Двухслойный фасад представляет собой систему здания, состоящую из двух слоев, или фасадов , размещенных таким образом, что воздух проходит в промежуточной полости. Вентиляция полости может быть естественной, поддерживаемой вентилятором или механической. Помимо типа вентиляции внутри полости, источник и место назначения воздуха могут различаться в зависимости, главным образом, от климатических условий, использования, местоположения, рабочих часов здания и стратегии HVAC.
Стеклянные оболочки могут быть одинарными или двойными с расстоянием между ними от 20 см до 2 метров. Часто для 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 mur neutralisant (нейтрализующая стена), включала в себя вставку труб отопления/охлаждения между большими слоями стекла. Такая система была использована в его вилле Швоб ( Ла-Шо-де-Фон , Швейцария, 1916) и предложена для нескольких других проектов, включая конкурс Лиги Наций (1927), здание Центросоюза (Москва, 1928–33) и Cité du Refuge (Париж, 1930). Американские инженеры, изучавшие систему в 1930 году, сообщили Ле Корбюзье, что она будет потреблять гораздо больше энергии, чем обычная воздушная система, но Харви Брайан позже пришел к выводу, что идея Ле Корбюзье имеет смысл, если она включает солнечное отопление. [1]
Другим ранним экспериментом был дом Альфреда Лумиса 1937 года архитектора Уильяма Лесказе в Такседо-Парке, штат Нью-Йорк. Этот дом включал «сложную двойную оболочку» с воздушным пространством глубиной 2 фута, кондиционируемым отдельной системой из самого дома. Целью было поддержание высокого уровня влажности внутри. [2]
Одним из первых современных образцов, построенных, было здание Occidental Chemical Building (Ниагарский водопад, Нью-Йорк, 1980) компании Cannon Design. [3] Это здание, по сути, стеклянный куб, включало 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 награждает баллами за снижение потребления энергии по сравнению с базовым вариантом, эта стратегия использовалась для оптимизации энергоэффективности зданий.
Примерами известных зданий, которые используют двухслойный фасад, являются 30 St Mary Axe (также известный как The Gherkin ) и 1 Angel Square . Оба эти здания достигают отличных экологических характеристик для своего размера, с преимуществами двухслойного ключа к этому. Gherkin имеет треугольные окна на внешней оболочке, которые хаотично поднимаются по небоскребу. Эти окна открываются в зависимости от погоды и данных о здании, позволяя большему или меньшему количеству воздуха проходить через здание для вентиляции.
Полость между двумя оболочками может вентилироваться естественным или механическим способом. В холодном климате солнечный приток внутри полости может циркулировать в занимаемое пространство для компенсации потребности в отоплении, в то время как в жарком климате полость может вентилироваться за пределы здания для уменьшения солнечного притока и снижения нагрузки на охлаждение. В каждом случае предполагается, что более высокое значение изоляции может быть достигнуто при использовании этой конфигурации остекления по сравнению с обычной конфигурацией остекления.
Недавние исследования показали, что энергоэффективность 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 двухслойных фасадов по сравнению с обычными однослойными фасадами не являются однозначными; аналогичные показатели изоляции могут быть получены с использованием обычных высокоэффективных окон с низким коэффициентом теплопередачи. Полость приводит к уменьшению полезной площади пола, и в зависимости от стратегии вентиляции полости могут возникнуть проблемы с конденсацией, загрязнением или проникновением внешнего шума. Строительство второй оболочки также может привести к значительному увеличению затрат на материалы и проектирование.
Моделирование энергопотребления двухслойных фасадов по своей сути сложнее из-за различных свойств теплопередачи внутри полости, что делает моделирование энергоэффективности и прогнозирование экономии спорными. [6]