Конструктивные особенности зимнего сада
При выборе конструкции зимнего сада нужно продумать не только его будущий внешний вид, но и функциональные особенности. Для выбора оптимального материала, размеров и необходимого технического оснащения необходимо обратиться к специалистам, которые произведут нужные расчёты, определят лучшее местоположение для зимнего сада и выберут подходящие материалы для его возведения. Зимний сад — сложное сооружение, и чтобы он приносил тепло и радость на протяжении многих лет, необходимо качественно разработать проект. Только профессионально спроектированный и построенный, он позволит решить одновременно архитектурно-планировочные, экономические и энергетические задачи. (Желательно, чтобы фирма-изготовитель продемонстрировала вам образцы своих работ, по возможности — нескольких лет «выдержки» и с отзывами заказчиков.)
Неотъемлемой частью проекта зимних садов является выполнение статического расчёта — с учётом ветровых, снеговых нагрузок, а также собственного веса конструкции зимнего сада. На основании анализа полученных данных определяются конструктивные особенности зимнего сада, позволяющие обеспечить максимальную устойчивость, исключить превышения допустимой деформации. Основными характеристиками любого зимнего сада является безопасность конструкции, защищённость внутреннего пространства от охлаждения/перегрева, жёсткость и прочность каркаса, оптимальное светопропускание и высокая устойчивость к проявлениям экстремальных атмосферных воздействий. По желанию заказчика структурные элементы могут обладать такими особыми качествами, как огне- или пулестойкость.
Конструкция зимнего сада состоит из несущего каркаса (рамы) и светопропускающих элементов (стёкол). Классическая конструкция — трёхфасадный объём, одной стороной примыкающий к основному зданию, но может быть и двухфасадным, устроенным на углу дома. Встречаются формы многогранника или круга. Большую роль в формировании архитектурного облика зимнего сада играет его этажность. Конструкция рамы должна передавать горизонтальные и вертикальные силы, действующие на остекление зимнего сада, на примыкающие конструкции и фундамент. Если зимний сад пристраивают к уже имеющемуся основному строению, то он имеет менее жёсткую конструкцию. Вследствие этого деформации в пристройке и в основном строении происходят по-разному, узлы стыков должны воспринимать эту нагрузку и компенсировать разницу в деформациях. Чтобы гарантировать устойчивость постройки зимнего сада, нужно выбрать статически устойчивую конструкцию. Большой устойчивостью обладает стоечно-ригельная конструкция, состоящая из вертикальных несущих стоек, к которым крепятся поперечные ригели. Опорная форма такой конструкции принимает на себя собственный вес, вес снега, а также временные нагрузки. Одновременно опорная форма должна сохранять необходимую жёсткость при механических нагрузках, например при ветре. Чтобы под воздействием таких нагрузок внутри конструкции не возникало напряжения, которое может привести к поломке стекла, конструкция должна иметь небольшой деформационный допуск. Усилие между примыкающей стеной и основанием направлено вертикально через стропила и стойки, в то время как горизонтальные элементы каркаса выполняют задачу сцепления всей конструкции.
При устройстве зимних садов с большой площадью остекления используется рамная несущая конструкция, работающая с меньшим количеством стоек. В данном случае несущая конструкция также принимает на себя собственный вес, вес снега и временные нагрузки, но для сохранения жёсткости нуждается в дополнительных элементах, в качестве которых могут использоваться, например, двери Шуко или оконные рамы. При установке фундамента нужно принимать во внимание не только его несущую способность, но и морозостойкость. Следует также учитывать рекомендуемое минимальное расстояние — 15 см — между порогом и уровнем земли. Это предотвратит застой дождевой воды перед дверью и уменьшит нагрузку на пол и загрязнение его от брызг. При необходимости иметь перед входной дверью ровную поверхность, можно сделать канавку соответствующей глубины и накрыть её металлической решёткой.
Для изготовления каркасов зимних садов используются такие материалы, как сталь, алюминий, ПВХ, древесина, а также комбинации данных материалов. Все детали конструкции изготавливаются по индивидуальным чертежам, могут быть любой формы и расцветки. Непосредственно целостная конструкция «стеклянного домика» отличается максимальной надёжностью и герметичностью. Широкие панорамные двери с различным видом открывания, окна и люки любой формы — всё это подбирается архитекторами в индивидуальном порядке специально для каждого зимнего сада. Для отапливаемых зимних садов металлические профили используют с терморазрывами (соединительными элементами). Стальные конструкции, как правило, не применяются в оранжереях, предназначенных для выращивания растений. При проектировании зимних садов, например, из ПВХ-профилей производители профильных систем на сегодняшний день придерживаются двух подходов. Первый основан на сборке конструкции зимнего сада из элементов простой оконной системы, дополненной набором различных усилительных, соединительных, поворотных и удлинительных профилей, а также стропильными конструкциями кровли. Второй (и наиболее правильный) вариант предусматривает применение фасадной системы. Поверхность деревянных профилей требует регулярной обработки. На внешней стороне крыши они обязательно должны иметь металлические покрытия, создающие надежную защиту от воздействия атмосферных явлений, поэтому в зимних садах скаты кровли, как правило, выполняются из дерева и металла. Потолочные деревянные конструкции обязательно должны быть защищены алюминиевыми профилями.
Наибольшее число проблем, возникающих при проектировании зимних садов, связано с устройством светопрозрачной кровли, т. к. из всех наружных ограждающих конструкций кровля является наиболее подверженной воздействию избыточной солнечной радиации летом и обледенению зимой. Следует также обращать внимание на толщину стекла. Для остекления крыши в качестве нижнего стекла чаще всего применяется небьющееся многослойное стекло толщиной минимум 8 мм. Выбор толщины стекла зависит от расстояния между стропилами: чем оно больше, тем более толстое стекло следует устанавливать. Размеры его должны быть таковы, чтобы стекло могло выдерживать тяжесть снега, и, в то же время, чтобы с ним было удобно вести монтажные работы. Крыша зимнего сада (стеклянная, обычная или со стеклянными вставками витражного типа) является важнейшей архитектурной деталью, преобразующей пространство всего помещения. Она может быть простой односкатной или классической двускатной, скошенной четырёхскатной, многогранной или вообще плоской. Выбранный угол наклона крыши расставит архитектурные акценты, а индивидуальные размеры каждого структурного элемента подчеркнут оригинальность, единичность вашего зимнего сада. То, насколько эффективно работает зимний сад, зависит не только от его величины, отношения его размеров к размерам дома, ориентации относительно сторон света, но и от наклона его кровли. При малых уклонах на кровле скапливается снег, водоотвод с неё становится затруднённым. Идеальный зимний сад должен иметь наклон кровли 30-40ºС — в таком случае он лучше всего «ловит» солнечную энергию. Чем круче кровля, тем лучше дождь смывает с кровли грязь, и тем лучше скатывается снаружи снег, а изнутри — сконденсировавшаяся вода.
Наиболее ответственными узлами конструкции являются примыкания к основанию, свесы и узлы примыканий к стене. При недостаточно большом наклоне крыши зимнего сада, в местах расположения горизонтальных профилей возникают участки, откуда отвод воды затруднён. Стоячая вода не только загрязняет стекло, но и создаёт сильную нагрузку на уплотнения, в результате чего вода начинает просачиваться через швы уже вскоре после монтажа зимнего сада. Во избежание этого были разработаны системы со ступенчатым остеклением и швами впритык. Конструкция перехода между наклонной стеклянной крышей и перпендикулярной стеной зимнего сада должна обеспечивать беспрепятственный отвод дождевой воды, а также предотвращать образование льда у края стекла. Повреждение стекла может быть вызвано также его неправильным расположением, вследствие чего создается недопустимое напряжение из-за перепада температур. Остекление должно оставаться герметичным даже в самые сильные ливневые дожди, при этом все соединения, в том числе места примыканий форточек, должны быть водонепроницаемыми. Для этого форточки не должны находиться на одном уровне с остеклением. Если одновременно применяется также внешний солнцезащитный экран, то он должен находиться ниже форточек.
Двери, отделяя сад от дома, могут устанавливаться в любом удобном месте. В отапливаемом саду их может вообще не быть: жилая зона плавно переходит в зимний сад. Конструктивных решений для дверей зимнего сада немного — классические распашные (снабжённые для герметичности резиновыми уплотнителями), вращающиеся, а также раздвижные. Количество открывающихся окон и форточек зависит от площади зимнего сада; на них возложена немаловажная функция естественной вентиляции. Окна могут выполняться в мансардном варианте и открываться вручную или с пульта дистанционного управления.