Статическая прочность конструкции.

Для того, чтобы и через годы в зимнем саду было по-прежнему уютно и безопасно, конструкция должна отвечать всем требованиям по устойчивости. Зимний сад – это система, продуманная до мелочей. Одни фирмы проводят расчет прочности каждого элемента «будущего» сооружения (в соответствии со СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия»), другие работают с уже «готовыми» системами, прочность которых давно рассчитана и проверена временем. Но в любом случае конструкторы опираются на одни и те же статические принципы, некоторые важные моменты которых нужно отметить.

На опорные элементы конструкции действуют три вида нагрузок: снеговая, ветровая и собственный вес. Способность выдерживать их у материалов, из которых изготавливаются профили зимних садов, неодинаковая. На современном рынке представлены профили из алюминия, пластика (ПВХ) и твердых пород дерева. Многие системы являются комбинированными, например пластико-алюминиевые, алюминиево-деревянные или алюминиево-стальные. Системы, целиком выполненные из дерева, для России большая редкость. Дело в том, что древесина слишком чувствительна к атмосферным воздействиям, а кроме того, зимний сад из этого материала – сооружение штучное и очень дорогое. В принципе размер зимнего сада мало влияет на выбор материала для профилей. Однако в зависимости от размера конструкции сечение стоек будет разным: скажем, алюминиевых – тоньше, пластиковых – толще. Да и самих профилей из ПВХ большому зимнему саду понадобится больше, чем стоек из алюминия. А при определенных размерах зимнему саду обязательно потребуется каркас, поддерживающий крышу. Силовой расчет зимнего сада начинается с выявления самых нагруженных стоек и ригелей. Прежде всего это касается элементов кровли. Именно на их «плечи» ложатся основные снеговые и ветровые нагрузки. Если угол наклона крыши меньше 20 градусов, то берут максимальный вес снежного покрова – 140 кг на 1 кв.м, причем имеется в виду не столько нагрузка на саму балку, сколько нагрузка на нее от стеклопакета, обильно «усыпанного» снегом. В пристенных зонах, ендовах или иных местах, где могут образовываться снеговые карманы, а значит, увеличиваться предполагаемая нагрузка, к этой величине прибавляется поправочный коэффициент (турбулентность, пульсации и пр.). Если же уклон составляет больше 60 градусов, то снег с такой крыши сходит и не учитывается. У зимних садов «солидной» площади выявляются угловые зоны, ветровая нагрузка на которые также увеличивается в 1,5 – 2 раза. Если же крыша в виде шатра, аэродинамический коэффициент меньше. Надо помнить, что даже та часть сооружения, которая вроде бы не обдувается ветром, все равно подвергается нагрузке: ветер движется не напрямую, а с завихрением, в результате создается недостаток воздушного давления, который компенсируется давлением внутри здания. Отсюда и воздействие на конструкцию в направлении от помещения к улице. После определения всех нагрузок, действующих на конкретную стойку или ригель, они суммируются. Далее рассчитывается, насколько этот несущий элемент прогнется. Предельная величина прогиба – 1/300 длины стойки или ригеля. В некоторых источниках прогиб рекомендуется ограничивать 8 мм. Эта цифра обусловлена не только соображениями прочности, но и визуальным восприятием. Если же, по расчетам, прогиб будет больше, надо увеличивать сечение профиля или делать поддерживающий каркас.

Немаловажный момент – расширение и сжатие конструкции под воздействием температур. Возможны также механические нагрузки на нее при «усадке» здания, ведь зимний сад – чаще всего пристройка, которая легче основного строения и, как правило, имеет собственный фундамент. Поэтому в большинстве систем зимних садов все стыки герметичные, но в то же время гибкие, допускают люфты. Повышенное внимание уделяется местам крепления пристройки к основанию и к стене дома. Стеклопакетам приходится принимать на себя те же нагрузки. Но к стеклопакетам, которые образуют крышу зимнего сада, требования особые – от их прочности зависит еще и безопасность обитателей сооружения. Поэтому в таких стеклопакетах верхнее стекло, как правило, выполняется закаленным, а нижнее обязательно должно быть ламинированным или триплексованным.

Закаленное стекло проходит обработку высокой температурой с резким охлаждением, благодаря чему становится прочнее обычного в 4 – 5 раз. Ламинированное – это стекло, покрытое специальной пленкой, а триплексованное – это несколько стекол, соединенных пленкой вместе. Такие стекла бьются, но осколки не разлетаются по помещению, а остаются приклеенными к пленке. Если же планируется выполнить крышу из панелей поликарбоната, то, помимо прочего, необходимо предусмотреть значительное расширение этого материала под влиянием температур. Очевидно, что конструкция зимнего сада должна быть не только статически прочной, но и оптимальной по размерам, красивой и по возможности экономичной.

Остекление.

В качестве светопрозрачного материала для фасадов и кровли зимнего сада чаще всего применяют стеклопакеты. От количества камер зависит климат в помещении: за однокамерными «стенами» холоднее, за двухкамерными – теплее. Но обычный стеклопакет, независимо от количества камер, не способен в должной мере сохранить дополнительный источник тепла зимой – солнечную энергию. Летом он также не сможет воспрепятствовать свободному проникновению тепловых лучей внутрь сада. Причина этому – физические свойства стекла. Часть поступающей солнечной энергии стекло пропускает, часть отражает и поглощает. Обычное стекло поглощает длинноволновое инфракрасное излучение и коротковолновые ультрафиолетовые лучи, при этом почти без изменения пропуская видимый свет и коротковолновое тепловое излучение. Лучи, попадая внутрь, нагревают стены, пол, предметы интерьера, которые в свою очередь сами начинают «отапливать» помещение. Но если в стеклопакете установлены обычные стекла, то он, легко пропуская полезное излучение, так же легко выпускает его наружу.

Для улучшения теплоизоляции зимнего сада используют энергосберегающие стекла. На одну из поверхностей такого стекла наносится низкоэмиссионное покрытие из мельчайших частиц металлов, которые невозможно увидеть невооруженным глазом. Зимой такое покрытие отражает «теплые» лучи обратно в помещение, почти не влияя при этом на оптические свойства стекла. Существуют два основных типа стекол с напылением: К-стекло и Е-стекло (иногда называемое И-стеклом). Последнее лучше сберегает тепло, однако его покрытие «мягкое», поэтому такое стекло более трудоемкое в производстве. В составе стеклопакета покрытие, как правило, находится на той стороне стекла, которая обращена внутрь. Иногда владельцы домов, желая улучшить климат в остекленной пристройке, устраивают стены из двухкамерных стеклопакетов, где сразу два стекла имеют низкоэмиссионное покрытие. Это дорогостоящее решение повышает теплотехническую эффективность «стен», хотя основная часть излучения отражается уже первым стеклом. В летнее время остекленная поверхность, напротив, явяется основным источником избыточной солнечной радиации. Но К– и Е-стекла и летом эффективны: они отражают лучи, поэтому вместе с прочими солнцезащитными мероприятиями улучшают самочувствие «обитателей» зимнего сада.

Фасады зимнего сада могут выполняться из солнцезащитных стекол (чаще всего в составе стеклопакета). Это тонированные в массе или покрытые пленками (нередко зеркальными) стекла, которые поглощают, однако почти не отражают солнечную энергию и ультрафиолет. Заменить стекла с низкоэмиссионным напылением они не смогут, зато защитят от посторонних глаз. Основные цвета таких стекол – бронзовый, серый, зеленый, голубой, коричневый. Следует помнить, что из-за высокого уровня поглощения тепловой энергии и, как следствие, сильного нагрева такие стекла в незакаленном виде применять нельзя. Иногда вместо напыления используют специальную пленку, которая натягивается между стеклопакетами, образуя дополнительную камеру.

Крыша.

Через остекленную крышу внутрь зимнего сада проникает еще больше теплового излучения, поскольку чем выше угол падения лучей, тем «жарче» в помещении. Поэтому стеклопакеты, из которых выполняется кровля, должны иметь очень хорошие теплотехнические характеристики. Но далеко не всегда есть техническая возможность ставить на крышу стеклопакет: это большая нагрузка на профили, и конструкции из некоторых материалов (в основном из пластика) не способны ее выдержать. Порой требуется кардинально менять форму сооружения, т.к. возможны деформации. В таких случаях используется многокамерный поликарбонат. Этот полимерный материал, как правило, дешевле стеклопакетов, имеет малый вес (от 1,5 до 3,5 кг на 1 кв. м), очень прочен и обладает хорошими теплоизоляционными свойствами (хорошие теплоизоляционные свойства характерны только для панелей ячеистого поликарбоната толщиной не меньше 25 мм). В числе недостатков – неспособность отражать солнечное излучение. Поликарбонат бронзового или матового белого цвета бережет глаза от яркого света (как солнечные очки). Прозрачная панель – нет. Но независимо от цвета материала инфракрасное излучение летом беспрепятственно проникает под крышу, а зимой легко проходит через нее. Специально для поликарбоната были разработаны пленки с металлизированной поверхностью, которые имеют хорошие показатели по отражению «теплых» лучей. Но светопропускающим фасадам и крышам зимних садов не всегда удается самостоятельно справиться с солнцем.

Жалюзи.

Для улучшения микроклимата устанавливают жалюзи. Пленки и напыления защищают активно, отражая инфракрасное излучение до его проникновения в помещение, а жалюзи – пассивно, поглощая лучи и препятствуя нагреву объектов внутри сооружения. Другая функция жалюзи – избавить глаза от яркого солнечного света и защитить от посторонних глаз в вечернее время. Кроме того, они способны уменьшать поток ультрафиолета, сохраняя яркими цвета предметов интерьера. Жалюзи бывают внешними и внутренними. Внешние представлят собой переплетенные нити из стекловолокна, покрытые виниловой оболочкой, алюминиевые или пластиковые пластины. Такие жалюзи рассеивают и поглощают солнечное излучение до того, как оно достигнет поверхности стекла (или поликарбоната), не мешая при этом поступлению дневного света. Внешние жалюзи являются характерным атрибутом европейского зимнего сада, но в наших условиях они не совсем практичны: после сильного дождя с ветром жалюзи испачкаются. К тому же их весьма проблематично использовать в зимний период.

Внутренние жалюзи, напротив, прекрасно защищены от любых внешних воздействий. Материалом для них служат стекловолокно, покрытое виниловой оболочкой, полиэстер с виниловой оболочкой, ткань из акриловых волокон, пластиковые, алюминиевые пластины или тончайшие деревянные рейки. Цветов и оттенков этих материалов – великое множество, причем со временем они практически не выцветают. Внутренние жалюзи также поглощают солнечную радиацию, но они, нагреваясь, они сами нагревают воздух в помещении. Особенно это касается жалюзи темных цветов. Существуют жалюзи с металлизированными покрытиями, которые не поглощают, а отражают тепловые лучи, повышая уровень комфорта внутри зимнего сада. Однако жалюзи для обычных окон не подходят крыше зимнего сада не только потому, что остекленные проемы бывают весьма сложной формы, но и потому, что жалюзи крепятся к ним с помощью специальных конструкций. Монтаж жалюзи сложен и требует дополнительных затрат, ведь они должны сдвигаться, не провисая, а механизмы крепления при этом не должны быть заметны. Если вместо жалюзи вы решили повесить в зимнем саду шторы, не забудьте, что потолок все равно придется чем-нибудь закрывать. Жалюзи управляются как вручную – капроновыми нитями или шестами, так и с использованием электроприводов, датчиков и пультов дистанционного управления.

Обогревание.

По типу обогрева различают несколько видов зимних садов:

– необогреваемый

– обогреваемый от случая к случаю

– обогреваемый

От варианта обогрева зависит его техническая конструкция, выбор строительного материала и температурный режим, которые, в свою очередь, предопределяют последующий подбор растений.

От варианта обогрева зависит, как использовать зимний сад: