowitz S., Arasteh D., Heschong L. Residential Windows New York, W.W. Norton, 2000.
6. Carmody J., Selkowitz S., Lee E., Arasteh D., Willmert T. Window Systems of High-Performance Buildings. W.W. Norton&Company, 2003.
7. Табунщиков Ю.А., Бродач М.М. Математическое моделирование и оптимизация тепловой эффективности зданий. М. : АВОК-ПРЕСС, 2002.
8. Бродач М.М. Оптимальный учет энергетического воздействия наружного климата на здание // АВОК. – 2013. – № 4.
9. Табунщиков Ю.А. О противоречивости требований к теплозащите зданий в летних и зимних условиях // АВОК. – 2013. – № 3.