Schüco на BAU 2011: Инновационные решения лидера отрасли

Каждые два года в середине января баварская федеральная столица Германии традиционно принимает крупнейшую международную строительную выставку. С 17 по 22 января около 238 тыс. посетителей, среди которых 52 тыс. инженеров и архитекторов, из более чем 150 стран посетили BAU 2011, чтобы вдохновиться новыми архитектурными решениями, конструктивными системами и строительными материалами. Экономическая эффективность, экологическая безопасность, долговечность и энергетическая независимость зданий – темы, предложенные организаторами в качестве основ для развития строительной индустрии в ближайшем будущем. Ожидалось, что экспоненты представят свои самые передовые разработки и дадут ответы на вопросы, которые сегодня интересуют застройщиков, инвесторов, проектировщиков и строителей, а может, и предвосхитят полет их мыслей. Немногим это удалось, но стенды некоторых участников произвели впечатление настоящего праздника, шоу, насыщенного феерией передовых идей…

Как и на предыдущих выставках BAU, стенд компании Schüco занимал центральное место в павильоне В1 (рис. 1) со стороны западного входа и встречал специалистов, которые приехали ознакомиться с передовыми разработками в области строительства остекленных оболочек зданий. Новый брендовый дизайн Schüco в белом и светло-зеленом цветах усиливал восприятие и новой концепции фасадного строительства, предложенной лидером отрасли, – "Зеленые технологии для голубой планеты" (рис. 2). Таким образом, два глобальных направления, отвечающих потребностям нашего общества – сохранению окружающей среды и развитию современных строительных технологий, были объединены в качестве цельного посыла на стенде компании.

Предвосхищая развитие отрасли на десятилетия вперед, Schüco представила свою классификацию энергоэффективности зданий. Существующие здания и здания будущего теперь можно условно подразделить на три класса – в зависимости от уровня технических решений Schüco, принятых для строительства ограждающей конструкции каждого конкретного объекта:

• Energy Buildings – энергоэффективные здания с системными компонентами фасадных конструкций, которые обеспечивают сбережение энергии и, как минимум, отвечают всем местным требованиям по энергосбережению. При их строительстве используются окна, двери, фасады, имеющие высокий класс теплозащиты, а также системы солнцезащиты;
• Energy2 Buildings – здания, ограждающие конструкции которых полностью соответствуют первому классу, но при этом не только сберегают, но и производят энергию посредством использования солнечных батарей, децентрализованной вентиляции с рекуперацией тепла, "солнечного охлаждения" и систем автоматизации. Такие здания должны обеспечивать потребление энергии не более 40 кВт•ч/м2•год;
• Energy3 Buildings – как минимум энергонезависимые здания, как максимум – с положительным энергобалансом. При этом они должны не только сберегать, производить, но и управлять энергией посредством систем распределения произведенной энергии, т.е. контролировать, использовать, а в будущем – накапливать. Произведенная энергия будет потребляться системами LED-освещения, автоматизированными и IT-системами, блоками децентрализованной вентиляции и системами охлаждения (особенно в период летнего перепроизводства энергии), а также… для зарядки аккумуляторов электромобилей.

Предложенная Schüco концепция здания "Энергия3" не была воспринята специалистами как футуристический проект. Ключевые компоненты остекленной оболочки здания будущего сегодня или уже являются системным решением компании, как, например, инновационные тонкопленочные фотогальванические батареи Schüco ProSol TF, блоки децентрализованной вентиляции, системы автоматизированного управления естественной вентиляцией, или находятся на завершающей стадии внедрения. Schüco ставит перед собой сверхамбициозные задачи.

Пример тому – оболочка фасада Schüco 2о, которая объединяет ключевые технологии для повышения энергобаланса здания. В 2009 г. Schüco 2° Concept была еще только концепт-идеей, вызвавшей большой интерес общественности. Теперь посетители выставки смогли убедиться в том, что интеллектуальная оболочка зданий полностью готова к серийному производству (рис. 3), а на ее базе реализуется пилотный проект (рис. 4). Многоквартирный дом-таунхаус "Living an der Schlei", расположенный в очень красивом естественном природном окружении между Schlei Fjord и центром города Шлезвиг (Германия), имеет квартиры площадью от 80 до 170 м2. Фасад здания – это и есть первый проект, где используется Schüco 2о, идею которого поддержал не только архитектор Пауль Зиндрам, но и все владельцы квартир (рис. 5). Возведение фасадов завершается нынешней весной. Применение высококлассных строительных материалов, открытая планировка с остеклением от пола до потолка и использование адаптивной фасадной оболочки с интеллектуальным управлением вдохновили всех застройщиков.

Хельге Лемке, управляющий проектом "A Town House on the Schlei Fjord" (компания "Schlüter", производитель фасадов, Германия) о фасадах Schüco 2°:

– Производство рам фасада схоже с производством окон. Большие размеры – это единственная разница. Высокий уровень заводскойсборки рам ведет кминимуму вопросов на монтаже и является значимым для сокращения сроков сборки на объекте. Это проект без каких-либо значительных проблем… (рис. 6).

Сегодня фасад Schüco 2о – это завершенное системное решение, которое включает в себя следующие компоненты:

• Многослойная функциональная оболочка (рис. 7), сдвижные части которой с максимальным размером 3000х3000 мм представляют собой: внутренний светопрозрачный слой – двухкамерный стеклопакет с Rg ≈ 1,40 м2•оС/Вт обеспечивает высокую теплоизоляцию; средний, затеняющий – гарантирует дополнительную защиту от "чужого взгляда", а также повышенную теплоизоляцию в ночной и холодный периоды; наружный слой обеспечивает равномерное затенение светопроницаемых участков в период высокой солнечной активности с помощью CTB-жалюзи (Concealed Toughened Blinds), которые значительно снижают тепловую нагрузку на помещения и светопроницаемость на 65% (даже при высоких ветровых давлениях до 30 м/с). При этом обеспечивается максимальная теплоизоляция в зоне подвижных слоев – до Rw ≈ 2,00 м2•оС/Вт;
• Термоактивная непрозрачная стеновая конструкция обеспечивает пассивное охлаждение с применением материалов с изменяемым фазовым состоянием (Phase Change Materials – PCM) и использование встроенных систем гибридной вентиляции с рекуперацией тепла, эффективность которой составляет 85%;
• Тонкопленочные фотогальванические модули Schüco ProSol TF встраиваются практически во все участки конструкции фасада Schüco 2о как в качестве полупрозрачного точечного рисунка на светопропускаемых элементах, так и в составе непрозрачных теплоизоляционных слоев фасада, в т.ч. для наружной облицовки непрозрачных термоактивных стен. Производимая модулями ProSol TF электроэнергия постоянного тока с напряжением 24 В используется всеми низковольтными электрокомпонентами современного здания – системами вентиляции, LED-освещения, автоматизации, безопасности и пр. Уже сегодня низковольтные сети постоянного тока обязательно учитываются при проектировании электросетей здания, завтра сеть 24 В DC станет стандартом и будет прокладываться параллельно с кабелями высоковольтной подачи электричества 220/380 В;
• Управление энергией. Идея создания системы управления энергией Schüco SmartNet основана на том, что здание должно производить и одновременно потреблять энергию. Больше нет смысла перенаправлять произведенную электроэнергию в общую энергосеть. Теперь здание является полностью энергонезависимым благодаря системам контроля и управления энергией, которые в будущем будут дооснащены системами ее хранения. Системы управления энергией Schüco SmartNet сегодня находятся в стадии активной разработки и будут представлены в начале 2013 г. на выставке BAU.

"profile" – журнал для архитекторов, выпуск 08 BAU 2011:

Профессор, доктор наук, госп. Дирк Мюллер – директор Института энергетически эффективных зданий и внутреннего климата EBC Исследовательского центра RWTH компании E.ON в г. Аахен исследует, кроме прочего, значение технологий в области тепла, холода и накопления для уменьшения энергетического потребления зданий.

– В Институте энергетически эффективных зданий и внутреннего климата при RWTH г. Аахена Вы изучаете значение материалов с изменяемым фазовым состоянием (PCM-Phase Change Materials) для применения в строительстве. Не поясните ли кратко способ действия PCM?

– Каждый PCM-материал проходит через так называемое изменение фазы. Вода, например, при 0 °С становится льдом. При таком переходе из одного состояния в другое накапливается энергия, которая позже вновь высвобождается. У чистого материала с определенной точкой плавления подобную смену фазы можно целенаправленно использовать для строительных технологий.

Так, если мы хотим использовать разницу между дневной и ночной температурами воздуха для целей охлаждения, точка плавления материала должна находиться в диапазоне примерно от 18 °С до 20 °С. Если же PCM нужно использовать для отопления, точка плавления должна находиться в температурном интервале соответствующей отопительной системы.

– Какие энергетические и связанные с внутренним климатом помещений преимущества дает интегрирование PCM в оболочку здания?

– Основное преимущество непосредственной интеграции материалов с изменяемым фазовым состоянием в фасад (рис. 8) заключается в том, что используется существующий, естественный потенциал – а именно, разница между дневной и ночной температурами. Ночью тепло через фасад отдается наружному воздуху и накопитель разряжается. Тогда днем PCM снова может взять на себя нагрузку для охлаждения помещения. Таким образом обеспечивается естественное охлаждение помещения без привлечения охлаждающего оборудования. Но подобное применение PCM должно быть всегда согласованным с термической нагрузкой помещения. Для помещений с ограниченной нагрузкой охлаждения PCM могут полностью взять на себя охлаждающую функцию. Но и при более высокой охлаждающей нагрузке температурные пики в здании могут быть смягчены, а летом температура не будет превышать, например, 26 °С.

В этой связи особенно предпочтительна интеграция PCM в фасад, так как тепло получает возможность выхода наружу через оболочку здания. PCM могут быть использованы также при санировании зданий.

– Как долго восстанавливаются материалы с изменяемым фазовым состоянием? Существует ли срок их эксплуатации и как они могут быть затем утилизированы?

– Обычно используются два материала: парафин, то есть воск, и гидрат соли. В принципе, переход этих веществ из одной фазы в другую может происходить снова и снова, хотя на сегодня не существует опыта их применения более 30 лет.

Эти материалы не встраиваются в фасад просто так – у них есть упаковка, так как в расплавленном состоянии они текучи. Это означает, что они не контактируют напрямую с окружающей средой, а защищены пленкой, остаются чистыми и могут использоваться повторно. Оба материала – парафин и гидрат соли, по моему мнению, полностью пригодны для повторных использований: они же не потребляются.

Инновационное развитие фасадных систем, предлагаемое Schüco, является первым ответом на грядущие изменения в структуре потребления энергии в ЕС. Сегодня поставка избытков от производства солнечной энергии в энергосети стран ЕС в соответствии с Актом "О возобновляемых источниках энергии" гарантирует возмещение разницы стоимости, а по сути – государство дотирует сбросы "избытков" энергии в сеть. Такая ситуация скоро приведет к существенным изменениям и даже потрясениям для, казалось бы, устойчивого рынка Европы. Например, в Германии в течение ближайших нескольких лет стоимость электроэнергии, полученной от солнечных батарей, сравняется со стоимостью электроэнергии в общей сети, и практика дотирования полностью исчерпает себя. К 2050 г. доля энергии, полученной из возобновляемых источников, достигнет 80%. Причина тому – увеличение количества ветровых установок, в том числе на прибрежных территориях и в открытом море, а также прогрессирующий рост количества децентрализованных солнечных установок (до 25 млн). Производимая ими энергия станет серьезной угрозой для транспортных сетей, мощностей и установок поставщиков электроэнергии. Вот почему идея производить электроэнергию там, где она потребляется, а именно в самом здании и сделать его "мини-электростанцией" является первоочередной задачей для компании Schüco.

…Но не только это. На выставке BAU 2011 лидер отрасли представил четыре основных направления своего развития, которые также станут определяющими для устойчивого роста строительной индустрии:

• солнечные тонкопленочные фотогальванические модули;
• реконструкция зданий;
• системы вентиляции;
• безопасность и автоматизация.

Электричество, полученное от систем солнечной энергетики, станет самым значительным ресурсом в ближайшие годы и тонкопленочные фотогальванические модули Schüco ProSol TF, изготовленные на базе "aSi"-технологии, должны внести свой значительный вклад в этот процесс. Тонкопленочные фотогальванические модули поставляются в виде панелей-полуфабрикатов со стандартным размером 1300х1100 мм (при этом обеспечивается особо низкая рыночная стоимость данного продукта) или в виде панелей с индивидуальным проектным размером до 2600х2200 мм. Сегодня технические решения Schüco позволяют интегрировать ProSol TF практически во все типы строительных конструкций – окна, светопрозрачные и вентилируемые фасады, кровли, использовать их в виде отдельно стоящих конструкций или в составе "энергетических ферм". Существующие оконные и фасадные системы Schüco уже адаптированы для встраивания солнечных батарей, кроме того, разработаны и предлагаются со склада все необходимые компоненты для быстрой установки и подключения (проводка, диодные блоки, инвертерные блоки, анализаторы солнечной нагрузки, системы каркасов, крепежа и пр.). Такой технологический прорыв стал возможен благодаря значительным научным разработкам подразделения Schüco-Solar и крупным инвестициям в два мощных производства в г. Остерведдинген (завод "Malibu GmbH & Co.KG") и г. Гроссрурсдорф ("Schüco Thinfilm GmbH"), которые обеспечивают годовую поставку солнечных батарей общей мощностью 150 МВт (рис. 9). Чтобы специалисты и широкая публика в рамках ограниченной площади стенда смогли осознать потенциал производства солнечной энергии с использованием модулей ProSol TF, Schüco представила их в составе комплексного решения фасадов Schüco ERC 50 для реконструкции зданий, в качестве облицовочных панелей в системах вентилируемых фасадов Schüco SCC 50/60, а также в виде полностью готовых к использованию фотогальванических установок Schüco FSE 3000 (рис. 10) с размером 11 120х5230 мм и выходной мощностью 3,80 кВт (kWp), приставляемых к зданиям под углом 80°.

По статистике только около 10% всех зданий Германии построены после 90-х годов и частично соответствуют современным стандартам; около половины зданий – в 40–80-х годах XX века. Но даже все эти здания должны отвечать требованиям по энергосбережению ближайшего будущего, например немецкого "Предписания по экономии энергии" – EnEv 2012. Как следствие, только в 2008 г. две трети строительных подрядов имели отношение к реконструкции. Самой серьезной проблемой при производстве строительных работ является необходимость выселения жильцов или арендаторов из реконструируемых объектов. На BAU 2011 компания Schüco представила свою концепцию для модернизации фасадов с тепловой реабилитацией и заменой окон при обеспечении полноценного функционирования внутренних помещений. Инновационная система для реконструкции Schüco ERC 50 предусматривает монтаж несущих направляющих, готовых оконных суперизолированных блоков AWS, обкладов окон, утеплителя, ветрозащиты и солнцезащитных роллет Schüco CTB снаружи – при том, что тепловой контур реконструируемого здания остается целостным (рис. 11). Затем на уровне подоконной зоны монтируются системные блоки децентрализованной вентиляции (с эффективностью теплообмена до 80%). Вентилируемый фасад закрывается панелями из фотогальванических модулей Schüco ProSol TF, которые, кстати, могут комбинироваться с панелями из других типов материалов для обеспечения индивидуальности архитектурного решения. Изнутри производится только выемка старых окон с установкой панелей отделки откосов "сухим способом". Здания, прошедшие реконструкцию с применением Schüco ERC 50, соответствуют стандартам пассивного дома, обеспечивая приведенное сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции около 6–7,00 м2•оС/Вт, а конструкцией окон Schüco AWS 90.SI+ – не менее 1,20 м2•оС/Вт. Уже скоро системой управления Schüco SmartNet будет обеспечиваться распределение энергии в зданиях "Энергия3"с положительным энергобалансом.

Для генерации солнечной энергии с поверхности непрозрачных фасадов Schüco предложила систему утепленных вентилируемых фасадов Schüco SCC 50/60 с использованием модулей ProSol TF, компоненты которой полностью адаптированы для удерживания фотогальванических панелей при ветровых нагрузках до 1,34 кН/м2 и имеют все необходимые решения для прокладки и подключения электропроводки. Такая система уже применена на ряде объектов, включая здание Института оконной техники ("ift"), г. Розенхайм (рис. 12).

Инновационные технологии для реконструкции фасадов были представлены не только в качестве малоразмерных образцов, которые посетители стенда могли рассмотреть со всех сторон и потрогать руками (рис. 13), но также в виде двухэтажных фрагментов фасадных конструкций, дающих полноценное представление о внешнем виде и процессе функционирования объекта. Восприятие предложенной идеи усиливалось визуализацией процесса реконструкции на рядом стоящих ЖКИ-дисплеях (рис. 14). Кроме того, посетители смогли осмотреть не только внутреннюю сторону фасада с возможными вариантами отделки откосов окон и интерьера, но и представить себя владельцами реконструированного объекта, управляя функциями интерактивной оболочки с помощью сенсорных панелей.

Для обеспечения качественного микроклимата в помещениях жилых и общественных зданий необходимы продуктивные системы естественной вентиляции с фильтрацией входящего воздуха и рекуперацией тепла. Системные решения, удовлетворяющие таким требованиям, представила компания Schüco – они могут быть интегрированы в многослойные фасады Schüco 2о, фасады Е2, в фасады для реконструкции зданий Schüco ERC 50, а также использоваться со всеми типами окон Schüco из алюминия и ПВХ в виде независимых компактных вентиляционных блоков VentoTherm (рис. 15). Сенсорное управление, полная бесшумность, наличие пылевых фильтров и защита от насекомых, высокая эффективность встроенных теплообменных установок – существенные аргументы для широкого использования систем вентиляции Schüco. На выставке, кроме встроенных блоков децентрализованного воздухообмена, конечным потребителям были представлены две системы локальной вентиляции, интегрированные в окна: Schüco VentoTherm в суперкомпактном исполнении с контролем качества поступающего воздуха, влажности и СО2, теплообменными функциями с эффективностью до 45%, двумя степенями интенсивности воздухообмена и термоизолированная система Schüco VarioAir с саморегулируемым вентиляционным клапаном, повышенной звукоизоляцией и адаптивной к ветровым нагрузкам зоной вентиляции.

Сегодня ключевыми факторами в определении стоимости объекта являются не только внешний вид, высокая теплотехника ограждающих конструкций и энергетическая независимость объекта, но и такие параметры, как автоматизация и системы безопасности для обеспечения ежедневного комфорта эксплуатации, а также для сохранности имущества, жизни и здоровья людей в экстренных ситуациях. Компоненты автоматизации и безопасности здания напрямую связаны между собой. С точки зрения комфорта "умный дом" образца 2013 г., оснащенный системой SmartNet, контролирует потребление солнечной энергии, оптимизирует ее распределение среди низковольтных 24В-потребителей внутри здания и обеспечивает климатизацию помещений, т.е. полноценно управляет энергопотреблением здания. Сегодня системы автоматизации Schüco полностью обеспечивают климатизацию помещений с помощью датчиков (ветра, дождя, солнца, температуры, СО2, присутствия и пр.) и дают команды управления окнам и системам солнцезащиты, которые оснащены интеллектуальными приводами и блоками управления. Например, электромеханической фурнитуре окон Schüco TipTronic – для управляемого проветривания (утреннего охлаждения) помещений (рис.16), или ролл-полотнам наружных жалюзи Schüco CTB – для защиты рабочих мест от "агрессивного" послеобеденного солнца в летний период. Все автоматизированные компоненты Schüco, ориентированные на создание оптимального климата и экономии энергии (которая ранее традиционно расходовалась для кондиционирования, нагревания, воздухообмена), были широко представлены в экспозиции.

Кроме того, высокую оценку специалистов отрасли получили продемонстрированные компанией новейшие разработки в области систем контроля и обеспечения безопасности объектов недвижимости. Системы наблюдения, контроля доступа, защиты от несанкционированного доступа, задымления, огня и взрыва – это полноценные компоненты современной фасадной конструкции. Имея многочисленные патенты, протоколы испытаний и допуски, компания Schüco смогла в очередной раз заявить свои приоритетные позиции в разработке и использовании систем безопасности и защиты. Поскольку другими участниками выставки современные автоматизированные системы безопасности практически не были представлены на BAU 2011 в виде комплексных решений, заинтересованные посетители получили возможность не только увидеть, но и "эксплуатировать" полноразмерные конструкции, выставленные на стенде Schüco в рамках экспозиции "Автоматизация и Безопасность".

Например, Schüco Двери ADS 90.SI и Schüco Двери ADS 70 HD с системами контроля доступа и эвакуационными функциями "в одном исполнении" с использованием DCS (Door Control System) привлекли внимание общественности благодаря своим интерактивным свойствам (рис. 17), интегрированным доводчикам активной створки с инфракрасными датчиками, а также инновационной встроенной панели управления, расположенной рядом со створкой, для контроля доступа и безопасности эвакуации посредством беспроводного управления Schüco WCS (Wireless Control System).

Огнестойкие и дымозащитные конструкции Schüco, применение которых растет в связи с общим повышением требований к безопасности, также были представлены на выставке, но со значительным расширением ассортимента. Кроме дымозащитных систем дверей ADS 65.NI SP (Smoke Protection) и огнестойких дверей ADS 65.NI FR 30 (с огнестойкостью класса EW30/G30) демонстрировалась новая комплексная конструкция "фасад+дверь" с огнестойкостью EI60/EW60 – стоечно-ригельный фасад Schüco FW50+ FR 60 с дверями Schüco ADS 80 FR 60. Взломозащитные и пулезащитные системы с высокими свойствами WK4 и FB4 посетители увидели в системах AWS/ADS 90 BR (Bullet Resistance), причем уникальные пуленепробиваемые окна и двери имели вид самых "обыкновенных", в нашем представлении, конструкций.

Продолжение в следующем номере