Сокращение природных ресурсов, повышение требований к энергосбережению, а также стремление каждого заказчика получить уникальный в чем-то объект заставляют огромный круг специалистов работать над созданием новейших материалов. В этом процессе принимают участие не только химики, но и инженеры, конструкторы, архитекторы. В настоящее время можно заметить тенденцию, согласно которой материалы, применявшиеся ранее только в одной области, модифицируются и начинают использоваться в других областях.
В мировой архитектурной практике давно построены такие грандиозные сооружения как Альянс арена (Мюнхен, Германия, 2005 г.) [1], Национальный космический центр (Лиестр, Великобритания, 2001) [2], Пекинский национальный плавательный комплекс, известный также как Водяной куб (Пекин, Китай, 2008) , Проект «Эдем», в русском переводе также встречается название «Райский сад» — ботанический сад в графстве Корнуолл, в Великобритании (2001) [3] и многие другие (рис. 1-4).
Рис.1 Альянс Арена, Мюнхен
Рис. 2 - Национальный космический Рис.3- Эдем, Великобританияцентр, Лиестр ]]>Рис.4 - Пекинский национальный плавательный комплекс, Пекин
Что же объединяет эти сооружения? Ответ понятен сразу – внешние стены похожи на большие, воздушные подушки, их называют мембранами, а в англоязычном мире - просто пузырями. Изготовлены они из современного материала под названием ETFE.
Корпорация DuPont (американская компания является изобретателем множества уникальных полимерных и иных материалов) в 70-х годах прошлого века изобрела данное соединение: этилен-техрофторэтилен. ETFE (Ethylene tetrafluoroethylene) — это аналог полимера тетрафторэтилена (PTFE, polytetrafluoroethylene), точнее говоря, его сополимер с этиленом. Оба они относятся к группе соединений с общим названием фторопласты.
Чем же привлекает этот материал архитекторов, почему все чаще отдают предпочтение полимерной пленке? Первоначально пленка предназначалась для нужд авиации, но уже вскоре уникальные свойства позволили этому материалу войти в другие отрасли строительства.
Данная технология, позволяет перекрывать огромные пространства, обладает такими превосходными качествами, как жаропрочность, устойчивость к воздействию химических веществ и погодных явлений (самоочищающийся материал), антиадгезионность, отличными электрическими характеристиками и прозрачностью, обладает широким диапазоном рабочих температур, его можно применять повторно [4].
Разумеется, материал не стоит применять в тех местах, где существует опасность его повреждения острыми предметами (табл. 1), однако материал ETFE является эффективным и недорогим решением оболочки в современной архитектуре, позволяя использовать его там, где применение традиционных материалов, как стекло, невозможно.
Технологии строительства с использованием данного полимера весьма популярны в Европе, известны в России, Украине, в ближайшем будущем придут на строительные рынки нашей страны.
Таблица 1 - Характеристики ETFE плёнки
Характеристика
величина
размерность
Вес
0,15-0,35
кг/м2
Светопропускание
95
%
Термопластичность
от -80 до +100
оС
Толщина
от 150нм до 250
нм
Теплопроводность
до 2,0
Вт/м2 в час
G-factor (солнцепроницаемость)
77
%
Срок эксплуатации
25-50
лет
Существует несколько наиболее известных торговых марок плёнок ETFE, например: Tefzel производства компании DuPont, Fluon от Asahi Glass Company, Neoflon ETFE от Daikin и Texlon от компании Vector Foiltec.
При строительстве выше перечисленных объектов, были внедрены следующие архитектурные решения:
1) здания состоят из большого количества пластиковых надутых панелей различной геометрической формы, что позволяет производить замену отдельных панелей или блоков в случае необходимости;
2) инновационный материал позволил создать оболочку для сооружений, вызывающую в воображении разные образы (напоминающие облако (стадион), летающую тарелку (космический центр), кристалл (плавательный комплекс));
3) поддерживается постоянное давление внутри панелей;
4) давление внутри панелей можно изменять в зависимости от погодных условий, таким образом, регулируют теплопроводность оболочки за счет того, что в них может быть закачан разный объем воздуха;
5) реализованы идеи использования специальной динамической системы цветного освещения фасада, обеспечивают такую цветовую игру флуоресцентные лампы;
6) панели пленки ETFE крепятся при помощи специальных алюминиевых зажимов, толщина варьируется от 2 до 4 мм, показатель больше у нижних «подушек» – для предотвращения повреждения оболочки в результате вандализма;
7) к панелям подводятся отводы от воздушных каналов, опоясывающих здание;
8) панели различаются по размеру, а также по степени прозрачности.
Особенности эксплуатации сооружений с применением пленки EFTE: необходимо непрерывное высококачественное инженерное обеспечение, что включает автоматизированную систему по управлению заполнения панелей воздухом, вентиляцию, освещение. При правильном подходе эти объекты являются энергоэффективными: в пекинском национальном комплексе есть возможность подогрева воды в бассейне, в теплице «Едем» - проникает достаточное количество солнечного излучения для роста растений, есть возможность использования панелей в качестве фотопластин, производя электрическую энергию.
Панели в описанных комплексах имеют многослойную структуру, с закаченным воздухом вовнутрь (для улучшения теплоизоляции), но при строительстве промышленных теплиц достаточно одного слоя пленки, что позволит снизить эксплуатационные затраты и продлить срок службы конструкций.
Литература
- Электронный ресурс