Зимний сад. Жизнь "за стеклом"

Надо иметь в виду, что поддерживать нормальную температуру (в среднем 20-22 градуса для человека) - наиболее важная и сложная задача, поскольку зимний сад - это конструкция из стекла или иных светопропускающих материалов, а значит, в наших погодных условиях зимой вам неизбежно придется бороться с переохлаждением, летом - с перегревом воздуха внутри сооружения. Как же создать нужный микроклимат? Прежде всего следует правильно выбрать место для «прозрачной» пристройки. В зимнем саду, окна которого обращены на юг, летним днем противостоять жаре очень сложно: воздух может нагреваться до 70-80 градусов. Нужны тщательно продуманная вентиляция или мощная система кондиционирования, однако даже они не всегда способны справиться с ситуацией. Кроме того, понадобится дополнительно защищать мебель, иначе от обилия ультрафиолетовых лучей она быстро выцветет. Пристройка на северной стороне дома в теплое время года нагревается не столь сильно, но в ней для большинства растений недостаточно освещения. Зато это место подходит для зоны отдыха, кабинета или столовой. В зимнем саду, ориентированном на восток, цветы, деревья и люди летом будут чувствовать себя очень уютно: тут светло, тепло и при правильно организованной вентиляции в полдень не бывает изнуряющего пекла. В сооружении, расположенном на западной стороне, тепло сохраняется до глубокой ночи, поэтому такой сад подойдет для обитания и растений, и людей. Остекление В качестве светопрозрачного материала для фасадов и кровли зимнего сада чаще всего применяют стеклопакеты. Количество их камер напрямую влияет на климат в помещении: за однокамерными «стенами» холоднее, за двухкамерными - теплее. Но обычный стеклопакет, независимо от количества камер, не способен в должной мере сохранить дополнительный источник тепла зимой - солнечную энергию, а значит, сократить расходы на отопление. Летом он также не сможет воспрепятствовать свободному проникновению тепловых лучей внутрь сада. Все дело в физических свойствах стекла. Часть поступающей солнечной энергии стекло пропускает, часть отражает и поглощает. Обычное стекло поглощает длинноволновое инфракрасное излучение и коротковолновые ультрафиолетовые лучи, при этом почти без изменения пропуская видимый свет и коротковолновое тепловое излучение. «Теплые» лучи, попадая внутрь, нагревают стены, пол, предметы интерьера, которые в свою очередь сами начинают «отапливать» помещение. Но если в стеклопакете установлены обычные стекла, то он, легко пропуская полезное излучение, так же легко выпускает его наружу. Для улучшения теплоизоляции зимнего сада используют энергосберегающие стекла. На одну из поверхностей такого стекла наносится низкоэмиссионное покрытие из мельчайших частиц металлов, которые невозможно увидеть невооруженным глазом. Зимой такое покрытие отражает «теплые» лучи обратно в помещение, почти не влияя при этом на оптические свойства стекла. Существуют два основных типа стекол с напылением: К-стекло и Е-стекло (иногда называемое И-стеклом). Последнее лучше сберегает тепло, однако его покрытие «мягкое», поэтому такое стекло более трудоемкое в производстве. В составе стеклопакета покрытие, как правило, находится на той стороне стекла, которая обращена внутрь. Некоторые владельцы домов, желая улучшить климат в остекленной пристройке, устраивают стены из двухкамерных стеклопакетов, где сразу два стекла имеют низкоэмиссионное покрытие. Конечно, такое дорогостоящее решение повышает теплотехническую эффективность «стен», но в принципе основная часть излучения отражается уже первым стеклом. В летнее время остекленная поверхность, напротив, основной источник избыточной солнечной радиации. Например, через 10 кв. м обычного стекла проникает около 6000 Вт лишнего тепла, что требует дополнительной тонны воздуха для кондиционирования, иначе не избежать так называемого парникового эффекта. Но К- и Е-стекла и летом «работают» эффективно. Они отражают лучи, поэтому вкупе с прочими солнцезащитными мероприятиями улучшают самочувствие «обитателей» зимнего сада. Фасады зимнего сада могут выполняться из солнцезащитных стекол (чаще всего в составе стеклопакета). Это тонированные в массе или покрытые пленками (нередко зеркальными) стекла, которые «умеют» поглощать, однако почти не отражают солнечную энергию и ультрафиолет. Заменить стекла с низкоэмиссионным напылением они не могут. В солнечный день глаза вам слепить не будет, но зимой теплее, а летом прохладнее тоже не станет. Да и постоянно смотреть на мир сквозь «очки от солнца» не всегда приятно. Зато защиту от посторонних глаз они обеспечат. Основные цвета таких стекол - бронзовый, серый, зеленый, голубой, коричневый. Имейте в виду: из-за высокого уровня поглощения тепловой энергии и, как следствие, сильного нагрева такие стекла в незакаленном виде применять нельзя. Иногда вместо напыления используют специальную пленку, которая натягивается между стеклопакетами, образуя дополнительную камеру. Прозрачная крыша Через остекленную крышу внутрь зимнего сада проникает еще больше теплового излучения, поскольку чем выше угол падения лучей, тем «жарче» в помещении. Поэтому стеклопакеты, из которых выполняется кровля, должны иметь очень хорошие теплотехнические характеристики. Сидя в зимнем саду, сквозь потолок можно видеть высокие деревья, небо и звезды. Но далеко не всегда есть техническая возможность ставить на крышу стеклопакет: это большая нагрузка на профили, и конструкции из некоторых материалов (в основном из пластика) не способны ее выдержать. Порой требуется кардинально менять форму сооружения, чтобы оно без деформаций несло такую «ношу». Нередко сам заказчик стремится сократить расходы на зимний сад. В таких случаях на помощь приходит многокамерный поликарбонат. Этот полимерный материал, как правило, дешевле стеклопакетов, имеет малый вес (от 1,5 до 3,5 кг на 1 кв. м), очень прочен и обладает хорошими теплоизоляционными свойствами. (Последнее справедливо только по отношению к панелям ячеистого поликарбоната толщиной не меньше 25 мм. Достаточно ходовые панели толщиной 16 и 20 мм зимой гораздо быстрее выпускают тепло, поэтому вам придется больше тратить на отопление.) В тех случаях, когда нет технической возможности ставить на крышу зимнего сада стеклопакет или когда заказчик хочет сократить расходы, на помощь приходит многокамерный поликарбонат - недорогой полимерный материал, обладающий высокой прочностью, малым весом и хорошими теплоизоляционными свойствами. Если стекла с напылением отражают инфракрасное излучение до его проникновения в помещение, то жалюзи поглощают лучи и препятствуют нагреву объектов внутри сооружения. Другие их функции - избавить глаза от яркого солнечного света, скрыть от посторонних взоров в вечернее время, защитить предметы интерьера от выцветания. Материалом для внутренних жалюзи могут служить переплетенные нити из стекловолокна, покрытые виниловой оболочкой, полиэстер с виниловой оболочкой, ткань из акриловых волокон, пластиковые, алюминиевые пластины или тончайшие деревянные рейки. Створки окон должны располагаться так, чтобы обеспечивать равномерную конвекцию внутри помещения, в противном случае теплый воздух будет заставиваться. Но у этого материала есть очевидные недостатки. Среди них - неспособность отражать солнечное излучение. Поликарбонат бронзового или матового белого цвета спасает глаза от яркого света, как солнечные очки. Прозрачная панель - нет. Но независимо от цвета материала инфракрасное излучение летом беспрепятственно проникает под крышу, а зимой легко «улетучивается» через нее. В последнее время специально для поликарбоната разработаны пленки с металлизированной поверхностью, которые имеют хорошие показатели по отражению «теплых» лучей. Так или иначе, светопропускающим фасадам и крышам зимних садов не всегда удается самостоятельно справиться с назойливым солнцем. Для улучшения микроклимата стоит установить... Жалюзи Если пленки и напыления защищают активно - отражают инфракрасное излучение до его проникновения в помещение, то жалюзи - пассивно, поглощая лучи и препятствуя нагреву объектов внутри сооружения. Другая функция жалюзи - избавить глаза от яркого солнечного света. Еще одна составляющая комфортного пребывания в зимнем саду - защищенность от посторонних глаз в вечернее время. Жалюзи справляются и с этим. Кроме того, они способны уменьшать поток ультрафиолета, сохраняя яркими цвета предметов интерьера. Жалюзи бывают внешними и внутренними. Внешние могут представлять собой переплетенные нити из стекловолокна, покрытые виниловой оболочкой, алюминиевые или пластиковые пластины. Такие жалюзи рассеивают и поглощают солнечное излучение до того, как оно достигнет поверхности стекла (или поликарбоната), при этом не мешая поступлению дневного света. Однако, являясь характерным атрибутом европейского зимнего сада, в условиях России внешние жалюзи не совсем практичны. Достаточно пройти дождю, который сопровождается сильным ветром, и дорогие жалюзи испачкаются. К тому же весьма проблематично использовать их в зимний период. Внутренние жалюзи, напротив, прекрасно защищены от любых внешних воздействий. Материалом для них могут служить то же стекловолокно, покрытое виниловой оболочкой, полиэстер с виниловой оболочкой, ткань из акриловых волокон, пластиковые, алюминиевые пластины или тончайшие деревянные рейки. Цветов и оттенков этих материалов - великое множество, причем со временем они практически не выцветают. Внутренние жалюзи также поглощают солнечную радиацию, но не исключено, что, нагреваясь, они сами будут нагревать воздух в помещении. Особенно это касается жалюзи темных цветов. Сегодня существуют жалюзи с металлизированными покрытиями, которые не поглощают, а отражают тепловые лучи, повышая уровень комфорта внутри зимнего сада. Стоит иметь в виду, что жалюзи для обычных окон не подходят зимнему саду, точнее, его крыше. Не только потому, что остекленные проемы бывают весьма сложной формы, но и потому, что жалюзи крепятся к ним с помощью специальных конструкций. Ведь жалюзи должны сдвигаться, не провисая, причем механизмы крепления не должны быть заметны. По этой же причине монтаж жалюзи сложен и требует дополнительных затрат. Кстати, если вместо жалюзи вы решили повесить в зимнем саду шторы, не забудьте, что потолок все равно придется чем-нибудь закрывать. Жалюзи управляются как вручную - капроновыми нитями или шестами, так и с использованием электроприводов, датчиков и пультов дистанционного управления. Вентиляция Для хорошего самочувствия людей и растений, находящихся в зимнем саду, важен показатель относительной влажности. Большинству «живых существ» комфортно, когда он составляет 40-60% (только тропическим растениям нужно 80-90%). Уровень влажности напрямую связан с температурой: даже незначительные ее изменения приводят в движение и сталкивают между собой воздушные массы. А когда происходит соприкосновение теплого влажного воздуха с холодными поверхностями, выпадает конденсат, стекла и профили «запотевают». Поэтому уже в самой конструкции зимнего сада предусмотрены меры, предотвращающие образование конденсата. Например, в алюминиевых профилях существуют терморазрывы, изготовленные из морозостойких полиуретановых, полиамидных или EPDM-вставок. Они разделяют профиль на две части, так что холодная его часть, находящаяся на улице, отделена от теплой внутренней. Но даже при хорошей теплоизоляции стоек и нормальном отоплении полностью избежать выпадения конденсата вряд ли возможно, если не продумать систему вентиляции. Именно она способствует уменьшению влажности воздуха и обеспечивает еще одно условие благоприятного микроклимата в зимнем саду - приток свежего воздуха. По законам природы воздух, нагреваясь, стремится вверх. Поэтому для вентиляции зимнего сада в нижней части его стен предусматривают открывающиеся створки, через которые в помещение поступает холодный свежий воздух. В кровельной части, как можно ближе к коньку, устанавливают специальные люки, выпускающие избыточный теплый воздух. Лопастные вентиляторы (фены), которые крепятся под потолком, позволяют плавно регулировать интенсивность воздухообмена и всегда равномерно «перемешивают» воздух. Лопастные вентиляторы (фены) Вентиляция бывает естественной и принудительной. Первая действует строго в соответствии с законами физики. Как известно, воздух, нагреваясь, всегда стремится вверх, под потолок. Поэтому в нижней части стен зимнего сада предусматривают открывающиеся створки, через которые в помещение поступает холодный свежий воздух. В кровельной части, как можно ближе к коньку, устанавливают специальные люки, выпускающие избыточный теплый воздух. Разница в высоте - обязательное условие циркуляции воздушных масс. Еще один вариант естественной вентиляции - наружный воздух поступает в помещение через решетки или форточки, расположенные на уровне пола, а выходит из створок в верхней части «прозрачных» стен. Отверстия должны располагаться равномерно по всему объему и по диагонали друг к другу, только тогда поток воздуха «облетит» весь зимний сад. В противном случае конвекция будет происходить неравномерно - в том или другом углу. Подобная система подходит для остекленных помещений, ширина которых свыше 6 м или которые имеют маленькую крышу. Но если крыша большая и высокая, без люков на ней не обойтись. Вентиляционные решетки, которые монтируются в парапет, позволяют проветривать зимний сад, не открывая окно. На Западе они распространены во многом по соображениям безопасности: ночью сквозь небольшую решетку «незваный гость» не проникнет, а свежий воздух - запросто. У нас же коттеджи чаще всего находятся в охраняемых зонах, поэтому решетки, которые к тому же придется на зиму закрывать, - вариант не столь удачный, как створки. Количество, габариты, расположение вентиляционных отверстий зависят от многих факторов, среди которых конфигурация, объем зимнего сада, его ориентация по сторонам света и даже роза ветров. Обычно площадь створок и люков составляет 5-10% от общей площади остекления. Впрочем, можно установить сколько угодно открывающихся элементов, ведь их всегда можно закрыть. Другое дело, что чем больше особых рам, петель, замков или ручек, тем выше стоимость сооружения. Но это уже вопрос меры и соотношения цены и качества. Естественная вентиляция может быть автоматической. Нередко она включается в общую систему поддержания микроклимата, действуя «сообща» с освещением и отоплением. Специальные датчики, реагируя на изменение температуры и влажности внутри и снаружи зимнего сада, подают сигнал на контрольную панель. Отсюда идут команды: электроприводу - открыть или закрыть створку, отопительным приборам - включиться или выключиться. Система удобна тем, что может программироваться и выполнять свои функции в отсутствии хозяина. В то же время в зимнем саду большой площади стоит установить принудительную вентиляцию. Это могут быть приточно-вытяжные системы, которые забирают воздух с улицы, или кондиционеры, «работающие» с воздухом, уже имеющимся в помещении. Очень красиво смотрятся в зимнем саду фены - лопастные вентиляторы, которые крепятся под потолком. Плюс механических устройств в том, что они позволяют плавно регулировать интенсивность воздухообмена и всегда равномерно «перемешивают» воздух; минус - потребление энергии, а кроме того, вдруг электричество отключат? Да и как-то странно летом наполнять легкие не свежим воздухом с улицы, а тем, что «надышал» кондиционер. Поэтому специалисты рекомендуют всегда совмещать принудительную вентиляцию с естественной. Отопление Зимний сад можно отапливать разными способами: радиаторами, подключенными к центральному отоплению, автономными электрическими отопительными приборами, с помощью воздуха, нагретого кондиционером, а также «теплым полом» - как электрическим, так и с жидким теплоносителем. Нередко используются комбинации этих систем. Кроме того, не стоит забывать и о «вольнонаемном» помощнике - инфракрасном излучении. В принципе можно рассчитать количество радиаторов, необходимых для сооружения. Для этого надо учесть общую площадь помещения, площадь «прозрачных» поверхностей и теплотехнические характеристики ограждающих конструкций (профилей и светопропускающих элементов). Однако на температуру внутри зимнего сада влияют и другие факторы, скажем, величина теплового излучения или местоположение сооружения. Или, например, вы загородили радиатор спинкой дивана, установили над ним подоконник, закрыли его декоративным экраном - нарушается движение воздуха, а значит, эффективность радиатора снижается. Не стоит забывать и о том, что у большинства современных радиаторов регулируется мощность. Поэтому во многих случаях расчет отопления можно упростить: рассчитать количество радиаторов, нужное для закрытого помещения такой же площади, и установить их в два раза больше. Рекомендуется располагать радиаторы по периметру зимнего сада. Тогда помещение будет обогреваться равномерно, не появятся «застойные зоны». Более того, теплый воздух снижает образование конденсата на холодных поверхностях стекла или профиля, но только в том случае, если воздух движется. Так что без вентиляции в остекленном сооружении - с какой стороны ни посмотри - обойтись невозможно. Итак, мы рассмотрели основные составляющие оптимального климата в зимнем саду. Однако нужно быть уверенным, что спустя годы в вашем «стеклянном» доме будет по-прежнему уютно и безопасно. Для этого конструкция должна отвечать всем требованиям по устойчивости. Статическая прочность конструкции Нельзя устроить зимний сад, расставив по кругу окна и двери и накрыв их колпаком. Зимний сад - это система, продуманная до мелочей. Стоит сразу же оговориться, что одни фирмы проводят расчет прочности каждого элемента «будущего» сооружения (в соответствии со СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия»), другие работают с уже «готовыми» системами, прочность которых давно рассчитана и проверена временем. Но в любом случае конструкторы обращают внимание на одни и те же статические принципы. Не претендуя на всеобъемлющий рассказ, отметим некоторые важные моменты. На опорные элементы конструкции действуют три вида нагрузок: снеговая, ветровая и собственный вес. Способность выдерживать их у материалов, из которых изготавливаются профили зимних садов, неодинаковая. На современном рынке представлены профили из алюминия, пластика (ПВХ) и твердых пород дерева. Следует иметь в виду, что многие системы являются комбинированными, например пластико-алюминиевые, алюминиево-деревянные или алюминиево-стальные. Системы, целиком выполненные из дерева, для России большая редкость. Дело в том, что древесина слишком чувствительна к атмосферным воздействиям, а кроме того, зимний сад из этого материала - сооружение штучное и очень дорогое. В принципе размер зимнего сада мало влияет на выбор материала для профилей. Однако в зависимости от размера конструкции сечение стоек будет разным: скажем, алюминиевых - тоньше, пластиковых - толще. Да и самих профилей из ПВХ большому зимнему саду понадобится больше, чем стоек из алюминия. А при определенных размерах зимнему саду обязательно потребуется, каркас, поддерживающий крышу. Силовой расчет зимнего сада начинается с выявления самых нагруженных стоек и ригелей. Прежде всего это касается элементов кровли. Именно на их «плечи» ложатся основные снеговые и ветровые нагрузки. Если угол наклона крыши меньше 20 градусов, то берут максимальный вес снежного покрова - 140 кг на 1 кв.м, причем имеется в виду не столько нагрузка на саму балку, сколько нагрузка на нее от стеклопакета, обильно «усыпанного» снегом. В пристенных зонах, ендовах или иных местах, где могут образовываться снеговые карманы, а значит, увеличиваться предполагаемая нагрузка, к этой величине прибавляется поправочный коэффициент. Если же уклон составляет больше 60 градусов, то снег с такой крыши сходит и не учитывается. Ветровая нагрузка для московского региона, согласно СНиП, - 23 кг на 1 кв.м. Но поправочных коэффициентов здесь еще больше, поскольку на движение ветра оказывают влияние разнообразные законы - турбулентность, пульсации и пр. У зимних садов «солидной» площади выявляются угловые зоны, ветровая нагрузка на которые также увеличивается в 1,5-2 раза. Если же крыша в виде шатра, аэродинамический коэффициент меньше. Надо помнить, что даже та часть сооружения, которая вроде бы не обдувается ветром, все равно подвергается нагрузке: ветер движется не напрямую, а с завихрением, в результате создается недостаток воздушного давления, который компенсируется давлением внутри здания. Отсюда и воздействие на конструкцию в направлении от помещения к улице. После определения всех нагрузок, действующих на конкретную стойку или ригель, они суммируются. Далее рассчитывается, насколько этот несущий элемент прогнется. Предельная величина прогиба - 1/300 длины стойки или ригеля. В некоторых источниках прогиб рекомендуется ограничивать 8 мм. Эта цифра обусловлена не только соображениями прочности, но и визуальным восприятием. Если же, по расчетам, прогиб будет больше, надо увеличивать сечение профиля или делать поддерживающий каркас. Немаловажный момент - расширение и сжатие конструкции под воздействием температур. Возможны также механические нагрузки на нее при «усадке» здания, ведь зимний сад - чаще всего пристройка, которая легче основного строения и, как правило, имеет собственный фундамент. Поэтому в большинстве систем зимних садов все стыки герметичные, но в то же время гибкие, допускают люфты. Повышенное внимание уделяется местам крепления пристройки к основанию и к стене дома. Стеклопакетам приходится принимать на себя те же нагрузки. Но к стеклопакетам, которые образуют крышу зимнего сада, требования особые - от их прочности зависит еще и безопасность обитателей сооружения. Поэтому в таких стеклопакетах верхнее стекло, как правило, выполняется закаленным, а нижнее обязательно должно быть ламинированным или триплексованным. Закаленное стекло проходит обработку высокой температурой с резким охлаждением, благодаря чему становится прочнее обычного в 4-5 раз. Ламинированное - это стекло, покрытое специальной пленкой, а триплексованное - это несколько стекол, соединенных пленкой вместе. Такие стекла бьются, но осколки не разлетаются по помещению, а остаются приклеенными к пленке. Если же планируется выполнить крышу из панелей поликарбоната, то, помимо прочего, необходимо предусмотреть значительное расширение этого материала под влиянием температур. Материал взят с сайта: www.topremont.ru