Современное строительство стремительно развивается, и одним из ключевых его направлений является использование инновационных отделочных материалов. Эти материалы играют не только эстетическую, но и функциональную роль: они улучшают теплоизоляцию зданий, повышают их энергоэффективность, устойчивость к климатическим воздействиям и даже могут участвовать в генерации электроэнергии. Сегодня к традиционным решениям добавляются такие технологии, как мокрые фасады, офактуренные утеплители и интегрированные фотоэлектрические панели, превращающие фасады зданий в источники «зеленой» энергии.
История отделочных материалов уходит корнями в глубокую древность. Ещё в Древнем Египте и Месопотамии мастера применяли штукатурку и декоративную роспись для оформления фасадов и интерьеров. В античности использовались мрамор, терракота и керамическая плитка. Со Средневековья в Европе набирают популярность каменные и кирпичные облицовки, а в XIX веке благодаря промышленной революции появляются первые синтетические штукатурки и цементные смеси.
Принципиальный прорыв произошёл в XX веке, когда индустриализация и развитие строительной химии позволили создавать композитные, легкие, огнестойкие и водоотталкивающие материалы. В 1970–80-х годах начали разрабатываться фасадные системы с теплоизоляцией, а к концу XX века — появились технологии, позволяющие интегрировать в отделочные элементы солнечные батареи.
В конце XX века был внедрён инновационный метод фиксации облицовки на стеновых конструкциях, в основе которого лежат два ключевых принципа:
- облицовка наносится в условиях заводского производства на любые готовые строительные материалы, включая теплоизоляционные;
- фиксация облицовки осуществляется без применения специализированных клеящих веществ.
Пример использования офактуренного кирпича показан на рис. 4, а оформление поверхностей этим способом — на рис. 5, 6. 
Рис. 4. Офактуренные одинарный и полуторный кирпичи
В наши дни одним из самых рациональных, недорогих и в то же время визуально привлекательных способов теплоизоляции наружных стен остаётся технология мокрого фасада. Свое название она получила благодаря применению воды при подготовке и нанесении материалов.
По своей структуре мокрый фасад состоит из нескольких слоёв: утеплителя, армирующего слоя и декоративно-защитной штукатурки, выполненной на основе силикона, акрила, силикатов или минеральных компонентов. Наружная декоративная штукатурка может быть окрашена фасадными красками в соответствии с дизайнерским решением. Важно, чтобы все элементы системы были совместимы по параметрам морозостойкости, водопоглощения, паропроницаемости и термического расширения.
Рис. 9. Структура мокрого фасада
Все составляющие системы должны быть частью одной конструкции. В продаже нередко можно встретить готовые комплекты, включающие все компоненты.
Рис. 10. Готовая система «мокрый фасад»
Рис. 11. Фасады «мокрого» типа
Технология мокрого фасада открывает широкие возможности для архитектурного оформления. Отделочные материалы, используемые в верхнем слое, предоставляют разнообразную палитру цветов. Современные окрасочные смеси позволяют добиться уникальных фактур — от имитации кирпичной или каменной кладки до мозаики.
Рис. 5. Отделка здания офактуренным кирпичом (г. Москва)
Рис. 6. Коттедж, отделанный облицовочным кирпичом
Известно, что наружные стены должны обеспечивать не только эстетичный внешний вид, но и достаточную теплозащиту. Этого эффекта можно достичь с применением офактуренного пенополистирола, как показано на рис. 1, 8.
Рис. 7. Офактуренный пенополистирол
Рис. 8. Фрагмент здания школы, офактуренного пенополистиролом
В последние годы получили распространение мелкоштучные бетонные блоки. Обычно облицовка изготавливается заранее из цветного бетона в виде плитки до 400 мм, поверх которой затем формуется основной блок. Такая технология позволяет получать стеновой камень с уже готовой декоративной облицовкой.
Современные технологии отделки зданий включают в себя не только классические решения, но и применение фотоэлектрических панелей. Фотоэлектрические панели (ФП) — это источник энергии, основанный на преобразовании солнечной радиации. ФП активно применяются в оформлении стен, крыш и дополнительных архитектурных элементов, таких как автостоянки, козырьки и навесы. Важнейшим компонентом фотоэлектрической ячейки является подложка, структура которой схожа с вафлей (рис. 12). Подложка формируется из тонких слоёв полупроводникового материала (чаще всего кремния), легированного элементами, создающими избыток электронов в одном слое и их недостаток в другом.
Рис. 12. Структура фотоэлектрической ячейки
Современные ФП различаются по типам и характеристикам. Самыми производительными являются монокристаллические кремниевые ячейки (КПД = 15 %), хотя и наиболее затратны. Варианты на основе поликристаллических структур и тонкопленочных технологий стоят дешевле, но уступают в эффективности (КПД = 8 %).
Установка фотоэлектрических панелей требует учета множества параметров: угла наклона, ориентации относительно сторон света, и климатических условий. Панели обеспечивают функциональное оформление крыш и стен, способствуя естественной вентиляции как в зимнее, так и в летнее время (рис. 13, 14).
Рис. 13. Аэрация крыши здания
Рис. 14. Аэрация стен здания
Оптимальная ориентация ФП — южное направление, с допустимым отклонением в пределах 20 градусов. Наклон подбирается в зависимости от сезона: зимой — широта местности +15°, летом — широта −15°, а для круглогодичного режима — угол наклона равен широте (рис. 15). Это обеспечивает максимальное улавливание солнечной энергии при стационарной установке панелей.
Рис. 15. Схема расположения фотоэлектрических панелей в зависимости от климата: а) жаркий климат; б) умеренный климат; в) холодный климат
При этом есть важные рекомендации:
- избегать затенения панелей, так как затемнение одного участка может вывести из строя всю систему;
- организовать вентиляцию, чтобы обеспечить охлаждение ФП;
- отказаться от горизонтальной укладки, способствующей накоплению пыли и снега;
- в снежных регионах устанавливать панели под большим углом во избежание снежного покрова.
Разнообразие конфигураций ФП позволяет применять их как элемент декоративной отделки. Они доступны в разных формах (прямоугольные, восьмиугольные, полукруглые, нестандартные) и цветах (от синего и коричневого до золотистых и зелёных оттенков). Сборка из ячеек напоминает черепичное покрытие, а верхний стеклянный слой придаёт панелям визуальную привлекательность за счёт блеска и глубины цвета.
Использование ФП оказывает влияние на архитектурный образ здания, особенно при проектировании с учётом направления и интенсивности солнечного света. Для повышения эффективности возможно применение следящих устройств, которые поворачивают панели за солнцем по двум осям. Однако они целесообразны в регионах с сухим климатом. В условиях повышенной влажности до 80 % радиации может быть рассеянной, что делает трекинг малополезным.
Фотоэлектрические панели играют двойную роль — они одновременно являются энергоисточником и облицовочным материалом. Их использование как в новом строительстве, так и при реконструкции позволяет значительно повысить энергоэффективность и снизить эксплуатационные затраты. Особенно это актуально для фасадных систем со структурным остеклением. Такие фасады выглядят как сплошное остекление без видимого крепежа, что обеспечивает чистоту линий и современный вид (рис. 16, 17).
Рис. 16. Солнечные панели на крыше дома
Рис. 17. Солнечные батареи как декоративное оформление здания
Фасад небоскрёба Al Bahar Towers в Абу-Даби оснащён подвижной системой на основе солнечных панелей, реагирующей на перемещение солнца и обеспечивающей динамическое затенение (рис. 18).
Рис. 18. Солнечные батареи как фасад здания Al Bahar Towers в Абу-Даби с автоматическим вращением вслед за солнцем
Эстетика зданий с применением ФП существенно возрастает. Они подчеркивают современный стиль и могут служить элементом оформления (рис. 19, 80).
Рис. 19. Солнечные батареи как декоративное оформление здания
Рис. 20. Здание страховой компанией, г. Манчестер (Англия)
Интересные факты:
-
Термин «мокрый фасад» появился благодаря применению в технологии воды — как растворителя для клеевых и штукатурных составов. Несмотря на название, он является одним из самых «сухих» по теплопотерям решений.
-
Офактуренный пенополистирол совмещает в себе функции утеплителя и декоративного покрытия, что позволяет удешевить и упростить монтаж фасада.
-
☀️ Фотоэлектрические панели могут имитировать керамическую черепицу, мозаику и даже витражное стекло, сохраняя при этом способность вырабатывать электроэнергию.
-
Здание Al Bahar Towers в Абу-Даби оснащено фасадом из подвижных солнечных панелей, которые автоматически вращаются вслед за солнцем, снижая потребление энергии на охлаждение до 50%.
-
Современные ФП доступны в богатой палитре цветов и форм, позволяя дизайнерам и архитекторам интегрировать их в здание так, что они становятся его неотъемлемой частью и даже эстетическим акцентом.
Современные отделочные материалы — это не просто «обёртка» здания, а высокотехнологичная система, объединяющая защитные, теплоизоляционные, декоративные и даже энергетические функции. Технологии, такие как мокрые фасады, офактуренные утеплители и фотоэлектрические панели, позволяют создавать устойчивые, энергоэффективные и эстетически привлекательные здания.
Строительство сегодня — это синтез инженерной мысли, экологических стандартов и дизайнерских решений. А отделочные материалы, благодаря своим инновационным свойствам, становятся одним из главных инструментов этого синтеза.
