Когда в проекте фасада на всех фасадах здания используется одно и то же устройство из защитного стекла, при этом игнорируются такие факторы, как угол падения солнечных лучей, время пиковой нагрузки, сезонные тепловые поступления, риск ослепления, соотношение площади окон к площади стен, геометрия затенения, характер использования помещений, а также тот неприятный факт, что стекло, выходящее на запад, ведет себя иначе, чем стекло, выходящее на север.
Так почему же команды продолжают определять это именно таким образом?
Как правило, дело не в научных исследованиях, а в удобстве закупок.
Я придерживаюсь прямолинейной точки зрения: использование одного типа остекления для четырёх различных конфигураций фасада зачастую является упрощением в процессе закупок, замаскированным под единообразие дизайна. Это может упростить подготовку проектной документации и сократить количество позиций на складе, однако в то же время может вынудить инженерные системы компенсировать ошибки, которые следовало устранить ещё на этапе проектирования фасада.
Схема остекления с учетом ориентации здания действует с точностью до наоборот. В ней характеристики полировки определяются исходя из реальных погодных условий на каждой высоте, а не исходя из предположения, что на каждый квадратный метр стекла падает одинаковый солнечный свет.
В большей части Северного полушария северный фасад в дневное время получает в основном рассеянный солнечный свет. Южный фасад может накапливать полезный солнечный свет в зимний период, и его освещение обычно регулируется с помощью горизонтальных козырьков. Восточный и западный фасады освещаются низкоугольными солнечными лучами, которые сложнее затенять, при этом остекление, выходящее на запад, обычно освещается в наиболее благоприятное время дня.
Это четыре различных профиля тонн.
Существующие рекомендации по энергоэффективности отражают эту разницу. В более холодных климатических условиях рекомендуется устанавливать окна с высоким коэффициентом SHGC и низким коэффициентом U на южных стенах, использовать остекление с низким коэффициентом SHGC или системы затенения на восточных и западных фасадах, а также обеспечивать минимальный экономически целесообразный коэффициент U для окон, выходящих на север. В более тёплых климатических условиях на южных, восточных и западных фасадах рекомендуется использовать стеклопакеты с пониженным коэффициентом SHGC, в то время как низкий коэффициент U-factor остается целесообразным для всех ориентаций.
Тем не менее в ряде изданий, посвящённых строительству и архитектуре, до сих пор встречается одна строчка:
IGU-1: Теплоизоляционное стекло с низкоэмиссионным покрытием, обычно устанавливаемое на всех наружных окнах дома.
Компания «Common» выполняет там опасные работы.
График, возможно, формально соответствует предписанному алгоритму, однако соблюдение норм является лишь минимальным требованием, а не доказательством оптимизации. Даже сертифицированная западная фасадная часть здания может по-прежнему приводить к перегреву помещений во второй половине дня, жалобам соседей, закрытым жалюзи, снижению уровня естественного освещения, необходимости использования мощных кондиционеров и установке дорогостоящей пленки для модернизации через 3 года.
Коэффициент U характеризует теплопередачу, вызванную разницей температур между внутренней частью дома и внешней средой. Чем ниже этот показатель, тем лучше, поскольку в этом случае здание теряет или получает гораздо меньше тепла за счет теплопроводности, конвекции и длинноволнового излучения.
Показатель SHGC характеризует, какая доля падающей солнечной энергии проникает через окна дома — как в виде непосредственно проходящего излучения, так и в виде поглощаемой энергии, которая в конечном итоге передается внутрь помещения. Его значение варьируется от 0 до 1. Низкий показатель SHGC задерживает гораздо больше солнечного тепла; высокий показатель SHGC пропускает гораздо больше.
Достаточно просто.
Однако в отрасли эти два показателя постоянно рассматриваются как равнозначные признаки эффективности, хотя окно может обладать превосходной теплоизоляцией и при этом пропускать слишком много солнечного тепла в полдень. И наоборот, изделие с очень низким показателем SHGC может снизить потребность в охлаждении, но при этом ухудшить качество дневного освещения или лишить помещения полезного теплового притока зимой.
Слой имеет значение. Современный стекло с низким уровнем обслуживания и низкоэмиссионным покрытием В ней используются микроскопически тонкие слои, предназначенные для снижения передачи инфракрасного излучения при одновременном сохранении ценной видимой пропускаемости. Системы со спектрально точным подбором могут отражать большую часть ультрафиолетового и инфракрасного излучения, не делая фасад чрезмерно темным.
Таким образом, коэффициент видимого пропускания (VT) также должен быть указан в спецификации. То же самое касается коэффициента внешнего отражения, коэффициента внутреннего отражения, покрывающей поверхности, цвета основания, требований к термообработке, бокового удаления, типа прокладки, газового наполнителя, плотности наполнения, класса безопасности и тепловых характеристик изделия в целом.
Энергоэффективность остекления не сводится к одному числу.
Текущие стандарты энергоэффективности жилых окон программы ENERGY вступили в силу 23 октября 2023 года. Согласно данным программы, сертифицированные окна позволяют сократить расходы на отопление и кондиционирование в среднем на 13% по всей стране по сравнению с несертифицированными изделиями, хотя фактическая экономия зависит от климатических условий, состояния существующих окон, качества монтажа и характеристик здания.
Эту цифру не следует неправильно интерпретировать как аргумент в пользу покупки одного лицензионного продукта и его повсеместного копирования. Сама компания POWER celebrity рекомендует выбирать продукты с учетом окружающей среды и соответствия.
Кроме того, существует более общая системная проблема. В феврале 2024 года Министерство энергетики США сообщило, что меры по модернизации ограждающих конструкций, включающие утепление, замену окон и дверей, могут сделать использование тепловых насосов экономически выгодным примерно для 4 миллионов дополнительных американских домов. Это напоминает о том, что выбор остекления влияет на экономическую эффективность оборудования, а не только на эксплуатацию стекол.
Вот такая суровая реальность: тенденции в выборе фасадов меняются.
Недостаточные требования к стеклопакетам впоследствии приводят к необходимости увеличения мощности систем кондиционирования, прокладки более широких воздуховодов, росту пиковой потребности в электроэнергии, жалобам на блики, установке периферийных отопительных приборов, автоматизированных жалюзи или снижению привлекательности арендуемых помещений вблизи фасадной стены. Расходы никуда не исчезают. Они просто перераспределяются.
Северные фасады, как правило, требуют максимально эффективной солнцезащиты, которую позволяет обеспечить бюджет, особенно в климатических условиях, где преобладает отопление. Поскольку прямое солнечное излучение ограничено, резкое снижение коэффициента пропускания солнечной тепловой энергии (SHGC) может дать незначительный эффект, при этом ухудшив освещенность помещения дневным светом.
Я бы расставил приоритеты следующим образом:
Ошибка заключается в том, что для западной фасады используется то же темное солнцезащитное покрытие, что и на других участках, исключительно для обеспечения визуальной единообразия. Единообразие цвета можно обеспечить за счет выбора семейства покрытий, фритты, регулирования коэффициента отражения с внешней стороны или проверки на макете, без необходимости соблюдения одинаковых значений коэффициента пропускания солнечной тепловой энергии (SHGC).
Остекление, выходящее на юг, может быть как преимуществом, так и недостатком.
В климатических условиях, где преобладает потребность в отоплении, умеренный или более высокий коэффициент солнечного тепла (SHGC) может обеспечить ценное поступление солнечной энергии в зимние месяцы, при условии, что для фасада правильно рассчитано горизонтальное затенение. В условиях, где преобладает потребность в охлаждении, тот же самый коэффициент солнечного тепла может быть нежелательным в течение большей части года.
Выступ необходимо моделировать с учетом фактического угла наклона солнца, азимута фасада, высоты подоконника, высоты верхнего края окна, данных о местном климате и часов пиковой нагрузки. “Обеспечить затенение” — это не эффективный метод.
И утверждение “южная ориентация означает высокий коэффициент пропускания солнечной энергии (SHGC)” также неверно. Это правило не подходит для смешанных климатических зон, зданий с большой мощностью систем кондиционирования, медицинских учреждений, офисов с большим объемом данных или зданий, подверженных неравномерному затенению соседними высотными зданиями.
На стеклянные поверхности, выходящие на восток, ранним утром попадают солнечные лучи под небольшим углом. Температура снаружи может быть ещё невысокой, но прямое солнечное излучение может вызывать нагрев, создавать локальный дискомфорт и приводить к необходимости раннего охлаждения ещё до того, как здание достигнет нормального эксплуатационного баланса.
Горизонтальные козырьки относительно малоэффективны при низкостоящем солнце. Гораздо большую эффективность обычно обеспечивают вертикальные жалюзи, наружные экраны, автоматические жалюзи, тщательно подобранный коэффициент солнечного теплового коэффициента (SHGC) и уменьшение соотношения площади окон к площади стены.
Восточное остекление, как правило, имеет право на:
Уэст — это молодой игрок, вызывающий вопросы.
Поздним днём солнечный свет падает под низким углом, когда температура на улице и накопленные тепловые нагрузки в здании зачастую уже достигают высоких значений. Меры по защите крыши от солнца могут оказаться практически бесполезными. Пассажиры опускают жалюзи, включается искусственное освещение, и зданию приходится платить вдвое больше.
Как правило, я бы присвоил западному фасаду самый низкий показатель SHGC в задаче, если только моделирование не подтвердит, что другой подход дает гораздо лучшие результаты. Кроме того, я бы сначала поставил под сомнение большие пропорции окон к стене, выходящие на запад, прежде чем обсуждать химический состав стекла. Даже лучшее стекло не сможет полностью исправить неграмотно спроектированную геометрию окон.
Одно из полезных исследований на федеральном уровне было проведено в здании «Wind Website Entrance Building» Национальной лаборатории по исследованиям в области возобновляемых источников энергии. Его проектировщики использовали программу моделирования SUNREL для определения характеристик остекления, козырьков, теплоизоляции и тепловых насосов.
Они не повторили ни один показатель SHGC.
Для стекла, выходящего на юг, был использован коэффициент SHGC, равный 0.57 чтобы обеспечить максимальный приток солнечной энергии в зимний период. В окнах, выходящих на восток и запад, был использован коэффициент пропускания солнечной тепловой энергии (SHGC) равный 0.29 для ограничения нежелательного попадания солнечных лучей. Проект также предусматривал Выступ крыши длиной 1,58 фута, жалюзи с низким коэффициентом теплоотдачи, удлиненная ось здания в направлении восток-запад и специальное стекло для фасада, обеспечивающее естественное освещение.
Эта задача не носит глобального характера. Ее условия, масштаб, объем, подход к управлению и степень заполненности были специфическими.
Но принцип остается неизменным: сначала установите прямую экспозицию, а затем настройте экспозицию стекла.
Приведенные ниже значения представляют собой исходные массивы для проектирования, а не требования к коду или универсальные ограничения по закупкам. Окончательный выбор необходимо проводить с учетом файла условий проекта, геометрии, конструктивной системы, защитного покрытия, внутренних нагрузок, допущений по охлаждению и отоплению, а также графика пребывания людей в помещении.
| Фасад | Доминирующая опасность | Подход на основе коэффициента U | Наглядная схема направления SHGC | Подход к освещению и затенению | Направить |
|---|---|---|---|---|---|
| Север | Потери на проводимость, холодные поверхности в помещении, свечение рассеянного неба | Самый низкий разумный коэффициент U для всего окна | Обусловлено климатическими факторами; предотвращение необоснованного отрицания солнечной энергии | Поддерживайте оптимальное значение VT; проверяйте отсутствие бликов и конденсата на мониторе | Проектируйте конструкции с высокой теплоизоляцией отдельно от фасадов с солнцезащитными элементами |
| Юг | Сезонное поступление солнечной энергии и чрезмерная жара летом | Низкий коэффициент теплопередачи по всему окну | Умеренный или более выраженный в отдельных случаях в холодном климате; ослабленный в климатических условиях, где преобладает охлаждающее воздействие | Расчет размеров прямых свесов с учетом геометрии солнечного света в течение часа | Значение SHGC для конкретного штата в сочетании с расчетными допущениями относительно свеса |
| Восток | Утреннее солнце под низким углом и прямой блик | Сниженный коэффициент U для всего окна | Как правило, от низкого до умеренного | Учтите возможность использования вертикальных реек, наружных экранов, электрохромного управления или автоматических жалюзи | Требуется проверка подсветки и подтверждение варианта отделки фасада |
| Запад | Работа кондиционеров в конце дня и дискомфорт жильцов | Сниженный коэффициент U для всего окна | Как правило, наименьший показатель SHGC для данной задачи | Уменьшите площадь остекления; используйте прочные наружные элементы или яркие акценты | Запретить замену материалов, основанную исключительно на коэффициенте U или внешнем виде |
| Угловые зоны | Сочетание прямого воздействия и тепловых мостов | Осмотреть полностью собранный узел | Используйте более интенсивную прямую экспозицию вблизи, если не предусмотрено иное | Моделировать как азимуты, так и поведение внутренних жалюзи | Чётко обозначить крайние платформы на вертикальных разрезах и расписаниях движения поездов |
| Спандрел/Коробка для картин | Накопление тепла, тепловое напряжение, неравномерность окраски | Координация работ по утеплению и возведению каркаса | SHGC, возможно, не учитывает непрозрачные участки, но коэффициент поглощения — учитывает | Изучите термическую обработку, виды отделки, фритту и воздушные потоки в «теневой коробке» | Не копируйте заметки из «Vision-Glass» в «Spandrel Cosmetics» |
Строгий график должен включать в себя и то, и другое проектные характеристики и пределы замещения. Фраза “такие же или намного лучше” не имеет смысла, если в технических требованиях не указано, какие характеристики должны оставаться неизменными: коэффициент теплопередачи (U-factor) для всего изделия, коэффициент солнечного теплового коэффициента (SHGC), коэффициент пропускания света (VT), коэффициент внешнего отражения, цветовая совместимость, коэффициент излучательной способности, конструкция краев, класс безопасности и устойчивость к термическим нагрузкам.
Запишите на диктофон следующие данные по проекту: широту, долготу, зону окружающей среды, высоту над уровнем моря, азимуты фасадов, окружающие препятствия, соотношение площади окон к площади стен, высоту подоконников и верхних краев окон, особенности территории, часы работы арендаторов, системы управления освещением, расположение розеток, графики работы термостатов, а также зонирование систем охлаждения и отопления.
Затем разработайте соответствующий вариант реализации.
Не выбирайте синюю отделку, так как штукатурка выглядит превосходно, и впоследствии придется приложить немало усилий, чтобы привести её в порядок.
Запускайте ежечасные симуляции с использованием имеющегося файла погодных условий. Как минимум, сравните:
Программное обеспечение WINDOW, разработанное в Берклийской лаборатории, позволяет определять коэффициенты теплопередачи (U-значения) для всей системы и в центре стекла, коэффициент солнечного теплового коэффициента (SHGC), видимую пропускаемость, «призрачные» жилые или коммерческие объекты, угловые характеристики, влияние рамы, а также предоставляет ссылки на рабочие процессы оценки энергоэффективности зданий. Последний фактор имеет значение в связи с тем, что коэффициент SHGC и коэффициент пропускания изменяются в зависимости от угла падения солнечных лучей; значение из каталога для нормального падения не отражает полную картину по часам.
Проверка 40 случайно выбранных покрытий — пустая трата времени. Проверяйте тщательно отобранные образцы.
Например:
Следите за эстетическим порядком в доме. Вариант с электрическим питанием не предполагает беспорядка снаружи.
Продукты с антибликовым покрытием могут использоваться в витринах, зонах наблюдения, диспетчерских и других местах, где отображаемые изображения затрудняют обзор. Однако при выборе Стекло с антибликовым покрытием по индивидуальному заказу не исключает необходимости проверки коэффициента солнечного теплового коэффициента (SHGC), коэффициента теплопередачи (U-factor), долговечности, тепловой обработки, совместимости с ламинированием и конструкции стеклопакета.
Та же самая осторожность касается оттенка. Умение в производство тонированного стекла по индивидуальному заказу Не следует путать это с подтвержденной энергоэффективностью фасада. Оттенок основного слоя, пиролитический слой, напыление, керамическая фритта, цвет промежуточного слоя и используемая пленка ведут себя по-разному.
Появляется цвет.
Оценивается эффективность.
Используйте четкие обозначения, такие как:
При необходимости отметьте эти коды на планах этажей, увеличенных схемах, схемах фасадных конструкций, схемах расположения дверей и данных по помещениям. Инновационная таблица, которую невозможно соотнести с конкретным объектом, — это всего лишь привлекательная на вид таблица.
Первая ошибка заключается в том, что при расчете используются данные по центру стекла, тогда как в расчёте применяется коэффициент теплопередачи всего окна. Конструкция, стойки, дистанционные рамки, влияние краёв стекла и открывающиеся створки могут существенно изменить коэффициент теплопередачи установленного окна.
Второй вариант предполагает подбор замены на основе всего двух параметров. Совпадение коэффициента U и коэффициента солнечного теплового коэффициента (SHGC) не гарантирует совпадения коэффициента пропускания тепла (VT), коэффициента отражения от внешней поверхности, оттенка стекла, угловых характеристик, коэффициента излучательной способности, риска термического повреждения или эстетической совместимости.
Третьим фактором является пренебрежение выбором слоя покрытия. Низкоэмиссионное покрытие, предназначенное для определенной поверхности стеклопакета, не должно наноситься на другую поверхность без предварительной технической оценки. Расположение покрытия на поверхности влияет на тепловые характеристики, поглощение солнечной энергии, прочность и внешний вид.
Четвертый вариант предполагает, что жалюзи обязательно всегда будут закрыты. Жильцы обходят системы управления. Жалюзи выходят из строя. Технические службы отключают автоматику после возникновения проблем. Если базовый комплект остекления не справляется при увеличении интенсивности освещения, фасад не будет долговечным.
А пятый?
Стоимость инженерных работ на квадратный метр.
Более недорогая квартира, выходящая на запад, может повлечь за собой необходимость установки более мощной системы кондиционирования, внедрение сложных систем управления, увеличение пиковой нагрузки и многолетние проблемы. Закупщики видят только стоимость стекла. Владельцы же ощущают на себе затраты на систему.
График остекления с учетом ориентации — это спецификация для каждого фасада, в которой для проемов, выходящих на север, юг, восток и запад, в зависимости от окружающей среды, площади окон, режима использования помещений и смоделированных почасовых нагрузок, указываются различные значения коэффициента теплопередачи (U) для окон в сборе, коэффициенты солнечного теплопоступления, целевые показатели пропускания видимого света, слои, цвета и допущения относительно затенения.
Она преобразует результаты энергетического моделирования в типы стекла, пригодные для строительства, коды зон, допустимые пределы и требования к контролю качества.
Оптимальным стеклопакетом для окон дома, выходящих на восток и запад, как правило, является конструкция с низким коэффициентом U и низким коэффициентом солнечного теплового коэффициента (SHGC), достаточной видимой пропускаемостью для проникновения дневного света, а также наружными солнцезащитными устройствами, рассчитанными на солнце с низким углом наклона; при этом западный фасад обычно требует одной из самых строгих схем солнцезащиты, поскольку дневная жара совпадает с пиковым спросом на охлаждение.
Последние значения ещё предстоит определить. На результат могут повлиять площадь окон, наличие затенения поблизости, назначение помещения, внутренние перегородки, широта и азимут снаружи. Кроме того, POWER Celebrity рекомендует использовать стеклопакеты с низким коэффициентом SHGC или устанавливать затеняющие элементы на окнах, выходящих на восток и запад, особенно на окнах, выходящих на запад. (POWER STAR)
В окнах домов, выходящих на юг, не следует автоматически использовать стекло с высоким коэффициентом SHGC; вместо этого следует применять значения, зависящие от климатических условий и уровня затенения, которые позволяют максимально использовать ценное солнечное тепло зимой в регионах, где преобладает отопление, одновременно ограничивая летнюю нагрузку за счет конструкции козырьков, тогда как в регионах, где преобладает охлаждение, как правило, требуется более низкий коэффициент SHGC даже на южном фасаде.
Проект с высоким показателем SHGC, ориентированный на юг, без экранирования надлежащего размера может привести к увеличению потребности в охлаждении в летний сезон. Проект с очень низким показателем SHGC в прохладном климате может привести к потере полезного пассивного тепла.
Коэффициент U определяет уровень теплопотерь, не связанных с солнечным излучением, для оконной конструкции в целом, тогда как коэффициент SHGC измеряет долю поступающей солнечной энергии, проникающей через остекление в виде прямого излучения и поглощаемого тепла; снижение коэффициента U улучшает теплоизоляцию, тогда как оптимальное значение коэффициента SHGC зависит от климатических условий, ориентации, затенения и нагрузки.
Необходимо учитывать оба этих фактора. Даже снижение коэффициента U не сможет компенсировать чрезмерное поступление солнечной энергии с западной стороны, а снижение коэффициента SHGC не поможет решить проблему плохой защиты каркаса здания.
Покрытие с низким коэффициентом излучения можно установить практически на любом фасаде, однако это не позволяет реализовать оптимальную энергетическую стратегию; использование единого покрытия, как правило, вынуждает идти на ненужные компромиссы между солнцезащитой, естественным освещением, зимним теплопритоком, бликами, внешним видом здания и простотой монтажа, особенно в тех случаях, когда пиковые нагрузки на системы охлаждения определяются восточной и западной ориентацией фасадов.
После моделирования может быть оправдано применение стандартной отделки. Однако она ни в коем случае не должна быть непроверенным вариантом по умолчанию.
Прекратите выпускать глазурь в качестве стандартного покрытия.
Для выполнения следующего задания необходимо предоставить азимуты фасадов, соотношения «окно/стена», коэффициенты теплопередачи (U-факторы) для всего изделия, коэффициенты солнечной тепловой пропускаемости (SHGC) и коэффициенты светопропускания (VT), данные об отделочных поверхностях, допущения относительно теплоизоляции, а также результаты моделирования с указанием времени до образования инея на стеклянном блоке. После этого убедитесь, что фасады, технические требования, график работ и результаты экспертизы проектной документации полностью согласуются друг с другом.
Определите «север» как север. «Юг» — как юг. А к западному краю относитесь с той неопределённостью, которую он фактически приобрел.
