Двухслойный фасад представляет собой систему зданий, состоящую из двух оболочек или фасадов , расположенных таким образом, что воздух проходит в промежуточную полость. Вентиляция помещений может быть естественной, вентиляторной или механической. Помимо типа вентиляции внутри помещения, происхождение и назначение воздуха могут различаться в основном в зависимости от климатических условий, использования, местоположения, часов работы в здании и стратегии HVAC.
Стеклянные оболочки могут быть одинарными или двойными стеклопакетами на расстоянии от 20 см до 2 метров. Часто в целях защиты и отвода тепла в период охлаждения внутри полости размещают солнцезащитные устройства.
Основная концепция двухслойного фасада была впервые исследована и опробована швейцарско-французским архитектором Ле Корбюзье в начале 20 века. Его идея, которую он назвал murneutralisant (нейтрализующая стена), заключалась в установке труб отопления/охлаждения между большими слоями стекла. Такая система использовалась на его вилле Швоб ( Ла-Шо-де-Фон , Швейцария, 1916 г.) и предлагалась для ряда других проектов, включая конкурс Лиги Наций (1927 г.), здание Центросоюза (Москва, 1928–33 гг.) Cité du Refuge (Париж, 1930 г.). Американские инженеры, изучавшие систему в 1930 году, сообщили Ле Корбюзье, что она будет потреблять гораздо больше энергии, чем обычная воздушная система, но позже Харви Брайан пришел к выводу, что идея Ле Корбюзье имела смысл, если она включала солнечное отопление. [1]
Еще одним ранним экспериментом стал дом Альфреда Лумиса, построенный в 1937 году архитектором Уильямом Лесказом в парке Такседо, штат Нью-Йорк. Этот дом включал в себя «сложную двойную оболочку» с воздушным пространством глубиной 2 фута, кондиционируемым отдельной системой от самого дома. Целью было поддержание высокого уровня влажности внутри. [2]
Одним из первых современных примеров, построенных компанией Cannon Design, было Западное химическое здание (Ниагарский водопад, Нью-Йорк, 1980 г.). [3] Это здание, по сути представляющее собой стеклянный куб, имело полость глубиной 4 фута между слоями стекла для предварительного нагрева воздуха зимой. [4]
Недавнее возрождение эффективного проектирования зданий возобновило интерес к этой концепции. Поскольку USGBC начисляет баллы за снижение энергопотребления по сравнению с базовым сценарием, эта стратегия использовалась для оптимизации энергоэффективности зданий.
Примерами примечательных зданий с двойным фасадом являются дом 30 St Mary Axe (также известный как The Gherkin ) и дом 1 Angel Square . Оба этих здания обладают отличными экологическими характеристиками для своих размеров, и ключом к этому является преимущество двойной обшивки. Корнишон имеет треугольные окна на внешней обшивке, которые поднимаются вверх по небоскребу. Эти окна открываются в зависимости от погодных условий и данных здания, позволяя большему или меньшему количеству воздуха проходить через здание для вентиляции.
Полость между двумя обшивками может иметь естественную или механическую вентиляцию. В прохладном климате солнечная энергия внутри полости может циркулировать в занимаемое пространство, чтобы компенсировать потребности в обогреве, тогда как в жарком климате полость может быть вентилирована за пределы здания, чтобы уменьшить солнечную энергию и уменьшить нагрузку на охлаждение. В каждом случае предполагается, что более высокая изоляционная способность может быть достигнута при использовании этой конфигурации остекления по сравнению с традиционной конфигурацией остекления.
Недавние исследования показали, что энергетические характеристики здания, соединенного с двухслойным фасадом, можно улучшить как в холодное, так и в теплое время года или в холодном и теплом климате за счет оптимизации стратегии вентиляции фасада. [5]
Преимущества двустенных фасадов перед обычными одностенными фасадами не очевидны; аналогичные изоляционные показатели могут быть получены с использованием обычных высокоэффективных окон с низким энергопотреблением. Полость приводит к уменьшению полезной площади пола, и в зависимости от стратегии вентиляции полости могут возникнуть проблемы с конденсацией, загрязнением или появлением внешнего шума. Строительство второй обшивки также может привести к значительному увеличению затрат на материалы и проектирование.
Энергетическое моделирование зданий с двойными фасадами по своей сути сложнее из-за различных свойств теплопередачи внутри полости, что делает моделирование энергетических характеристик и прогноз экономии спорными. [6]