У архитекторов и инженеров есть мечта – создать привлекательную в художественном отношении оболочку здания, которая могла бы приспосабливаться к изменениям параметров наружного климата в течение дня, сезона и года. Ограждающие конструкции должны регулировать поступление в помещение тепла, света, воздуха либо потери тепла так, чтобы внутри здания обеспечивались оптимальные параметры микроклимата при умеренных затратах энергии. Это могло бы существенным образом способствовать снижению потребления энергии и повышению качества внутренней среды.
Одним из интереснейших решений оболочки здания, (это один из элементов биоклиматической архитектуры) приспосабливающейся к изменениям наружного климата, является конструкция двойного светопрозрачного вентилируемого фасада. Его конструкция основана на принципе многослойности – создания нескольких оболочек и использования определенных физических и эстетических свойств отдельных его слоев. Основным материалом фасадов такого рода является стекло, которое благодаря своим эстетическим и физическим характеристикам обеспечивает нужное оформление здания и выполнение необходимых функций ограждающей конструкции. Здания с двойным светопрозрачным вентилируемым фасадом построены во Франции, в Финляндии и Германии. Наибольшую мировую известность получило здание «Городские ворота Дюссельдорфа»:
Рисунок – Здание биоклиматической архитектуры в г. Дюссельдорф
Двойной фасад состоит из внешней части с находящимся за ней промежуточным пространством и внутренней части (рисунок).
Рисунок – Принципиальная конструкция двойного фасада
Внешняя часть фасада служит для защиты от наружных климатических воздействий в виде дождя и снега. Это одинарное остекление в виде модулей 3х1,5 м, в котором есть отверстия для притока наружного воздуха в вентиляционные короба и удаления отработанного воздуха их них, а также для проветривания промежуточного пространства и естественной вентиляции помещений.
В промежуточном пространстве размещены регулируемые устройства солнцезащиты, снижающие теплопоступления от солнечной радиации и, как следствие, снижающие расход холода в теплый период года.
Внутренняя часть фасада – это открывающиеся секции рамной конструкции с двойным остеклением, что обеспечивает снижение теплопотерь в холодный период.
Приточные вентиляционные короба (рисунок ) расположены в нижней части внутреннего пространства двойного фасада, вытяжные – в верхней части.
Рисунок – Разрез фасада с устройствами воздухозабора и воздухоудаления
Короба для приточного и удаляемого воздуха монтируются вместе с основными конструкциями здания на одном поясе с чередованием направления воздушного потока для предотвращения поступления отработанного воздуха в приточное отверстие вышележащего этажа. Отверстия приточного и удаляемого воздуха можно видеть на фасаде как пояса, идущие вдоль здания, на соседних этажах они находятся друг против друга.
Внутри короба находится клапан с поворотными створками для регулирования количества воздуха или полного перекрытия.
Двойной вентилируемый фасад с регулируемыми воздушными клапанами обеспечивает:
1. Уменьшение и регулирование разности давления по обе стороны ограждения при большой скорости ветра и в условиях высотного здания.
2. Снижение расхода теплоты на отопление в холодное время года не только за счет улучшенных теплотехнических качеств ограждения (kF=1,0 Вт/(м2 • °C) или 0,2 ≤ keq,F ≤ 0,95 Вт/(м2 • °C)), но и путем регулирования воздушных клапанов.
3. Снижение расхода холода в системе кондиционирования воздуха путем проветривания двойного фасада наружным воздухом.