Слънцезащита за сградите

Без значение дали вярваме в глобалното затопляне или не, всички забелязваме, че лятото става все по-жарко с всяка следваща година. Климатизацията позволява да запазим интериора хладен и приятен. Тя обаче представлява значителен разход в лятната жега, а и създава друг проблем: за да ни е хладно вътре, външната среда става още по-гореща. Слънцезащитата на прозорците днес се оказва с ключова роля за запазването на прохладата в сградите при възможно най-ниски оперативни разходи. 

Текст: списание Строители

Съвременната палитра от решения за слънцезащита на прозорците е благодатна както за обитателите, така и за строителите и стопаните на сгради, защото позволява голямо разнообразие от решения с възможности за комбиниране. Границите са там, докъдето се простира фантазията на проектанта. Едновременно красиви и ефективни, слънцезащитните технологии са задължителен атрибут на новото поколение сгради в Европа, за които европейските регулации изискват да са почти нулевоенергийни (nZEB).

Външни ролетки, капаци, интериорни щори

Външните ролетни щори, капаците на прозорците и вътрешните щори са „класика“ в слънцезащитата и може да се каже, че на тях до голяма степен се базират повечето нови, „интелигентни“ средства за предпазване от пек и жега. Външните и вътрешните щори и капаците са ефективно решение за предотвратяване на натрупването на топлина в интериора. Прилагат се обичайно за засенчване на южни фасади. Функцията им е да блокират проникването на слънчевата светлина в интериора и да го запазват тъмен и хладен. Предпочитани са за приложение в жилищата, тъй като обичайно през деня домовете са празни - обитателите им са по работните си места из офис-сгради. 

Външните ролетни щори могат да се изработят с вътрешен слой от полиуретан. Това им осигурява допълнителни изолационни свойства. Тяхно предимство е, че са универсално слънцезащитно решение и могат да бъдат монтирани на всички видове прозорци - алуминиеви, PVC, дървени. В зависимост от дизайна те могат да се тонират във всякакви нюанси, за да паснат на цветовата палитра на фасадата.  За удобство на обитателите този вид щори могат да бъдат автоматизирани: да се отварят и затварят чрез вграден мотор. Това улеснява обитателя при тяхното отваряне и затваряне, но също така повишава и сигурността.

Капаците също затъмняват интериора и, било то отворени или затворени, придават на сградите уютен и гостоприемен вид. Поради това подхождат на относително малки жилищни сгради. Когато са изработени от дърво, самата дървесина играе ролята на изолатор. Това прави щорите полезни и през зимата – тогава пък защитават прозореца от студа и ветровете.

  Капаците също могат да се тонират във всякакви цветове, в зависимост от дизайна на сградата. Възможно е да се комбинират с всички видове прозорци - PVC, алуминиеви, дървени. Монтирани от вътрешната страна на прозореца, интериорните щори пък са решение за защита от слънцето, което приляга на вътрешния дизайн на дома или офиса. Най-често това са набори от множество хоризонтални ламели или пък широки вертикални ленти от специален текстил.

Ключово предимство на вътрешните щори е фактът, че почти не взаимодействат с визуалната идентичност на сградата. Когато е важно обликът на постройката да бъде запазен непокътнат, тоест когато архитектурната идентичност трябва да бъде съхранена, тогава вътрешните щори са чудесно решение. За разлика от външните ролетки и капаците повечето интериорни щори не блокират напълно слънчевите лъчи. Ето защо те са предпочитани и за офиси. Обитателите на бизнес-сградите са в състояние да се възползват от предимствата на дневната светлина, но без пряко слънчево греене и без отблясъци. Това прави вътрешните щори масово решение за офиси, в които има голямо количество стъкло, например временни преградни стени, и светлоотражателни повърхности, например монитори и компютри. 

Щорите с вертикални ленти най-често имат декоративна функция. Има обаче и такива, които са изработени от текстил със слънцезащитно покритие. Материалът позволява навлизането на част от слънчевата светлина, но има и покритие с UV защита. Важно е да се знае, че макар вътрешните щори да намаляват нуждата от охлаждане, те не са толкова ефективни като външните прегради за светлината. Причината е, че блокират слънчевото греене тогава, когато лъчите вече са преминали през прозореца и са „влезли“ в помещението. Поради това климатизацията е неизбежна.  За по-голяма ефективност вътрешните щори трябва да се комбинират с друго слънцезащитно решение, като например външна зеленина, надвес или високоефективно стъкло.

Интелигентни засенчващи системи

Една нова порода слънцезащитни модули все повече се внедрява в някои от съвременните сгради в Европа - „умните“ щори. Тези устройства имат вградени мотори и се управляват автоматично от интелигентна система за енергийна ефктивност. Тя следи, чрез множество датчици и сензори, силата на слънчевото греене в различните части от постройката, концентрацията на разсеяната светлина отвън, задаващите се дъждове или бури и др. В зависимост от позицията на слънцето в небето и съответно ъгъла на падащите лъчи на слънчевата светлина системата автоматично коригира наклона на ламелите. 

Като част от стремежа към енергийна ефективност за съвременните бизнес-сгради е обичайно да имат своя собствена, локална метеорологична станция. Интелигентните щори се свързват и с местните метео-станции и вземат данни от тях. Така на база общата картина на времето отвън (температура, вятър, влажност и др.) щорите се настройват възможно най-прецизно. Това означава, че са възможни специални „правила“ за динамичното управление на слънцезащитата. Ако слънцето грее силно, но навън е зимен студ и топлината е желан гост в интериора, щорите няма да блокират напълно слънчевото греене, а ще го пропуснат така, че да не блести и заслепява обитателите. 

Резултатът от подобно „интелигентно“ управление е, че интериорът се предпазва от излишно загряване и се пестят пари за климатизация, но в същото време в офиса навлиза достатъчно естествена дневна светлина, за да не се налага включването на лампа. Практиката показва, че дневна светлина в достатъчно количество може да достига до 13 метра дълбочина в интериора.  В усилията за постигане на максимална ефективност се експериментира и със специални покрития за динамично управляваните щори. Техните ламели могат да се покриват със „селективна“ боя. Тя не просто отразява светлината, а отразява избирателно: отблъсква предимно онези честоти на слънчевата светлина, които водят до загряване. В същото време останалата светлина не отразява, а се пропуска към интериора. 

Фотоволтаични надвеси

Едно от изискванията към съвременните сгради, особено почти нулевоенергийните, е производството на „собствена“ енергия. Най-често това се случва чрез слънчеви колектори за гореща вода и фотоволтаични панели (електричеството от тях или се съхранява в локален акумулаторен масив, или се подава към електропреносната мрежа, т.е. се продава). Една от технологиите с огромен потенциал в това отношение са прозоречните надвеси с фотоволтаични клетки. Тези козирки следват принципа на стрехата. Изработени са от фотоелектричен материал. За тях подходяща е технологията на силициевите PV клетки, която е най-ефективна при директно слънчево огряване. 

Технологията е подходяща за бизнес-сгради по редица причини. Големият брой етажи с много прозорци означава и голяма площ на фотоволтаичните клетки. Освен това надвесите не блокират осветяването на интериора и позволяват разсеяната светлина да навлиза в работните пространства. Най сетне, фасадите на повечето съвременни бизнес-сгради са почти или изцяло остъклени, което означава огромен потенциал за едновременно засенчване и генериране на електроенергия.  Предизвикателство остава капацитетът на проектантите да замислят фотоволтаичните надвеси на етап проектиране. Те трябва да са достатъчно съобразителни, за да предвидят електроинсталацията, необходима за събирането и отвеждането на добитото соларно електричество от надвесите към мястото на съхранение или ползване. 

Динамични фасади 

Интелигентните щори, стрехи, надвеси и соларни козирки са основата, на която днес фасадните специалисти създават ново поколение „динамични фасади“ - такива, които се променят адаптивно според обкръжаващата среда. Те могат да засенчват и дори да произвеждат електроенергия едновременно.  Хоризонтални или вертикални модули, сгъваеми козирки, плоскости с различни гемоетрични форми и дори фотоволтаични клетки се съчетават и управляват оркестрирано, за да засенчват там, където пече, да откриват прозорците там, където има нужда от топлина, и при всички случаи да пропускат достатъчно светлина за комфорта на обитателите. Подобни фасади задължително са оборудвани с множество датчици за светлина и топлина. Свързани са с локалните метео-станции. На база постоянно събираните данни отделните компоненти се отварят и затварят многократно в рамките на деня. Визуално подобна фасада изглежда „жива“. Тя реагира на външния свят и мърда подобно на живо същество. За външните минувачи всяка промяна е зрелищен спектакъл. 

Тази „живост“ е причината все по-често да се гледа на динамичните фасади като на вид архитектурно изкуство. Освен да засенчват, тези постоянно движещи се конструкции са разглеждани като красива „кожа“, която формира индивидуалността на сградата. Емблематичен пример са двойката кули „Al Bahar Towers“, чиято външна обвивка се състои от множество розетки, имитиращи традиционната арабска решетка „машарбия“. При силно слънце розетките се разгръщат и засенчват, а при слаба светлина се свиват – цялата фасада на кулите прилича на жива градина.

Външна зеленина

И зеленината, като стрехата, е стар и изпитан метод за засенчване с цел предпазване от лятната жега. Ключът към неговата ефективност е в съчетанието от сянка и проветривост. В класическия вид става дума за ниски сгради – едноетажни и двуетажни жилища – пред които се засаждат и отглеждат дървета. За тази цел се препоръчват широколистни дървесни видове - през зимата листата им падат и позволяват слънчевата светлина да навлезе в интериора.

Съвременният прочит на озеленяването като слънцезащита предполага по-различен подход: сградите може да са високи, затова увивни растения се „качват“ по специално окачени за целта вертикални въжета, опънати по цялата височина на фасадата. Самите въжета са на разстояние около 50см. едно от друго и на приблизително 50-70см. отстояние от самата фасада. Най-често са фини нишки от неръждаема стомана. Увивните растения се изкачват по тях, образувайки зелен слънцезащитен „екран“ с листата си. Наесен шумата пада и слънцето безпрепятствено навлиза в помещенията. 

Наред със засенчването зелените листа пред прозореца имат успокояващ ефект поради зеления си цвят. Това несъмнено е добре дошло и за домове, и за офиси. Що се отнася до офисите, за зеленината е доказано, че повишава производителността на работещите. Освен това дърветата намаляват шума и запрашеността. Някои от съвременните административни сгради във Фрайбург, Германия – град, считан за „зелената емблема на Европа“ - са опасани именно с екрани от увивни растения. 

При планирането на подобно озеленяване, разбира се, трябва да се има предвид бъдещата поддръжка на градината и нуждата от редовно напояване. Предвид изострящите се температурни екстремуми озеленените фасади могат да бъдат съчетани и с други елементи на слънцезащита, например високоефективно стъкло. 

Високоефективно стъкло

Стъклопакетите с така нареченото високоефективно стъкло, което има най-добрата защита от слънце, също допринасят за ефективната слънцезащита на интериора. Използван самостоятелно, този подход позволява избягването на капаци, щори, тенти и други подобни компоненти. Затова високоефективносто стъкло често е предпочитано за реновации на стари сгради, при които не е допустимо монтирането на капаци, ролетки и пр., например заради опазване на архитектурния облик при паметници на културата. 

Високоефективното стъкло е удачно решение за помещения, където слънчевата светлина е желана, но натрупването на топлина трябва да бъде управлявано – например училища, детски градини, болници и др. Наред с предпазването от топлина този вид стъклопакети пречат и на прекомерното охлаждане през зимата.  Преди появата на високоефективното стъкло се разчиташе на тонирано стъкло или на рефлективно покритие на прозорците за намаляване на натрупването на топлина. Тонираното стъкло обаче намалява затоплянето само частично. Същевременно то намалява дневната светлина в интериора. 

Съвременното високоефективно стъкло помага на собствениците на сгради да постигнат сертификация по модерните стандарти за устойчивост. То, в съчетание с други методи за слънцезащита, може да направи напълно излишен климатика (чилъра) в офиса. Това е ключово предимство на съвременния пазар, като се имат предвид екологичните и финансови ползи от подобна енергийна ефективност. 

Електрохроматични прозорци

В обозримо бъдеще решенията за слънцезащита ще разчитат силно и на така наречените „умни“ прозорци - електрохроматичните стъкла. Те са покрити със специален прозрачен филм, притиснат като сандвич между два слоя бяло стъкло. Филмът е изработен от специфичен, най-често електропроводим материал, който променя свойствата си при дадени условия. Когато условията са налице – например се приложи електричество върху този слой, определени химически частици във вътрешността на проводимия филм „застават“ по начин, по който блокират слънчевите лъчи.

Визуално изглежда, че прозорецът плавно става непрозрачен (или полупрозрачен, или пък тониран) – само за няколко секунди. Освен от електричество, подобно „заставане“ на частиците може да се активира и от достигане на дадена температура.  Възможни са и различни нива на полупрозрачност, което се постига чрез прилагане различни материали. Има и разработки, при които стъклото става огледално отвън. Повечето подобни технологии са вече разработени, но тепърва предстои тяхната комерсиализация. 

Перголи

Традиционно замислена за широките зелени градини, перголата днес е обичаен елемент и от сградите. Тя засенчва веранди и тераси, създавайки приятно кътче със сянка и проветрива атмосфера. Днес можем да видим перголи по високите етажи на сградите: все по-често обитателите на последни етажи на жилищни сгради изграждат перголи, за да превърнат балкона си в приятно кътче за отдих и почивка. 

В съвременното разбиране за офис-средата кътовете за релакс са неизменна част, поради което откритие пространства с пергола не са необичайни и за бизнес-сградите. Могат да бъдат изградени върху открити тераси или върху покривите, които – според съвременната концепция за бизнес-сградите – е желателно да са използваеми, например под формата на покривна градина.