Много миллионов лет назад началась история стекла. Идею этого современного конструкционного материала подсказала сама природа. Стекло возникло из расплава песка в жерле вулкана. В строительной технологии впервые стали применять этот материал для остекления световых проемов в Романский период (ок. 1000–1500 гг.). Именно тогда архитекторы обратили внимание на этот материал.
С конца XIX века стекло применяют при возведении промышленных, гражданских и жилых зданий. Дизайнеры и архитекторы охотно используют этот высокотехнологичный, функциональный, экологичный, эстетичный строительный материал в своих проектах. В XXI веке стекло приобрело новые масштабы и стало одним из главных строительных материалов. Ведь благодаря таким физико-механическим свойствам, как повышенная атмосферостойкость, высокая твердость, прочность, исключительная химическая стойкость, высокие показатели тепло- и звукоизоляции, долговечность, он вполне способен заменить кирпич, дерево и бетон.
Ограждающие и несущие конструкции зданий, элементы интерьера, и даже полностью дома и сооружения возводят из стекла. И в наш век, стеклянный современный фахверковый дом это не фантазия архитектора, а реальность (рис. 1). Еще более новаторский проект стеклянного дома в 2012 году представил итальянский дизайнер и архитектор Карло Сантамборджио. Стены, потолки, мебель, предметы интерьера — все выполнено из стекла. [3]
- Рис. 1. Современный фахверковый дом
- Рис. 2. Проект стеклянного дома по задумке архитектора Карло Сантамборджи
- Рис. 1. Современный фахверковый дом
Многие из нас согласятся с тем, что сегодня невозможно представить городской ландшафт без «зеркально-стеклянной» архитектуры. Открытость форм и пространств, связь интерьера с пейзажем, абстрактность — все это выражается в новой пластике архитектурного пространства. Уникальные оптические свойства стекла придают архитектурную выразительность и формируют гармоничность массива застройки. Фасады современных многоэтажных зданий из тысячи прозрачных стекол напоминают блестящий занавес. Вертикальная архитектура из стекла меняет горизонты городов и становится трендом современности.
- Рис. 3 Небоскреб «Бурдж — Халифа» в Дубае
Автор проекта — Адриан Смит.
Это самое высокое сооружение в мире. Высота башни составляет 828 метров.
Здание отделано тонированными стеклянными термопанелями, уменьшающими нагрев помещений внутри. Площадь остекления здания примерно равна площади 17 футбольных полей. [4]
Потребность в стекле растет с каждым годом. Человек научился создавать высокотехнологичное стекло и применять его для амбициозных проектов в строительстве. Благодаря современным разработкам и технологиям, этот строительный материал приобретает энергосберегающие, улучшенные теплотехнические и иные инновационные свойства.
Создать уют и комфорт внутри помещений — это непременная задача окон. Тепло-, звуко-, энергосберегающие стеклопакеты устанавливают сегодня повсеместно. Они удерживают тепло внутри помещения и, как следствие, этого экономят деньги потребителя, а также изолируют внутреннее пространство здания от шума внешней среды.
Суть технологии производства таких окон заключается в следующем: на внутренние поверхности стекол, входящих в состав стеклопакета, наносится теплоотражающее покрытие (ионы серебра). Оно пропускает и удерживает ультрафиолетовые лучи, создавая комфорт внутри помещения. Пространство между стеклами заполняют инертным газом, что позволяет снизить теплопотери. Для придания стеклопакету звукоизоляционных свойств применяют стекла различной толщины и триплексы.
А что если стекло будет автоматически регулировать освещение, препятствовать конденсации влаги, самоочищаться и иметь другие инновационные свойства? Над этим вопросом работали ученые всего мира и создали так называемое «Smart glass» («Умное стекло»).
Ученые Эстонского центра развития нанотехнологий (Nano TAK) разработали стекло с изменяемой прозрачностью. Энергоэффективное стекло это своеобразный сэндвич, состоящий из двух стекол с начинкой из активных металлов — индия и олова, а также гелево-солевого слоя. Стоит только электричеству подействовать, как поверхность становится прозрачной. Это достигается в результате упорядоченного расположения кристаллов гелевого слоя при подаче питания на слой окислов индия и олова. Для затенения стекла размером 90*170 см. электричества требуется крайне мало примерно 3–5 Вт. Однако эта разработка европейских технологов эффективна только при положительных и незначительных отрицательных температурах. Ученые из Дубны и Москвы предполагают совместить эту технологию с электрообогреваемым покрытием, учитывая климатические условия эксплуатации. Это покрытие наносится сплошным слоем на всю поверхность стекла, и затем по периметру накладываются токопроводные шины, по которым подводится электричество. Таким образом поверхность стекла нагревается.
Однако для высотных зданий с фасадами из электрохромных стекол требуется в целом большое количество энергии. Дополнительным источником энергии могут являться фотогальванические элементы, располагающиеся на фасадах.
В свою очередь, студент Технологического университета Делфта (Нидерланды) запатентовал технологию, согласно которой стекло способно самостоятельно производить электроэнергию из солнечного света и становится благодаря этому прозрачным и матовым. В основе этой технологии лежит люминесцентный солнечный концентрат (ЛСК). Он представляет конструкцию, состоящую из пленок полимера, склеенных со стеклом и фотоэлементы, прикрепляемые по периметру стекла. Толщина пленки равна 250 микрометра. Она получается путем растворения специально синтезированных люминофоров в полимерной композиции. Пленка улавливает часть солнечного спектра, а фотогальванические элементы преобразуют солнечную энергию в электрическую. Ученые России и Франции разработали ЛСК с более высоким коэффициентом концентрации и «нулевым» самопоглощением энергии, по сравнению с аналогами. Кроме того, одно окно способно создать несколько десятков Ватт мощности. Это инновационное свойство стекла позволит электроэнергетике выйти на новый уровень развития и снизить потребность человечества в сырьевых ресурсах: уголь, газ, нефть и др.
Исследователи из Китая разработали еще один вид «Умного стекла». Стекло способно выполнять 3 функции:
аккумулировать энергию;
контролировать освещенность помещения (путем изменения прозрачности);
контролировать температуру помещения.
Все это обусловлено технологической «начинкой» окна. Она представляет совокупность солнечной батареи, конденсатора большой емкости из полианилина и электрохромной пленки. С увеличением светового потока стекло адсорбирует электроэнергию, а затем начинает уменьшать светопропускающую способность. По словам Вея Чжисян (разработчика данного вида стекла), окно можно свернуть как рулонную штору в тот момент, когда оно не используется.
Сегодня окна способны противостоять грязи и пыли. Новейшая разработка российских ученых позволяет сэкономить материальные и физические ресурсы. Одну из сторон горячего стеклянного листа покрывают слоем двуокиси титана. Это вещество обладает удивительным свойством: как только вода попадает на поверхность покрытия она стекает с нее, забирая с поверхности стекла грязь и окно таким образом очищается. При этом покрытие является фотоактивным. Ультрафиолетовые лучи солнца всегда поддерживают его в активном состоянии, то есть на покрытии органический материал разлагается на воду и двуокись углерода, а затем смываются дождем.
Корреляция архитектуры и строительных материалов обеспечили кардинальный прогресс в строительстве. Стекло заняло значимое положение среди строительных материалов и обеспечило новое видение пространства.
Литература:
Айрапетов Г. А. Строительные материалы: учебно-справочное пособие / Г. А. Айрапетов, О. К. Безродный, А. Л. Жолобов. — М: Изд-во Феникс, 2009. — 699 с.
Маклакова Т. Г.. Архитектура двадцатого века — М.: Изд-во АСВ, 2001.-200 с.
Магай А. А. Инновационные технологии в остеклении фасадов высотных зданий/ А. А. Магай, П. П. Семикн// Энергосовет, 2012. — № 4(23) — с. 48–52.
Обзор СМИ. Новые разработки в оконной индустрии/ Обзор СМИ// Энергосовет, 2012 — № 4(23) — с.67–73.