Оборудование. Управление микроклиматом в зимних садах

Как уже отмечалось в предыдущих главах, большие рекреационные помещения за панорамными стеклянными стенами, внутренние дворики-атриумы под стеклянными кровлями и зимние сады являются неотъемлемой частью современной архитектуры. В таких помещениях обеспечивается особое, специфическое чувство зрительного контакта с окружающей средой, а прилегающий парк или участок леса становятся своеобразным элементом интерьера. Условия микроклимата, формируемые в помещении зимнего сада, должны отвечать требованиям комфортности для человека, а также обеспечивать условия жизни и роста экзотических растений, выращиваемых в искусственных условиях.

Помещение, располагаемое за лёгкими светопрозрачными ограждениями, имеет минимальный уровень защищённости от негативных факторов наружной среды: стеклянная оболочка практически мгновенно передаёт во внутреннее пространство изменения внешнего климата. Поэтому при проектировании зимнего сада принципиально важно включение в него специальных приспособлений и устройств, при помощи которых можно было бы быстро и эффективно выравнивать пиковые климатические нагрузки.

В зимнее время температура и влажность наружного воздуха не претерпевают резких скачкообразных изменений на протяжении суток. Стабильность параметров микроклимата внутри зимнего сада поддерживается за счёт регулирования мощности системы отопления и элементов переменной теплоизоляции (рольставен и жалюзей), закрываемых в ночное время для сбережения дополнительного тепла от солнца, поступающего в помещение зимнего сада в течение светового дня. Основным негативным фактором в зимнее время является возможное падение или повышение влажности внутреннего воздуха, неблагоприятное для людей и провоцирующее возникновение болезней растений.

В летнее время внутри зимнего сада возникает накопление солнечного тепла, проникающего через стеклянные стены и кровлю и вызывающего повышение температуры внутри помещения за счёт «парникового эффекта», возникающего за счёт дифференцированного пропускания стеклом теплового излучения с различной длиной волны.

В естественном природном теплообмене каждое тело излучает тепловую энергию. При этом длина волны излучения зависит от температуры тела. Стекло, установленное в наружной ограждающей конструкции здания, подвергается воздействию двухстороннего теплового излучения, идущего с одной стороны — от Солнца, а с другой — от внутренних поверхностей помещения.

Абсолютная температура внутренних поверхностей помещения близка к абсолютной температуре поверхности Земли (для данного климатического района) и составляет в среднем 293 К (20 °С). При этом максимум теплового излучения находится в диапазоне от 1600 до 2000 нм. Температура поверхности Солнца составляет около 6000 К. Его тепловое излучение приходится на диапазон длин волн от 300 до 2500 нм. Спектры теплового излучения Солнца и внутренних поверхностей помещения (условно — Земли) показаны на рис. 6.2.3.1.

Рис. 6.2.3.1.

Рис. 6.2.3.2. Накопление тепловой энергии Солнца в пределах замкнутого остеклённого пространства. Перегрев помещения зимнего сада за счёт воздействия солнечной радиации

Обычное оконное стекло хорошо пропускает ультрафиолетовое излучение, видимый свет и коротковолновое инфракрасное излучение Солнца и, гораздо хуже — длинноволновое инфракрасное излучение, исходящее от нагретых поверхностей помещения. Тепло, таким образом, не может выйти наружу и аккумулируется в пределах замкнутого пространства (рис. 6.2.3.2) — происходит перегрев помещения.

Многие растения плохо переносят температуру выше 27 °С, а у многих яркое солнце обжигает листья. Очевидно, что высокая температура внутри зимнего сада является совершенно неприемлемой для человека. Для регулирования параметров микроклимата в зимних садах применяются автоматизированные системы, включающие в себя группу устройств, управляемых с единого пульта, программируемого вручную или при помощи компьютера.

Система автоматической вентиляции зимнего сада SI-WIGa-Bus-System , производимая предприятием ”SIEGENIA-AUBI” , позволяет обеспечить эффективный режим проветривания помещения зимнего сада приоритетно — в летний период, когда зимнему саду требуется наиболее интенсивная вентиляция. Кроме того, отдельные элементы системы могут быть задействованы для организации зимнего проветривания помещения.

Интегрированная система вентиляции SI-WIGa-Bus-System включает в себя группу устройств, предназначенных для выполнения определённых функций и управляемых от единого центрального пульта (рис. 6.2.3.3) . На конкретном строительном объекте может применяться как весь системный комплекс, так и отдельные устройства, целенаправленно группируемые для решения определённых задач. Система очень проста в монтаже и эксплуатации; отдельные блоки соединяются между собой при помощи обычного телефонного кабеля. Основным элементом системы, её «мозговым центром», является центральный управляющий блок AEROTRONIC (поз.1 рис. 6.2.3.3) , который, как правило, монтируется внутри зимнего сада на стене основного дома, к которому примыкает зимний сад. В блоке AEROTRONIC установлены датчики, считывающие значения температуры и относительной влажности внутреннего воздуха соответственно в интервале t = 0 … 50 °С и f = 30 … 80 %. В соответствии с функциональным назначением помещения (зимний сад, бассейн, тренажёрный зал и др.) программируются критические значения контролируемых параметров, определяющих граничные условия комфортности в помещении зимнего сада.

При наступлении какого-либо критического значения из запрограммированных параметров: температуры (например, t крит = + 30 °С — предельно допустимая температура для растений, произрастающих в зимнем саду) или влажности (например, f крит = 60% - максимально допустимая влажность для человека) или запрограммированного критического сочетания температуры и влажности (например, t крит = + 25 °С при f крит = 60%), с блока AEROTRONIC уходит сигнал на включение вентиляторов и открывание заслонок и клапанов приточных устройств типа AEROMAT , располагаемых на стенах зимнего сада и кровельных вытяжных устройств АЕROJET (см. раздел 6.1.2) .

При включении приточных и вытяжных устройств осуществляется интенсивное проветривание помещения зимнего в режиме принудительной вентиляции (рис. 10.2.2.4) в течение определенного интервала времени. Проветривание будет осуществляться в непрерывном или прерывистом режиме до тех пор, пока значения контролируемых параметров не достигнут нижнего значения, запрограммированного на управляющем блоке AEROTRONIC .

Рис. 6.2.3.3.
1 — центральный управляющий блок (АЕROTRONIC)
2 — приточное устройство (AEROMAT)
3 — вытяжное кровельное устройство (АЕROJET)
4а и 4б — метеостанция
5 — блок управления открыванием-закрыванием окон
6 — блок управления открыванием-закрыванием затеняющих маркиз
7 — затеняющие маркизы

Рис. 6.2.3.4. Схема принудительной вентиляция зимнего сада за счет группы стеновых и кровельных приборов. Воздух удаляется из верхней — наиболее перегретой зоны помещения

Рис. 6.2.3.5. Метеостанция AEROTRONIC Wetterstation. Общий вид.
1 — устройство для измерения скорости ветра
2 — датчик температуры и влажности
3 — датчик дождя
4 — датчик солнечной радиации, ориентированный по четырём сторонам света

При необходимости в системе SI-WIGa-Bus-System в качестве приточных элементов могут быть задействованы окна, управляемые электроприводами дистанционного открывания (см. раздел 6.1.1) , а на крыше зимнего сада установлен блок метеостанции — AEROTRONIC Wetter-station (поз. 4 рис. 6.2.3.3 и рис. 6.2.3.5) , предназначенной для считывания параметров наружного климата и оснащенной устройством для измерения скорости ветра, датчиком дождя и датчиком солнечной радиации. При помощи блока AEROTRONIC Wetter-station осуществляется интегрированная работа приточно-вытяжных устройств и системы затенения кровли при помощи дополнительных солнцезащитных устройств — маркиз (поз.7 рис. 6.2.3.3) .

Измеритель скорости ветра представляет из себя классический анемомометр, снабжённый крыльчаткой в виде креста Робинзона. В кресте Робинзона на концах крестовины укреплены четыре полых полушария, обращённых выпуклостью в одну сторону. Под действием ветра крестовина вращается т.к. на чашку, обращенную к направлению ветра вогнутой стороной давление больше, чем давление на чашку, обращённую выпуклой стороной. В отличие от стандартного анемометра, датчик ветра, устанавливаемый на крыше зимнего сада, снабжён тахометрической машиной, преобразующей энергию вращения в электрический сигнал.

Датчик дождя является ёмкостным. Электрическая ёмкость датчика образована системой из двух плоских гребёнок, защищённых сверху тонким слоем диэлектрика. При попадании воды на поверхность датчика происходит изменение межэлектродной диэлектрическая проницаемости, что приводит к изменению электрической ёмкости и регистрируется соответствующей электронной схемой. Датчик является обогреваемым для удаления влаги с поверхности с целью приведения его в рабочее состояния для последующих измерений.

При ураганном ветре или дожде метеостанция подаёт сигнал на управляющий блок AEROTRONIC , с которого в свою очередь уходит сигнал на закрытие всех открытых люков и окон, подключенных к распределительному блоку AEROTRONIC Fenstermodul (поз. 5 рис. 6.2.3.3) .

Датчик солнечной радиации считывает данные о наличии прямого облучения солнечными лучами какой-либо из стен зимнего сада в зависимости от их ориентации и положении Солнца на его траектории в данный момент времени (рис. 6.2.3.6) . Сигнал подаётся на управляющий блок AEROTRONIC , с которого уходит команда на закрытие маркиз (затенение) зимнего сада на стороне, подверженной воздействию прямого солнечного облучения. Управление открытием-закрытием маркиз осуществляется при помощи распределительного блока AEROTRONIC Beschattungsmodul (поз. 6 рис. 6.2.3.3) , к которому могут быть подключены три маркизы.

Дополнительные солнцезащитные приспособления могут быть выполнены как в наружном, так и во внутреннем вариантах. Солнцезащитные конструкции, как правило, выполняются из композитных тканевых материалов, основу которых составляют переплетенные нити из стекловолокна, с оболочкой на основе ПВХ или акрила. Как и у всех композитов, стекловолокно в данном случае обеспечивает разрывную прочность, необходимую для мобильных штор, подверженных частым переменным нагрузкам, а ПВХ — стойкость к УФ солнечному излучению, предохраняя тент от выгорания. Переплетение нитей выполняется таким образом, чтобы 10 … 20 % естественного дневного света проникало в помещение, создавая эффект мягкого затенения.

Рис. 6.2.3.6.

Как правило, для зимнего сада выбираются растения, не требующие повышенной температуры и влажности или дополнительного освещения зимой до окончания светового дня. Однако частый полив и неизбежные опрыскивания листвы для защиты ее от сухости воздуха или препаратами-инсектицидами все же приводят к образованию конденсата на конструкциях помещения. К тому же, в зимнем саду, как в неотъемлемой части жилого пространства, необходимо создать комфортные условия и для содержания домашнего уголка природы, и для проживания хозяев под его сенью.

Наряду со встроенной в стеклопакеты системой внутренних и внешних водостоков необходимо запроектировать и систему вентиляции . Наиболее эффективный способ обеспечения естественной вентиляции – устройство горизонтально расположенных отверстий (или открывающихся створок) для подачи наружного воздуха в нижней части зимнего сада, а также фрамуг для проветривания на наклонной крыше. Но в наше время в зимних садах все чаще применяется система принудительной вентиляции, состоящей из приточных и вытяжных узлов.

Для каждого зимнего сада вентиляционные системы проектируются инд ивидуально и должны быть точно рассчитаны на конкретную кубатуру помещения и заданный температурно-влажностный режим.

Возможно и применение системы кондиционирования , которая, наряду с ионизаторами, очистителями и увлажнителями воздуха, поможет создать и поддержать микроклимат на должном уровне (оптимальная температура воздуха для зимовки растений – +18−20°С при относительной влажности 40%). С этой же целью желательно применение в зимних садах систем обогрева «теплый пол», так как обычные радиаторы отопления слишком сильно пересушивают воздух в помещении.

Автомобилистам хорошо известно такое явление, как парниковый эффект , когда салон машины, оставленной под яркими лучами солнца, сильно нагревается. Все дело в том, что стекло пропускает коротковолновое излучение, которое, в свою очередь, нагревает предметы, находящиеся в помещении. Нагревшись, эти предметы начинают сами излучать длинные волны в инфракрасном диапазоне.

Площадь остекления в зимнем саду намного больше, чем у лобового стекла автомобиля , и температура в нем может подняться до +70°С. Поэтому, проектируя зимний сад, необходимо подумать и о системах защиты от излишней солнечной энергии.

Поддержание заданной температуры и управление многочисленными приборами – довольно трудоемкий процесс. В современном доме заботу о людях и растениях берет на себя компьютер. А если в управляющую программу заложить данные о местоположении солнца в тот или иной час дня, то, даже в отсутствие хозяев, послушные компьютеру жалюзи будут опускаться и подниматься, предохраняя листву от солнечных ожогов.

Некоторые группы растений (кактусы, суккуленты или экзотические бутылочные деревья) требуют редкого полива, другие же – как, например, папирус, – хорошо развиваются только в сильно увлажненной почве. Подключенная к общей сети система капельного полива изо дня в день будет ухаживать за капризными растениями должным образом.

Несмотря на большие финансовые затраты , система климат-контроля для зимнего сада вполне оправдывает себя, создавая комфортную среду обитания для всех обитателей загородного дома.

Одной из важнейших проблем, возникающих в процессе проектирования зимнего сада, является обеспечение притока свежего воздуха. Чтобы обеспечить естественную вентиляцию необходимо предусмотреть открывающиеся створки и форточки и в вертикальных стенах и в наклонных поверхностях крыши. Площадь открывающихся створок должна составлять от 10 % до 40% всей площади остекления зимнего сада.

Естественная вентиляция основывается на физических свойствах воздуха: всем известно, что тёплый воздух поднимается наверх, и если в верхней части стен или на крыше имеются форточки, то воздух выйдет через них наружу. Если в нижней части конструкции предусмотрены приточные отверстия, то через них естественным образом в помещение будет стремиться поток прохладного воздуха.

Конечно, такая система не может обеспечить полноценную вентиляцию зимнего сада, так как зависит от многих условий. Прежде всего, чтобы происходил естественный воздухообмен, необходима разница температур между тёплым воздухом в помещении и холодным снаружи, эта разница должна оставлять не менее пяти градусов. Эффективность естественной системы вентиляции снижается в ветреную погоду и в знойные летние дни. С помощью такой системы трудно добиться заданного уровня температуры и влажности, имеющего во многих случаях большое значение, например, для прихотливых тропических растений.

Более совершенной, и, в конечном счёте, более выгодной, является система принудительной вентиляции. Простейшие системы состоят из приточного и вытяжного отверстий, оборудованных вентиляторами и пульта управления системой. Более сложные системы оснащены функциями трёхмерного распределения воздуха, сушки воздуха, предотвращения сквозняков. Также многие модели оборудуются таймером, бактерицидными фильтрами и системой защиты от обледенения. Проектирование вентиляционной системы следует доверить профессионалам, так как при расчёте необходимо учитывать множество параметров, таких, как тепло-влажностный режим, выделение растениями влаги, подвижность воздуха, теплоприток через крышу и пр.

Следующим вопросом, которому следует уделить пристальное внимание, является освещение зимнего сада. - полностью светопрозрачная конструкция, то есть, растения обеспечены постоянным притоком солнечной энергии, но летним днём растения могут получить переизбыток света, а в пасмурную погоду солнечной энергии будет недостаточно. К тому же, разным растениям требуется различный уровень освещённости. Чтобы решить эти проблемы, необходимо оборудовать зимний сад и шторами, и электрическим освещением.

Шторы можно закрепить как внутри помещения, так и на наружной стороне конструкции. Снаружи закрепляются тентовые конструкции, маркизы, изготовленные из различных тканей, в том числе и из специальной ткани со светоотражающей поверхностью. Для затенения внутри помещения можно применить шторы или жалюзи, ламели которых изготавливаются из пластика, ткани, дерева, бамбука или алюминия. Нужно заметить, что металлические жалюзи - наименее подходящий вариант для зимнего сада. Они быстро нагреваются и довольно долго удерживать тепло, это может привести к нарушению температурного режима в помещении, к тому же жалюзи с большой длиной полотна могут издавать шум, если в процессе вентиляции создаются интенсивные потоки воздуха.

Специалисты считают, что внешнее затенение эффективнее защищает от солнца, чем внутреннее, подсчитано, что внешняя система пропускает внутрь до 40 % солнечного света, а внутренняя - от 65% до 90 %. Шторы и жалюзи можно открывать вручную или снабдить электроприводом и управлять дистанционно, можно доверить управление затенением системе «умный дом», в этом случае освещённость будет регулироваться автоматически.

Для освещения растений не годятся обычные лампы накаливания, так как у них низкая светоотдача и в их спектре отсутствуют синие лучи, необходимые для фотосинтеза. К тому же, такие лампы сильно греются, растения могут даже получить ожоги. Люминесцентные лампы больше подходят для освещения зимнего сада, хотя их спектр тоже малоэффективен для стимулирования процессов жизнедеятельности растений. Можно в зимних садах применять металлогалоидные лампы или натриевые лампы высокого давления, но оптимальным вариантом являются специальные светодиодные или люминесцентные фитолампы.

Осветительные приборы можно также подключить к интеллектуальной системе управления, чтобы можно было создать оптимальный световой сценарий для всех растений зимнего сада. Самым лучшим вариантом будет объединение в единый комплекс и подключение к системе «умный дом» систем затенения, освещения и полива.

В зависимости от назначения и от личных пристрастий хозяев дома зимний сад делается отапливаемым или неотапливаемым. Точный расчёт отопительной системы лучше оставить специалистам, мы рассмотрим только самые распространённые варианты решения проблемы отопления зимнего сада.

Одной из самых распространённых является водяная отопительная система. Газ - недорогой энергоноситель, доступный практически повсеместно, поэтому часто применяется система отопления, основанная на газовом нагревательном котле. Трубы, по которым течёт подогретая вода, прокладываются на нескольких уровнях - под карнизами, на стойках каркаса, по нижнему контуру стен, под грунтом на глубине не менее 50 см. Используя пластинчатый теплообменник, можно создать изолированные отопительные контуры для дома и зимнего сада.

К сожалению, такая система сложна в монтаже, требует большого количества дорогостоящего оборудования и затрат на его обслуживание. Но главный недостаток водяной системы отопления в её инерционности, подачу тепла невозможно прекратить моментально, так как жидкий теплоноситель долго остывает, возникает угроза перегрева растений.

Сходна по своим свойствам система парового отопления, отличающаяся лишь тем, что в качестве теплоносителя по трубам циркулирует пар. Такая система требует постоянного контроля, так как тоже несёт опасность перегрева растений.

Система воздушного отопления состоит из воздухоподогревателя и воздуховодов, по которым подогретый воздух равномерно распределяется по всему помещению. Оборудование для такой системы обойдётся дешевле, но воздуховоды занимают много места, правда, это не главный недостаток данной системы, существенно то, что такая система пересушивает воздух, а это пагубно влияет на многие растения и создаёт дискомфортные ощущения у людей.

Для небольшого зимнего сада, примыкающего к дому, не оснащённому центральным отоплением, можно использовать печное отопление. Эффективность и пожаробезопасность такой системы оставляют желать лучшего, поэтому её использование непопулярно.

Всё большее распространение получает электрическая система обогрева зимних садов, основанная на прокладке греющего кабеля. С помощью кабеля можно обогреть грунт, ровное тепло, которое дают кабели, благотворно сказывается на развитии растений. Кабель можно смонтировать по периметру стен и, что немаловажно, с его помощью можно обустроить эффективную антиобледенительную систему на крыше зимнего сада и обогрев труб, по которым подаётся вода для полива.

К электрическим системам отопления относится и другой, набирающий популярность способ обогрева - инфракрасный. Инфракрасные обогреватели различных конструкций эффективны, они не пересушивают воздух и создают у людей ощущение приятного тепла.

Чтобы компенсировать недостатки различных видов отопления можно создать комбинированную систему, например, сочетающую тепловентиляторы и подогрев грунта при помощи кабеля. С целью экономии энергоносителя стоит задуматься о применении оборудования для рекуперации, то есть возврата тепловой энергии, содержащейся в удаляемом воздухе.

Таким образом, мы видим, что создание здорового и комфортного микроклимата в помещении зимнего сада требует комплексного подхода. Системы отопления, вентиляции, полива, затенения и освещения должны рассматриваться как единое целое, все составные части которого работают согласованно, дополняя друг друга.

Зимний сад представляет собой сложное инженерное сооружение, образованное легкими прозрачными конструкциями, пристроенное к зданию, размещенное на верхнем этаже или отдельно стоящее. Достаточно часто зимние сады используются в качестве теплицы для выращивания растений в специальном климате, а также могут служить помещением для бассейна, тренажерного зала, отдыха и др.

Планировать строительство зимнего сада желательно на этапе проектирования дома. Это позволяет разработать единый архитектурный проект и решить в комплексе проблемы жизнеобеспечения, а именно:

· выбрать тип остекления: глухое или с форточками и проемами;

· продумать систему креплений и лестниц для обслуживания постройки;

· оценить необходимость и определиться с принципом водоотвода;

· продумать системы водоснабжения, отопления, вентиляции и кондиционирования;

· разобраться с затенением: тонированные стекла или жалюзи.

Так как лишь около 30 % зимних садов проектируются одновременно с домом, а 70 % пристраиваются к уже готовому жилью, на сегодня самым распространенным типом зимнего сада является стеклянная пристройка к дому, связанная дверями с жилыми помещениями. Хотя наиболее удачны и красивы зимние сады, заложенные архитектором еще на стадии проектирования, когда можно учесть все эстетические и технические вопросы.

Первая и основная задача зимнего сада – расширение жилого пространства. Чаще всего он служит продолжением гостиной или столовой. В этом случае должна быть обеспечена его удобная функциональная связь с соответствующими помещениями дома (например, с кухней).

Пристраиваемый зимний сад должен занимать не меньше 12 кв. метров, а еще лучше – от 15 кв. метров. Это обусловлено высокой стоимостью одного квадратного метра площади, и сложностью гармонично сочетать в интерьере «зеленой» жилой комнаты растения, мебель и свободное пространство.

Высота помещения в его средней части должна быть, как минимум, три метра, идеальный же с точки зрения красоты интерьера зимний сад может занимать два этажа.

Эффективность зимнего сада зависит не только от его величины и расположения, но и от наклона кровли. Идеальный зимний сад должен иметь наклон кровли 30–40 градусов, так как в этом случае он лучше всего поглощает солнечную энергию. Чем круче кровля, тем лучше дождь смывает грязь и скатывается снег.

Следует внимательно отнестись к планировке помещения зимнего сада, выделяя основные функциональные зоны:

– зону отдыха;

– собственно сад;

– место общения.

Наиболее удачны композиции, когда зеленое пространство вливается в пространство дома. В таком случае место отдыха лучше оборудовать в примыкающей к саду комнате.

Этапы проектирования зимнего сада:

– планирование композиции;

– выбор системы жизнеобеспечения (отопление, вентиляция, освещение, орошение);

– выбор грунтовых смесей;

– продумывание ухода за растениями.

Упрощающие уход за зимним садом современные приспособления – систему освещения, автоматические системы поддержания температурно-влажностного режима, вентиляцию – проектируют одновременно с выбором растений и созданием схемы их расположения в пространстве зимнего сада.

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 – 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. 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. 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.

МИКРОКЛИМАТ ЗИМНЕГО САДА И ОБОРУДОВАНИЕ

ВЕНТИЛЯЦИЯ

Для хорошего самочувствия людей и растений, находящихся в зимнем саду, важен показатель относительной влажности. Большинству «живых существ» комфортно, когда он составляет 40–60 % (только тропическим растениям нужно 80–90 %). Уровень влажности напрямую связан с температурой: даже незначительные ее изменения приводят в движение и сталкивают между собой воздушные массы.

А когда происходит соприкосновение теплого влажного воздуха с холодными поверхностями, выпадает конденсат, стекла и профили запотевают. Поэтому уже в самой конструкции зимнего сада предусмотрены меры, предотвращающие образование конденсата. Например, в алюминиевых профилях существуют терморазрывы, изготовленные из морозостойких полиуретановых, полиамидных или EPDM-вставок. Они разделяют профиль на две части, так что холодная его часть, находящаяся на улице, отделена от теплой внутренней. Но даже при хорошей теплоизоляции стоек и нормальном отоплении полностью избежать выпадения конденсата вряд ли возможно, если не продумать систему вентиляции. Именно она способствует уменьшению влажности воздуха и обеспечивает еще одно условие благоприятного микроклимата в зимнем саду – приток свежего воздуха.

Вентиляция бывает естественной и принудительной. Естественная действует строго в соответствии с законами физики. Как известно, воздух, нагреваясь, всегда стремится вверх, под потолок. Поэтому в нижней части стен зимнего сада предусматривают открывающиеся створки, через которые в помещение поступает холодный свежий воздух. В кровельной части, как можно ближе к коньку, устанавливают специальные люки, выпускающие избыточный теплый воздух. Разница в высоте – обязательное условие циркуляции воздушных масс.

Еще один вариант естественной вентиляции – наружный воздух поступает в помещение через решетки или форточки, расположенные на уровне пола, а выходит из створок в верхней части прозрачных стен. Отверстия должны располагаться равномерно по всему объему и по диагонали друг к другу, только тогда поток воздуха «облетит» весь зимний сад. В противном случае конвекция будет происходить неравномерно – в том или другом углу. Подобная система подходит для остекленных помещений, ширина которых свыше 6 м или которые имеют маленькую крышу. Но если крыша большая и высокая, без люков на ней не обойтись. Вентиляционные решетки, которые монтируются в парапет, позволяют проветривать зимний сад, не открывая окно. На Западе они распространены во многом по соображениям безопасности: ночью сквозь небольшую решетку человек не сможет проникнуть внутрь, а свежий воздух – запросто. У нас же коттеджи чаще всего находятся в охраняемых зонах, поэтому решетки, которые к тому же придется на зиму закрывать, – вариант не столь удачный, как створки.

Количество, габариты, расположение вентиляционных отверстий зависят от многих факторов, среди которых конфигурация, объем зимнего сада, его ориентация по сторонам света и даже роза ветров. Обычно площадь створок и люков составляет 5–10 % от общей площади остекления. Но чем больше вы установите открывающихся элементов (особых рам, петель, замков или ручек), тем выше будет стоимость сооружения.

Естественная вентиляция может быть автоматической. Нередко она включается в общую систему поддержания микроклимата, действуя с освещением и отоплением. В зимнем саду большой площади стоит установить принудительную вентиляцию. Это могут быть приточно-вытяжные системы, которые забирают воздух с улицы, или кондиционеры, работающие с воздухом, уже имеющимся в помещении. Очень красиво смотрятся в зимнем саду фены – лопастные вентиляторы, которые крепятся под потолком. Плюс механических устройств в том, что они позволяют плавно регулировать интенсивность воздухообмена и всегда равномерно «перемешивают» воздух, минус – потребление энергии и не работа в случае отключения электричества. Да, странно летом дышать кондиционерным воздухом, а не свежим воздухом с улицы. Поэтому специалисты рекомендуют всегда совмещать принудительную вентиляцию с естественной.

Еще более простые системы – это системы форточек. При нагревании теплый воздух начинает подниматься вверх. Поэтому форточки, расположенные у конька, более эффективны. Не следует увлекаться большим количеством форточек. Это повышает затраты на создание теплицы и увеличивает нагрузку на каркас. Для полноценной вентиляции общая площадь приконьковых форточек должна составлять 1/6 площади пола. Воздухообмен и последующее охлаждение происходят быстрее, если имеются боковые форточки. Их располагают чуть выше поверхности почвы или на уровне стеллажей и по возможности с обеих сторон. Все форточки должны быть отрегулированы и легко открываться и закрываться, особенно это важно для приконьковых форточек.

Максимальная вентиляция происходит, если при полном открывании форточки продолжают линию противоположной стороны крыши, т. е. располагаются параллельно коньку. Однако на практике оптимальная установка форточек затруднена, и они, как правило, открыты под более острым углом. Полностью открытые форточки эффективно улавливают поток холодного воздуха и направляют его вниз к полу. Когда поток нагревается, он поднимается вверх и выходит наружу через форточки, расположенные с подветренной стороны. Таким образом, в солнечные дни в теплице происходит быстрый воздухообмен. Но следует опасаться сквозняков, особенно при выращивании тропических растений.

СПОСОБЫ ОТКРЫВАНИЯ ФОРТОЧЕК

Способы открывания форточек вручную хотя и надежны, но, к сожалению, полностью зависят от человека. Его забывчивость может погубить ценные растения. Поэтому были разработаны автоматические устройства для открывания и закрывания форточек. Контроль осуществляет переключатель, соединенный с термодатчиком.

Для небольших помещений можно самим сделать устройство для автоматического открытия и закрытия форточек. Можно изготовить гидроцилиндр, который работает на обыкновенном машинном масле, даже загрязненном. Работает точно и эффективно.

В более сложных устройствах контроль за работой осуществляется с учетом ряда погодных факторов. Датчики ветра приводят в движение моторы, закрывающие форточки во избежание сквозняков. При ненастной погоде форточки закрывают датчики дождя. Температурные датчики реагируют на повышение облачности и последующее снижение температуры. Существуют также системы контроля, основанные на изменении интенсивности солнечного освещения.

ОТОПЛЕНИЕ

Зимний сад можно отапливать разными способами:

· радиаторами, подключенными к центральному отоплению;

· автономными электрическими отопительными приборами;

· с помощью воздуха, нагретого кондиционером;

· «теплым полом» – как электрическим, так и с жидким теплоносителем.

Часто используются комбинации этих систем (не следует забывать и о инфракрасном излучении, нагревающим воздух). В принципе можно рассчитать количество радиаторов, необходимых для сооружения. Для этого надо учесть общую площадь помещения, площадь «прозрачных» поверхностей и теплотехнические характеристики ограждающих конструкций (профилей и светопропускающих элементов). Однако на температуру внутри зимнего сада влияют и другие факторы, например, величина теплового излучения или местоположение сооружения.

Следует также обратить внимание на то, чтобы вы сами не нарушили движение воздуха, снизив при этом эффективность, загородив радиатор спинкой дивана, установив над ним подоконник и т. д. Кроме того, у большинства современных радиаторов регулируется мощность. Поэтому во многих случаях расчет отопления можно упростить: рассчитать количество радиаторов, нужное для закрытого помещения такой же площади, и установить их в два раза больше. Рекомендуется располагать радиаторы по периметру зимнего сада. Тогда помещение будет обогреваться равномерно, не появятся «застойные зоны». Более того, теплый воздух снижает образование конденсата на холодных поверхностях стекла или профиля, но только в том случае, если воздух движется. Поэтому без вентиляции в остекленном сооружении обойтись невозможно.

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.

Для максимального использования солнечного света проемы окон размещают так, чтобы их длинная ось была ориентирована по возможности с запада на восток. В этом положении сведены к минимуму тени, а солнечные лучи проникают в зимний сад под самым оптимальным углом.

Очень важно иметь удобный проход в сад из дома. Лучше всего расположить теплицу рядом с домом, особенно это касается оранжерей или зимних садов. Такое размещение позволит создать единую систему обогрева дома и зимнего сада, избежать затрат на установку дополнительного оборудования и снизить последующие расходы на уход за теплицей.

При расположении зимнего сада вдоль южной, юго-восточной или юго-западной сторон, он будет нормально освещен и защищен зимой.

При установке автоматической или полуавтоматической системы полива более чем необходимо оборудовать оранжерею или зимний сад системой центрального водоснабжения.

СИСТЕМА АВТОМАТИЗАЦИИ

Системы автоматического контроля за микроклиматом зимнего сада – удобное, но дорогое удовольствие. Тем не менее, такая система освобождает владельца от постоянного беспокойства о растениях, избавляет от массы работ, и позволяет приобрести уверенность, что забывчивость или невнимательность погубит нежные растения. Вы можете уехать в отпуск или командировку и не беспокоиться о судьбе своих питомцев.

Универсальный контроллер управляет абсолютно всем – от полива до аварийного освещения. С его помощью можно изменять температуру, включая и выключая нагреватели, поддерживать нужную влажность (используя увлажнитель и кондиционер) и освещенность (используя светильники и управляемые шторы). Контроллер «знает» нормы и сроки полива каждого растения, «различает», контролирует температуру воды для полива, «следит» за наличием людей – если датчики движения, которые используются и для автоматического включения подсветки, дают сигнал о присутствии хозяина – полив, во избежание неприятностей, лучше немного отсрочить.

Автоматика может управлять и фонтанами в саду – динамично изменяющаяся картина струй положительно действует на психику человека.

МИКРОКЛИМАТ

Обитателям зимнего сада (и растениям, и людям) для хорошего самочувствия необходимы определенные температура и влажность, достаточная освещенность и приток свежего воздуха. Поддерживание нормальной температуры (в среднем +20–22 °С для человека) – наиболее важная и сложная задача, поскольку зимний сад – это конструкция из стекла или иных светопропускающих материалов, а значит, в наших погодных условиях зимой вам неизбежно придется бороться с переохлаждением, летом – с перегревом воздуха внутри сооружения.

Если говорить о разнице между выращиванием растений в открытом грунте и закрытом, – будь то частный зимний сад, оранжерея или промышленная теплица, – то преимущества последнего заключаются в возможности создавать искусственную климатическую среду, которая и называется микроклиматом.

Поддержание того или иного температурного режима, который отвечает требованиям выращиваемых растений, напрямую связанной с ним влажности, интенсивности освещенности, и достаточного воздухообмена, – вот главное, что требуется в регулировании микроклимата. Ведь зимний сад – это сложная экосистема, а не просто декоративное оформление интерьера. И каждому виду растений соответствует определенная оптимальная температура и влажность.

ОСВЕЩЕНИЕ

Очень важно освещение зимнего сада. Во-первых, освещение, обеспечивающее комфортные условия для обитателей и гостей в вечернее и ночное время. Это стандартный набор люстр, светильников, бра, торшеров. Особое внимание должно быть уделено декоративному освещению. Направленные или точечные светильники подчеркнут красоту растений и оригинальность дизайна.

С этим проблем также не будет, выбор их в продаже огромный. Источники света не фиксируются и могут перемещаться. Во-вторых, что более важно, это подсветка растений с физиологической точки зрения, если нет стеклянной крыши и растения расположены вдали от окон. В этом случае помогут светильники со специальными лампами, рассчитанные на подсветку растений. Досвечивать растения желательно не более 12 часов в сутки в дневное время, не нарушая естественный цикл их роста. Это, конечно же, не все тонкости в уходе за зимним садом, но при желании освоить эти премудрости вполне можно.

Расположение

Юг

Зимние сады, ориентированные на эту сторону, самые светлые и теплые. Даже если в них нет стационарного отопления , в солнечные весенние и осенние дни они аккумулируют достаточно тепла, чтобы можно было, завернувшись в плед, с удовольствием выпить чашку чая фактически под открытым небом.

Южное ориентирование замечательно тем, что позволяет наслаждаться солнечным теплом в холодное время года, но вот летом палящие лучи могут стать настоящей проблемой.

Поэтому в светопрозрачной конструкции, выходящей на юг, нужно непременно предусмотреть вентиляцию (лучше - принудительную). Если проветривание будет естественным, важно разместить минимум одно открывающееся окно в каждой из стеклянных стен и обязательно одно в крыше. Следует также позаботиться о надежной солнцезащите.

Запад

Западные светопрозрачные конструкции не такие жаркие, как южные, но все же аккумулируют достаточно много тепла, поэтому хорошие вентиляция и солнцезащита для них также актуальны.

Больше всего солнечных лучей они получают после полудня, потому летом эти прозрачные комнаты комфортны для утреннего отдыха, а в холодную пору - для вечернего.

Восток

Зимний сад, ориентированный на восток, получает утреннее солнце. Летом в нем будет приятно находиться ранним утром и вечером, весной и осенью - в обеденное время.

Север

Зимний сад, ориентированный на север, играет роль и зоны отдыха, и своеобразного буфера, утепляющего помещения, расположенные в самой холодной части дома.

Такая прозрачная комната комфортна летом в течение дня. Если дневная зона в доме выходит на юг, зимний сад можно использовать как прохладную летнюю гостиную.

Ориентированная на север конструкция не требует интенсивной вентиляции и затенения, зато зимой ее почти невозможно использовать, если только она не отапливается.

Желая устроить с северной стороны остекленную комнату для круглогодичного использования, помните, что на отопление придется тратить больше, чем в аналогичном саду с южной стороны. Кроме того, для стен нужно будет использовать одно- или даже двухкамерные стеклопакеты .

Микроклимат

Чтобы создать в зимнем саду оптимальный микроклимат и избежать образования конденсата, нужно обеспечить достаточную вентиляцию пространства.

Для этого применяют специальный профиль, имеющий отверстия, а также окна.

Площадь открывающихся вентиляционных форточек должна составлять как минимум 3 % от всей площади остекления.

Лучше всего проветривание будет происходить, если открывающиеся сворки расположены по диагонали друг к другу (то есть важно наличие открывающихся окон в крыше).

Следует помнить, что естественная вентиляция работает, когда наружная температура ниже внутренней минимум на 5 °С.

Если у вас ориентированный на юг зимний сад, лучше предусмотреть принудительное проветривание , обеспечиваемое электродвигателем и вентилятором. Система включается и выключается автоматически по сигналу от датчиков температуры и давления.

Отапливать или не отапливать

Зимний сад может быть как отапливаемым, так и неотапливаемым помещением дома. Если вы планируете активно использовать его только в теплое время года, можно обойтись переносным обогревателем для редких прохладных вечеров.

В случае когда помещение будет периодически использоваться в холодный период, разумно сделать автономное отопление с помощью системы «теплый пол». Если же в зимнем саду планируют устроить полноценную жилую комнату, осуществляют подключение к центральной системе дома.

Важно помнить, что для сохранения комфортной температуры в конструкции должны быть применены материалы с низким коэффициентом теплопередачи - стеклопакеты, а не одинарное стекло, сотовый поликарбонат толще 24 мм, а также теплоизолирующий каркас.

Для зимнего сада, в котором выращивают экзотические растения, предусматривают систему климат-контроля . Эффективная вентиляция важна также для светопрозрачной конструкции, используемой в качестве бассейна.