Сложно назвать точный период возникновения и строительства зимних садов и оранжерей. Известно, что уже в Древнем Риме атриумы домов украшали цветущими растениями в подвесных горшках, а для выращивания овощей и экзотических растений римляне строили теплицы, крытые слюдой и обогреваемые в зимний период теплом перегноя. В северных странах Европейского континента разведение теплолюбивых растений было невозможно в условиях открытого грунта. И уже в начале XVII века в английских загородных домах и усадьбах начали появляться первые прототипы оранжерей и зимних садов – стеклянные помещения, приспособленные для выращивания цитрусовых растений и содержания животных, привезенных из теплых климатических поясов.
Разведение экзотических растений требовало специальных отопительных систем, получивших распространение в Европе уже в конце XVII века. Одна из таких систем представляла собой спиральные дымоходы, встроенные в кирпичные стены. Более простой способ отопления оранжереи или зимнего сада предполагал наличие в помещении больших напольных ям, в которые укладывался горячий уголь.
Система водяного отопления теплиц и оранжерей была впервые разработана и реализована в начале XIX века в Голландии. А в 1802 году в Англии впервые было использовано воздушное отопление оранжереи – древесная кора. Уложенная в длинные желоба, она при гниении обогревала и увлажняла воздух в парниках, предназначенных для выращивания орхидей и других тропических растений.
В дальнейшем многие из этих систем совершенствовались и приспосабливались для разведения теплолюбивых растений в домашних условиях.
Стеклянные крыши для улавливания солнечных лучей появились в Англии в 1717 году и со временем превратились в такие сооружения, как «хрустальный» дворец Пакстона, возведенный в 1801 году.
Стоит отметить, что зимние сады и оранжереи получили распространение не только в Западной Европе, но и в России. Уже в XVIII веке монахи Спасо-Преображенского Соловецкого, Валаамского и других северных монастырей разводили в каменных обогреваемых оранжереях экзотические растения, несмотря на суровый климат и короткий световой год. Достаточно известны оранжереи с зимними садами в русских усадьбах Кусково, Поречье, Павловск, Архангельское и др.
В XIX веке начинает развиваться производство металлических конструкций, складывается экономически благоприятные условия для индустриальной возможности получения листового стекла в достаточном количестве. Эти факторы привели к появлению нового направления в архитектуре, где основными элементами стали металлоконструкции и стекло, как основной материал ограждающих конструкций, что явилось большим шагом в развитии зимних садов.
В европейских городах появляются пассажи со стеклянными крышами – крупные торгово-деловые центры с магазинами, представительствами и зонами отдыха, включающими в себя зимние сады и цветники. Сооружаются оранжереи ботанических садов с большими многопролетными стеклянными галереями для субтропических и тропических растений.
Примеры строительства таких пассажей можно найти и у нас. Это магазин ГУМ на Красной площади, построенный в конце XIX века и Петровский пассаж на улице Петровка, построенный в 1906 году по проекту архитектора Б.В.Фрейденберга. Конструкции для прозрачной стеклянной крыши были выполнены известным инженером В.Г.Шуховым.
Однако заслугой новой архитектуры стало не только внедрение стекла и металла в нашу повседневную жизнь, но и соединение зимнего сада с внутренним пространством и получение органичного единого пространства, которое впервые нашло применение в Скандинавии. Такое объединение внутренней среды дома и зимнего сада использовалось в основном при проектировании индивидуальных жилых домов, но уже в конце XIX века зимние сады нашли свое место в жилых многоэтажных домах и общественных зданиях.
Свое второе рождение зимние сады обрели в 80-е годы XX века. Они быстро завоевали популярность на Западе, и в настоящее время во многих странах Европы, Америке и Канаде зимние сады широко используются в строительстве при проектировании зданий, имеющих различное функциональное предназначение: жилые, общественные, индивидуальные, промышленные и др.
Прямая связь зимнего сада с жилыми помещениями служит в наше время одним из определяющих функциональных признаков, когда мы говорим о зимних садах. Зимний сад – это буферная, промежуточная зона между окружающей средой, будь то сад, цветник или городская застройка, и жилым пространством, ограниченным четырехугольником стен. Так же можно сказать, что зимний сад – это одна из комнат дома или квартиры, но в то же время особая комната: полудом-полусад. И в этом состоит отличие зимнего сада от оранжереи, которая не является частью жилого пространства, а служит только для выращивания теплолюбивых растений.
Жизнь человека становится полнее, когда он ощущает свою тесную связь с окружающей средой. И зимний сад – как раз одна из таких ступенек, позволяющая человеку ощутить себя частью природы, особенно, если он лишен возможности находиться за пределами дома.
Зимние сады в России пользуются все большей популярностью. Уже мало кого удивишь приглашением пройти выпить кофе в собственный зимний сад, даже если разговор происходит не в загородном доме, а в городской квартире. Благодаря новым конструкциям и материалам, а также современным инженерным и техническим возможностям в области вентиляции, отопления и затенения каждый из нас может исполнить свою заветную мечту о зимнем саде, превратив в него террасу загородного дома или застекленный балкон своей квартиры.
И тогда вам не страшна непогода, которая помешала бы выйти на улицу: имея зимний сад, можно наслаждаться пестротой цветов и зеленью деревьев, не замочив при этом ног и не рискуя схватить насморк. Вам нипочем зима со студеными ветрами и снежными сугробами. В любой сезон в вашем зимнем саду будет тепло и уютно: так же зеленеют деревья, благоухают цветы. Лето навсегда остается внутри зимнего сада, оно словно «консервируется» под прозрачным колпаком.
Эти чудесные сады являются сооружениями, которые доставляют их владельцам большую радость. Пристроенные к жилому дому остекленные конструкции позволяют создать не только и не столько идеальные условия для культивирования капризных растений, сколько расширить жизненные функции всего дома. Ведь их можно использовать и как спальню, и как столовую, и как рабочий кабинет, и как бильярдную, а это существенно повышает качество жизни.
Если раньше строительство зимних садов в нашей стране считалось экстравагантным излишеством и дорогим удовольствием, которое могли себе позволить лишь очень богатые люди, то за последнее время многое изменилось, и на отечественном строительном рынке многие компании стали шире предоставлять услуги по строительству зимних садов, используя те или иные конструктивные системы и технологии. При этом в соответствии со вкусами и пожеланиями владельца возможны самые разнообразные варианты объемно-планировочных решений.
В зимних садах особую роль играют конструкционные системы светопропускающих крыш и их трехмерное сочетание с боковым остеклением. Зимний сад должен быть красивым, прозрачным, легким и в то же время достаточно прочным и устойчивым к различным воздействиям, в том числе к механическим и атмосферным. Основными характеристиками любого зимнего сада должны являться безопасность конструкции, защищенность внутреннего пространства от охлаждения и от перегрева, жесткость и прочность каркаса, оптимальное светопропускание и высокая устойчивость к проявлениям экстремальных атмосферных явлений – ни ураганный ветер, ни обильный снегопад, ни ливневые дожди, ни испепеляющий зной не должны нарушить внутренней гармонии вашего оазиса.
На российском рынке представлены несколько технологий и конструктивных систем зимних садов, которые прошли в наших условиях длительную апробацию. Принципиально системы подразделяются на три группы в зависимости от конструкционного материала: из профилей ПВХ (пластиковые системы), алюминия и твердых пород дерева. Следует иметь в виду, что современные системы часто являются комбинированными. Например, в системах ПВХ используются алюминиевые профили для усиления конструкции кровли, а в алюминиевых системах иногда фигурные наклейки из ПВХ используют исключительно в декоративных целях. Системы из дерева пока не находят применения в России: они чувствительны к атмосферным воздействиям, их гораздо сложнее унифицировать. Даже в развитых странах зимние сады из древесины твердых пород остаются пока эксклюзивными сооружениями, хотя некоторые известные фирмы специализируются именно на деревянных конструкциях. Эти штучные «произведения искусства» стоят намного дороже конструкций из новых современных материалов.
Использование современных материалов и конструкций позволило снизить стоимость таких сооружений, но поставило перед потребителем проблему выбора: пластик или алюминий. Начальная цена за квадратный метр весьма условна и зависит от площади, которую нужно перекрывать. В соответствии с выбранным решением зимний сад можно оборудовать дверями любых размеров, конфигурации и систем открывания.
Не меньшее значение, чем использование той или иной конструктивной системы и выбор материала профилей, имеют типы остекления стен и кровли. Остекление стен зимнего сада выполняется из стеклопакетов: здесь у архитектора и заказчика достаточно широкий выбор не только по качеству самого стекла, но и по декоративной отделке панелей. В дизайне окон возможны фигурные раскладки из металла и пластика или даже использование инкрустированных вставок из цветных изразцов и витражей. Поскольку стеклопакеты в своей конструкции уже предусматривают открывающиеся форточки и створки, то в зимнем саду это используется для естественной вентиляции помещения.
Для остекления крыши сегодня используются два материала: стекло и поликарбонат. В случае если устанавливается стеклянная крыша, то дополнительно делается триплекс – два стекла соединяются друг с другом специальной пленкой, что позволяет стеклу быть более прочным, а в момент сильного удара не разбиваться на мелкие осколки. Для поликарбоната таких мер безопасности не требуется в связи с тем, что его упругость позволяет ему отталкивать предметы, которые могут упасть на крышу во время сильного ветра или урагана. Уклон остекленной кровельной части, как показала практика, должен составлять не менее 20 градусов – при меньшем уклоне затрудняется удаление с крыши дождевых стоков и снега; кроме того, при большей крутизне крыши больше становится и количество бесплатной солнечной энергии, получаемой свето- и теплолюбивыми растениями в зимнее время, когда солнце находится низко над линией горизонта. Каркас зимнего сада должен быть достаточно прочным для того, чтобы стабильно выдерживать вес остекления. К тому же он должен обладать хорошими теплоизоляционными свойствами и быть простым в обслуживании.
Фотосинтез, имеющий главное значение в схеме питания и роста растений, в значительной степени зависит от интенсивности и спектра освещения и его продолжительности. Слишком малая освещенность ведет к удлинению побегов, уменьшению площади листа, сокращению образования хлорофилла; преобладание сине-фиолетового излучения замедляет рост, а чрезмерное красное излучение его ускоряет. При оптимальном режиме фотосинтеза гарантируется правильное развитие растений. Для теневыносливых растений требуются уровни освещенности от 1000 до 5000 лк, для светолюбивых – от 10000 лк. Естественная освещенность в средней полосе в солнечный зимний день под открытым небом составляет 5000 – 6000 лк, в помещении – до 2000 лк, а при облачности – около 500 лк (в утренние и вечерние часы значительно темнее). Требуемые высокие уровни освещенности для экзотических растений не могут обеспечиваться обычными декоративными световыми приборами и требуют специального оборудования. Более того, такие уровни несовместимы с длительным пребыванием людей, поэтому для освещения сада должно быть выделено определенное время. Тропическое происхождение большинства комнатных и оранжерейных растений обусловливает их потребность в 12-16-часовом световом дне.
Самые эффективные и популярные источники света для искусственного освещения растений – натриевые и металлогалогенные разрядные лампы. Натриевые лампы дают мощный свет в оранжевой и красной полосах спектра, который способствует росту растений и цветению; при использовании натриевых ламп цветение увеличивается на 20% и более. Некоторый дефицит синего излучения компенсируется естественным освещением, поступающим через окна или остекление оранжереи. Если растения располагаются в закрытых или сильно затененных помещениях практически без доступа естественного света, натриевые лампы должны использоваться в сочетании с металлогалогенными лампами (МГЛ), менее эффективными, но имеющими более высокое содержание синего излучения. Наилучший эффект достигается при совместном использовании этих двух типов ламп – одновременном или последовательном, поскольку обеспечивается баланс спектра во время полного цикла роста растений. Для обеспечения растений освещенностью около 10000 лк при размещении их на расстоянии 1 – 1,5 м от источника света рекомендуется установить столько ламп, чтобы удельная мощность составляла 70 – 90 Вт/кв.м. На практике экономичны и удобны лампы с зеркалированной колбой, которая позволяет рационально направить все излучение на растения, сделать осветительное устройство компактным, легким и удобным в обслуживании. Отечественная промышленность выпускает подобные натриевые лампы типа Рефлакс мощностью от 50 до 400 Вт, а металлогалогенные лампы типа ДРИЗ – только больших мощностей (250, 400 и 700 Вт), лампы этого класса меньшей мощности есть только у импортных производителей.
Зимний сад – это красивый и сложный организм, в котором все взаимосвязано. Проектирование зимнего сада включает в себя множество параметров.
Чтобы зимний сад нормально функционировал, следует обязательно принимать во внимание расположение зимнего сада, его форму, направление, уклон крыши, систему вентиляции и возможности затенения, которые являются решающими факторами для обеспечения возможности постоянного использования этого объекта. В связи с этим владельцу следует своевременно и основательно ознакомиться с тем, какие возможности использования дает зимний сад и какие требования следует предъявлять к нему.
Из-за наличия обширных остекленных поверхностей микроклимат зимнего сада отличается от того, который характерен для обычного внутреннего помещения. Он зависит в первую очередь от температуры и влажности воздуха внутри остекленного объема. Кроме того, важную роль играет состояние воздуха в окружающем наружном пространстве. Это объясняется как воздействием внешних климатических условий, так и физическими свойствами самой конструкции.
С одной стороны, постоянные изменения температуры и влажности наружного воздуха, происходящие как в течение одного дня (суточные колебания), так и на протяжении всего года (сезонные), заставляют ее работать в достаточно экстремальной ситуации. С другой стороны, гладкая поверхность холодного стекла реагирует на повышенную влажность не так, как, например, обычная оштукатуренная стена: пористая штукатурка до известных пределов способна впитывать и удерживать в себе невидимые глазу водяные пары; стеклянный лист, напротив, собирает их прямо на своей поверхности в крупные капли росы. Поэтому граничащие с зимним садом внутренние помещения дома в той или иной степени подвергаются определенному влиянию такого соседства, которое при отсутствии грамотно устроенного отопления, вентиляции и защиты от излишнего солнечного воздействия может быть весьма негативным.
Здесь вам на помощь придут специальные системы, многие из которых полностью или частично автоматизированы, что позволит обойтись либо вообще без вашего участия, либо при желании свести это участие до определенного же вами уровня. Чтобы обеспечить комфортные условия как для вашего отдыха, так и для растений в зимнем саду, необходимо найти компромиссное решение, отвечающее обоим условиям.
Для хорошего самочувствия важен показатель относительной влажности, напрямую связанный с температурой: дело в том, что под влиянием даже незначительных изменений температуры происходит постоянное движение и столкновение между собой различных объемов воздуха как внутри, так и снаружи помещения; на границе соприкосновения более теплых масс с более холодными происходит конденсация паров содержащейся в них атмосферной влаги. На холодных поверхностях остекления и несущих профилей показатель влажности может достигать 100%, т.е. происходит выпадение росы, о чем говорилось выше. В случае недостаточной герметизации двойного остекления конденсат атмосферной влаги может скапливаться и между внутренними поверхностями листов стекла, создавая невыигрышный для внешнего вида эффект «запотевания».
Избежать негативных последствий и создать рациональный микроклимат в зимнем саду вы можете с помощью правильно подобранных систем вентиляции и отопления. Главное, в чем следует сразу определиться при своем выборе – количественные показатели температуры и влажности, характеризующие благоприятное воздействие воздуха зимнего сада как на ваше самочувствие, так и на самочувствие растений в нем. Такой диапазон комфортности достаточно узок и составляет для температуры – от 20 до 22 градусов, а для относительной влажности – от 40 до 60%.
Система отопления, которая должна поддерживать температуру в заданном диапазоне, какой бы они ни была, всегда имеет поддержку в виде солнечной энергии, беспрепятственно проникающей в помещение благодаря большой остекленной поверхности, однако такая поддержка сама по себе не в состоянии обеспечить требуемую температуру в холодное время года – в этом случае отопление помещения может производиться различными способами. Среди них: подключение к центральной системе отопления дома; автономное электрическое отопление; подогреваемый пол; отопление нагретым в кондиционере свежим воздухом и др. На практике встречаются также удачные комбинации этих систем.
Хорошо продуманный вариант подбора и размещения отопительного оборудования при использовании автоматических управляющих устройств обеспечивает равномерный прогрев всего объема помещения. При желании вы можете пользоваться и вариантом ручного управления.
Следует учесть: как бы гибко ни реагировала автоматическая система отопления на изменения температурного режима в помещении зимнего сада, она не может обеспечить требуемую циркуляцию воздуха при отсутствии вентиляции. Нагретый воздух, следуя законам физики, устремляется вверх, соприкасается с холодным стеклом и профилем, оставляет на них свою влагу и, остывая, вновь устремляется вниз, а капли водного конденсата, стекая и падая вслед за ним, вновь обращаются в пар. Разумеется, без вентиляции такой повторяющийся цикл способен не только свести на нет всякий комфорт, но и испортить само помещение.
Какой же бывает вентиляция? Естественной (проветривание) и механической (более совершенный ее вариант, сочетающий в себе одновременно функции отопительной и вентиляционной систем, – автоматические установки искусственного климата).
Естественная вентиляция достаточно проста по своему устройству и использует эффект тяги, когда на место подогретого воздуха, выходящего через специальные отверстия в крыше, устремляется снаружи через такие же отверстия, но расположенные у самого пола, поток более холодного воздуха. Правда, при этой вроде бы очевидной простоте она требует определенных условий для своей эффективной работы: так, высота проветриваемого помещения должна быть не менее 2,5 м, а разница температур снаружи и внутри него – не менее 5 градусов. Площадь вентиляционных форточек и створок в сумме обычно составляет от трех до десяти процентов общей площади остекления. Их располагают на плоскости таким образом, чтобы перемещение потоков воздуха происходило по диагонали – это способствует более полному воздухообмену, – а для открытия и закрытия применяют самые различные конструкции – поворотные, откидывающиеся, сдвигающиеся и т.д.
Более совершенна механическая система отопления. Она не требует ограничений ни по размерам помещения, ни по температурным параметрам. Устройство, снабженное электродвигателем и вентилятором, имеет датчики температуры и давления, в соответствии с показаниями которых обеспечивается поступление в объем зимнего сада свежего воздуха и одновременное удаление бывшего там прежде. Как и в случае естественной вентиляции, расположение элементов системы обеспечивает движение воздушных потоков по диагонали как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскостях. Очень перспективным является применение в таких системах электропитания от солнечных батарей – производимые сегодня устройства работают от таких элементов напряжением обычно 12 В и обладают мощностью примерно 20 Вт.
В условиях российских снежных зим важно предусмотреть возможности удаления снега с крыши зимнего сада. Зачастую перепада температур на поверхности прозрачной крыши бывает недостаточно для таяния снега, и тогда эффективным оказывается дополнительный обогрев желобов и водосточных труб, который используется в конструкциях зимних садов из ПВХ. Это позволит предотвратить давление снега на крышу, а также сохранить ее прозрачность, в значительной мере обеспечивающую эстетические характеристики зимнего сада.
Классический вариант конструкции зимнего сада – трехфасадный объем, одной стороной примыкающий к основному зданию. Часто встречаются и другие варианты. Например, в районах старой и тесной застройки, характерной для центра некоторых городов, из-за недостатка площади порой невозможно вынести зимний сад за периметр здания. В этом случае он может быть и двухфасадным, устроенным по углу дома. Такой способ размещения из-за лаконичности и выразительности иногда применяется и при наличии достаточной свободной площади.
Независимо от того, является ли в плане зимний сад небольшим выступом по отношению к фасадной стене, или равен ей по протяженности, эффект единения внутреннего и внешнего пространства присутствует в каждом случае, хотя и в разной степени. Этим объясняется большое количество зимних садов, устроенных в самых различных местах – на лоджиях и под ними, на мансардах по фронтону и по коньку крыши, в эркерах и над гаражами: при удачном профессиональном исполнении это переливающееся стеклянным блеском сооружение прекрасно смотрится в самом неожиданном соседстве.
Большую роль в формировании архитектурного облика зимнего сада играет его этажность. Двухэтажный объем не просто выводит эффект расширения пространства на более высокий в любом смысле уровень, но зачастую превосходит по выразительности основное здание, сохраняя в этом союзе формальное положение младшего партнера и общую стилевую направленность. Фактически в ряде случаев он становится архитектурной доминантой.
Продумайте цветовую концепцию зимнего сада – правильно выбранная цветовая гамма придаст вашей «мечте из стекла» свой индивидуальный облик. Это может быть и использование разных оттенков одного цвета и, наоборот, контрастное противопоставление разных: главное – не утратить чувства меры и вкуса. Кроме того, сложился целый ряд проверенных временем удачных сочетаний – например, белого цвета с цветом натурального дерева или анодированного металла.
Важно правильно выбрать также типы, размеры, количество и размещение оконных и дверных блоков. Обратите внимание: вы определяете месторасположение дверей и окон не только в вертикальных фасадных плоскостях, но и в горизонтальной, то есть в плане.
Теперь, когда вы полностью представляете себе внешний вид и конструкцию вашего зимнего сада, пора приступить к его планировке. Она предусматривает деление помещения на три функциональные зоны: для отдыха, для выращивания растений и коммуникативную для свободного прохода.
В наиболее часто встречающемся варианте использования зимнего сада как гостиной или уголка отдыха вам необходимо предусмотреть в зоне отдыха место для размещения небольшого стола и нескольких стульев или кресел. Если вы планируете отдыхать здесь всей семьей или принимать гостей, – увеличьте эту площадь в своем плане за счет уменьшения количества растений и цветов, если же хотите использовать сад в основном для их выращивания – наоборот, уменьшите зону отдыха. Проход в любом случае желательно оставить достаточным для того, чтобы не возникало ощущения тесноты и скученности.
Иногда жилое пространство полностью объединяется с зимним садом – в этом случае можно разместить уголок отдыха в глубине помещения, полностью открыв периметр остекления для потока солнечного света.
Если зимний сад двухэтажный, в плане второго уровня стоит предусмотреть размещение галереи – она наилучшим образом обеспечит возможность созерцания обширного и высокого, заполненного светом помещения.