Навесные вентилируемые фасады
Наружная отделка здания - это финишный этап в строительстве и ремонте строений. Может проводиться на вновь возведенных и реконструируемых объектах. Отделку зданий проводят как до сдачи в эксплуатацию, так и спустя некоторое время.
В 21 столетии остро встал вопрос по энергоэффективности строений, эксплуатируемых человеком. В условиях высоких тарифов на отопление и электроэнергию для кондиционирования задачи по снижению теплопотерь набирают свою актуальность. При этом не снимается с повестки дня эстетики, разнообразия, индивидуальности фасадов построек. Комплексным решением термоизоляции и эстетического оформления внешней стороны здания послужило создание системы навесных вентилируемых фасадов. Подвел к изобретению НВФ многолетний поиск
Навесной вентилируемый фасад – это система, монтируемая на внешнюю сторону здания, и, обеспечивающая свободную естественную вентиляцию пространства между стеной и облицовочным материалом. Это возможно благодаря тому, что лицевой материал фасада не прилегает вплотную к стене, а имеет воздушный зазор. Зазор необходим для свободной циркуляции воздуха и препятствованию образования конденсата. Бывает с утеплителем и без утеплителя.
Назначение навесного вентилируемого фасада
Навесной вентфасад предназначен для:
- Улучшения энергоэффективности. В случае применения навесных фасадов с утеплителем, внешняя стена приобретает слой термоизоляции, которая не пропускает холод зимой и жару летом.
- Увеличения срока службы здания. Так как фасад предохраняет несущие стены от негативного воздействия атмосферных осадков, то логично, что увеличивается срок службы строения в целом.
- Придание привлекательности, индивидуальности, уникальности внешнему виду строения. На рынке навесных вентилируемых фасадов царит разнообразие решений исполнения дизайнерской идеи по приданию дому неповторимости.
Структура навесного вентилируемого фасада
НВФ представляет из строительную конструкцию, которая состоит из:
- Подсистемы. Системы крепежных деталей и каркас, к которым монтируются утеплитель и облицовка.
- Утеплитель. Крепится между направляющими подсистемы вплотную к стене.
- Пародифундирующая мембрана. Препятствует попаданию влаги в утеплитель, но свободно выводит пары воды со стороны стен в воздушное пространство.
- Воздушный зазор. По правилам монтажа вентфасадов должен быть от 40 до 200 мм.
- Наружный эстетический экран. Крепится посредством кляммеров к направляющим каркаса системы.
Как функционирует вентилируемый фасад
Воздух в зазоре между стеной и фасадом никогда не находится стабильном состоянии. Воздухообмен между системой НВФ и наружной средой осуществляется постоянно, благодаря физическим процессам.
- Диффузия. Через промежутки между плитками фасадного экрана производится перемешивание воздушных масс.
- Конвекция. В результате неравномерного нагрева происходит в определенных участках разрежение воздуха с образованием зон пониженного давления. Туда устремляется воздух из областей с более высоким давлением.
В результате воздухообмена происходит осушение утеплителя либо поверхности стены, если рассматривать навесной фасад без утеплителя, тем самым снижается негативное воздействие водяных паров на архитектурные конструкции.
Обзор элементов вентилируемого фасада
При строительстве капитальных зданий вопрос фасадной отделки решается на стадии проектирования. В проект закладываются весовые и ветронагрузки наружного экрана. В зависимости от расчетной массы навесного фасада, коэффициента теплопроводности, материала стен, этажности, требований пожаробезопасности подбираются материалы для составляющих системы.
В зависимости от назначения здания применяются разные материалы для каркаса подсистемы. Для частных малоэтажных домов допустимо использовать в качестве материала каркаса деревянные бруски. В промышленном и гражданском многоэтажном строительстве используются только стальные подсистемы.
Каркас подсистемы состоит из:
- Опорных кронштейнов. Стальные, усиленные ребром жесткости, уголки с отверстиями для крепления к стене.
- Подвижных кронштейнов. При необходимости крепятся к опорным кронештейнам.
- Анкеров. Анкер- вид крепежа, обеспечивающий надежное крепление кронштейна к стене. При установке в прочные стены из цельного кирпича и бетона применяют самоанкерующиеся болты. Для менее прочных оснований из пористых и пустотелых материалов применяют универсальные дюбели с прочностью на отрыв от 3 килоньютонов. В любом случае, анкерующая система просчитывается индивидуально к проекту.
- Металлических направляющих. Важная составляющая каркаса. Имеет углообразную или Z- образную форму и крепится к кронштейну. В зависимости от нагрузки и проектировки, а также способа крепления облицовочного модуля бывает вертикального и горизонтального типа.
- Кляммеров или кляймеров. Трансформировалось в русский язык из немецкого. По сути, кляммер представляет собой скобу, для скрытого крепежа. Изготавливается из пружинной коррозионностойкой стали. Служит для крепления деталей фасада к каркасу.
Теплоизоляционый материал
На рынке утеплителей существует множество видов утеплителя. В навесных вентилируемых фасадах чаще всего применяют вату из минеральных компонентов:
- Стекловату. Получают из расплавленного стекала. Расплавленное сырье вытягивают в тончайшие нити, затем, из полученного стекловолокна производят маты утеплителя.
- Базальтовату. Сырьем для производства служит природный материал- базальт. Эту вулканическую породу плавят при температуре 12000С и схожим образом со стекловолокном получают базальтоволоконный утеплитель.
Достоинством материалов выступает пожаробезопасность, низкий коэффициент теплопроводности, низкая масса, легкость монтажа.
Толщина утеплителя на определенную площадь определяется теплотехническим расчетом. Цель расчета сместить точку конденсации паров воды- «точку росы», от стены в теплоизолятор. Благодаря этому внутри помещения стены остаются сухими, не происходит отслоения штукатурки, не развивается плесень и значительно уменьшаются теплопотери. Применение утеплителя позволяет уменьшить толщину стен в проекте строящегося здания.
Диффузионная мембрана
Выполняет роль одностороннего проводника паров воды от утеплителя наружу, препятствует намоканию изолятора. При использовании некоторых видов утеплителя с водоотталкивающими свойствами может не использоваться. Второе назначение– ветрозащита. Предохраняет минеральную вату от выветривания. При монтаже важно не перепутать внешнюю и внутреннюю сторону мембраны. Иначе использование мембраны даст обратноотрицательный эффект.
Дюбели тарельчатого типа
Обеспечивают плотное прилегание материала мембраны к утеплителю.
Облицовка
Производится из разных материалов и разнообразна по размерам и оказываемым нагрузкам. Состоит из штучных элементов, которые крепятся кляймерами к каркасу подсистемы в соответствии с дизайн проектом фасада.
Монтаж вентфасада
Разновидности навесных вентилируемых фасадов хороши тем, что могут монтироваться не только на новые сооружения, но и на здания, проходящие процесс капитального ремонта или исключительно для утеплительных целей. В случае с неновыми зданиями, особенно это касается панельных домов, монтажные швы, места примыкания кладки к монолитным колоннам должны быть герметизированы. Герметизация швов исключает образование мостков холода, снижает теплопроводность участка стены, устраняет возможность появления конденсата в открытых швах и трещинах.
Монтаж навесного вентилируемого фасада состоит из нескольких этапов:
- Разметка точек установки дюбелей. Производится при помощи геодезических инструментов или уровней. Места установки дюбелей не должны попадать в швы кладки или стыки строительных материалов.
- Установка дюбелей. В размеченных точка сверлится отверстие под дюбель. Отверстие очищается от мелких осколков и пыли. Важно, чтобы отверстие отстояло от горизонтального шва кладки на 6 см., а от горизонтального на 2,5 см. Это же требование применимо к другим материалам. В очищенные отверстия забиваются дюбеля с паронитовыми прокладками. Паронитовые прокладки нужны, чтобы изолировать места примыкания металлического опорного профиля к стене во избежание образования мостиков холода.
- Крепеж опорных кронштейнов. Опорные кронштейны прикручиваются к стене болтами. К опорным кронштейнам прикручиваются металлические составляющие, обеспечивающие необходимый вылет.
- На кронштейны навешивается утеплитель. Для этого в утеплителе делаются прорези по форме кронштейна. Плиту минерального утеплителя сажают на подготовленное место, а на кронштейн надевают прижимную шайбу для фиксации. Затем фиксируют мат утеплителя к стене тарельчатыми дюбелями. Если предусмотрена мембрана, то дюбелями крепят и ее к теплоизолятору. Листы утеплителя располагают на стене с разбежкой швов как в кирпичной кладке. На углах важно соблюдать зубчатую перевязку швов. Между матами утеплителя не должно быть сквозных швов шириной более 2 мм.
- На предпоследнем этапе на выступающие части кронштейна прикручивают или клепают несущие направляющие фасада. Направляющие имеют П-образный профиль, и крепятся к кронштейну боковинами. Между стыками металлических профилей оставляют технологический зазор на линейное расширение материала- 8мм. В зависимости от размеров облицовочного модуля, на направляющие устанавливаются кляймеры.
- Посредством кляммеров снизу вверх монтируются плитки внешней эстетической части фасада.
Классификация
Все многообразие навесных вентилируемых фасадов классифицируется по ряду признаков:
- По наличию теплоизоляционного материала:
- С утеплителем.
- Без утеплителя.
- По материалу подконструкции:
- Оцинкованная сталь.
- Нержавеющая сталь.
- Алюминий и его сплавы.
- Дерево.
- По конструкции несущего каркаса:
- Вертикальная система. Легкие конструкции.
- Горизонтально- вертикальная система. Применяется при значительной массе облицовочного материала.
- По виду несущего основания:
- Для крепления к стене.
- Для установки в плиты перекрытия.
- По материалу облицовочного экрана:
- Керамогранит. Искусственный отделочный материал, который в составе не содержит природный гранит. Состоит из глины и кварцевого песка, обожжен в печи при температуре 13000С. Перед обжигом поверхность покрывают минералами, которые образуют стекловидное покрытие.
- Фиброцементная плита. Получают из цемента, армирующих волокон и минеральных наполнителей. Отличается гибкостью и прочностью.
- Алюминиевые композитные панели.
- Стальные кассеты.
- Пластиковый сайдинг.
- Стеклянные модули.
- Деревянная облицовка.
- Ламинированные ламели высокого давления.
- Солнечные батареи. Используются в солнечных районах для экономии и автономии эксплуатации.
Плюсы и минусы навесных фасадов
Вентфасад являет собой сложную инженерную систему, которая имеет свои достоинства и недостатки. Популярность навесных фасадов обусловлена архитектурными и технологическими преимуществами перед другими конструкциями фасадов. НВФ непрерывно работает на поддержание влажностного режима. При использовании утеплителя возрастает теплоизоляция помещений, что благотворно влияет на поддержание микроклимата внутри здания при любых погодных условиях. Теплоизолированные снаружи стены способны накапливать и равномерно отдавать тепло, что важно при нестабильной работе отопления, кратковременных отключениях. Теплоизоляторы повышают энергоэффективность зданий и положительно влияют на экономичность при эксплуатации строений. Стены, обложенные утеплителем, значительно менее звукопроницаемы. Навесные фасадные системы применимы при строительстве как вновь возводимых зданий, так и при реконструкции уже введенных в эксплуатацию. При этом конструкция легко монтируется, не требуя использования сложного, высокотехнологичного оборудования. Системы вентфасадов не требуют ремонтного обслуживания. В случае повреждения единичного элемента, его не сложно заменить, не вмешиваясь в целостность фасада. При проведении ремонтных, реставрационных работ, навесной фасад легко демонтируется, и имеет возможность повторной установки. Срок эксплуатации НВФ в зависимости от материалов составляет до 50 лет. Навесная фасадная конструкция позволяет скрыть видимые дефекты поверхности, которые трудно скрыть другими отделочными материалами. Допускается использовать навесные фасады в отделке домов в сейсмически опасных зонах. Вентфасады пожаробезопасны.
К архитектурным преимуществам стоит добавить разнообразие материалов, комбинирование, гибкость архитектурно-дизайнерских решений. Созданы условия для смены облицовки по материалу, цвету, фактуре, не меняя несущий каркас.
К технологическим плюсам относят скорость монтажа фасадной конструкции; возможность установки в любое время года.
Экономические преимущества. За счет снижения сумм счетов за отопление и потребления электроэнергии на кондиционирование затраты на утепленный навесной фасад окупаются в течение 5 лет.
К недостаткам вентилируемых фасадов относят такое явление как гул во время сильного ветра. Посторонний звук возникает если расстояние между утеплителем и облицовкой необоснованно высоко. Другим тезисом является скорее не минус самой конструкции и материалов, сложность в выборе исполнителя.
Как выбрать подрядчика
Для монтажа НВФ необходимо привлечение квалифицированных специалистов, знакомых с основами термодинамики, особенностями технологии; проведения монтажных работ; умением чтения нормативной документации и правильной интерпретации; строго соблюдающих техники безопасности.
Выбор должен падать на организацию, имеющую разрешение СРО на проведение работ, связанных с навесными фасадами. Для проведения работ по монтажу вентилируемого фасада подрядной организации не нужно иметь допуск СРО, но допуск СРО обязателен для утепления строений. Отсюда возникает разночтение законодательства, и риск допуска к работам организаций и работников, не имеющих технического и практического опыта. Возникает риск обрушения, нарушения теплозащиты, снижения срока службы материалов фасада. Поэтому стоит рассматривать компании, которые имеют свои технические наработки и ведут научные исследования в этой области. Проблема стоит в том, что на навесные вентилируемые фасады отсутствуют ГОСТ и СНиП. Ответственным организациям приходится самостоятельно проводить работы по изучению характеристик и разработке технологий монтажа фасадных конструкций. Выбирая подрядчика, правильным будет обратить внимание на организацию, которая делает проект с расчетами и обоснованиями применения тех или иных материалов и технологий, обладает патентной защитой своих разработок. Цена этому- качество и безопасность людей.
Стоит избегать компании, которые, не видя объекта ни «в живую», ни на чертежах, слету отвечают на вопрос о стоимости единицы площади фасадного покрытия. Невозможно дать точный ответ, не ознакомившись с особенностями строения, не приняв во внимание сложность конфигурации, не просчитав доборные элементы. Именно продавцы, а не строители борются за снижение себестоимости продукции. Снижение возможно за счет снижения надежности и долговечности, нарушения технологии монтажа, техники безопасности, отсутствия решений обхода нестандартных узлов.
Нельзя покупать инженерную строительную конструкцию как одежду или бытовую технику. Разный уровень ответственности. Любое капитальное архитектурное, дизайнерское сооружение должно иметь конкретную ответственную фамилию. Строители во все времена были теми, чья работа переживала своих создателей. Случайные люди не имеют права носить почетное звание «строитель»!
Купол как инновация
Одним из несомненно уникальных элементов «М-1 Арены» стал купол, выполненный из большепролетных клееных деревянных конструкций в сочетании с металлическими элементами. Их производство осуществила корпорация «Русь».
Слово «уникальный» применительно к куполу использовано не случайно. Деревянные конструкции такого масштаба – редкость не только в российской, но и в мировой практике. Весной 2019 года с этим проектом корпорация «Русь» стала победителем в номинации «Технологичность и качество» отраслевой экспертной премии в области деревянного строительства PROWOOD, которую организует Ассоциация Деревянного Домостроения.
«Наше участие в проекте «М-1 Арены» неслучайно. Дело в том, что наша компания является одной из немногих в России и единственной в Санкт-Петербурге, производственные мощности которой позволяют выпускать такие сложные и масштабные деревянные элементы», – отмечает руководитель направления большепролетных конструкций корпорации «Русь» Вячеслав Груничев.
По его словам, успешно реализовать столь крупный проект стало возможным только благодаря установленному на заводе самому современному оборудованию: гиперпрессу фирмы Ledinek и пятикоординатному автоматическому портальному центру (а если попросту – огромному многофункциональному станочному комплексу) корпорации CMS Industries. «Только такая техника последнего поколения, работающая на специальных программах, способна обеспечить, во-первых, ювелирную геометрическую точность (погрешность – не более 0,5 мм) каждого элемента, а во-вторых – высокую скорость выполнения работ (как при запрессовке склеиваемых деревянных заготовок, так и при изготовлении самих конструкций). Изготовление деревянных конструкций в составе купола «М-1 Арены» общим объемом 440 куб. м заняло у нас всего 4 месяца», – рассказывает эксперт.
С учетом условий транспортировки длинномерных конструкций, балки длиной 28–35 м в соответствии с проектом состояли из двух частей, соединяемых на жесткий стык. Осуществление операции требует идеального сопряжения элементов для обеспечения несущей способности.
В центре купола размещается металлическое кольцо весом 11,5 т. На него опираются балки из большепролетных клееных деревянных конструкций длиной от 25 до 35 м. «Технология сборки предусматривала временную установку опорного кольца на специальной монтажной площадке на высоте проектной отметки (20 м) и монтаж противоположных балок попарно для обеспечения устойчивости конструкции», – говорит Вячеслав Груничев.
Выстроенная таким образом купольная система отличается прочностью, надежностью и высокой несущей способностью. На нее в «М-1 Арене» для трансляции происходящего на сцене крупным планом монтируется медиакуб. В целом несущая способность купола позволяет выдерживать дополнительное вывешивание конструкций весом до 10 т.
Примечательно, что купол получился не только прочным, но и весьма привлекательным с эстетической точки зрения. «На мой взгляд, сложно представить себе материал и по внешнему виду, и даже на ощупь столь же комфортный для человека, как дерево. Его использование при строительстве купола придало арене комплекса совершенно особое очарование. Как мне кажется, и феноменальные акустические свойства объекта своим происхождением обязаны именно дереву. В отличие от бетона, который глушит звук, древесина обеспечивает резонанс, который в сочетании с эллипсообразной формой арены и создал столь «звучащий» зал», – подчеркивает Вячеслав Груничев.
Справка
Общий объем клееных деревянных конструкций в составе купола «М-1 Арены» составляет 440 куб. м, из них: гнутоклееные – 258 куб. м, прямолинейные – 182 куб. м. На обшивку конструкции ушло 157,7 куб. м доски. Конструкция включает также металлическое центральное опорное кольцо весом 11,56 т и монтажный металл весом 11,35 т.
Игорь Коваль: «Добавки повышают качество бетона и экономят деньги»
Бетон – один из самых популярных строительных материалов современности и с большой долей вероятности таковым он будет еще много лет. Именно поэтому вопрос улучшения его свойств крайне актуален. Руководитель научно-технического центра ООО «Полипласт Северо-Запад» Игорь Коваль рассказал, как добавки в бетон помогают экономить средства и продлевают жизнь построенным объектам.
– Какие добавки в бетон существуют на рынке?
– Их можно поделить на три группы. Первая и самая популярная группа – это пластификаторы. Их главная задача – снизить количество воды, что повышает прочность бетона, делает его тягучим, значительно облегчая работу. Также они помогают экономить цемент, а значит, и деньги.
Пластификаторы существуют уже более ста лет, и, естественно, все это время они совершенствовались. В начале ХХ века использовались лигносульфонаты (ЛСТ), которые снижали объем воды на 5–10%. В 50–60-е годы появились нафталинсульфонаты, которые могли убрать уже 15–20% воды. В начале 90-х появились гиперпластификаторы – поликарбоксилаты, которые могут сократить объем воды на 30–40%.
Существуют и смешанные типы, так как это позволяет сэкономить. Пластификаторы первого поколения в 10 раз дешевле гиперпластификаторов, поэтому во время кризиса спрос на их смеси значительно возрастает.
Вторая категория – это антиморозные добавки, которые, в свою очередь, делятся на солевые и безсолевые. Все они предотвращают преждевременное застывание бетона при низких температурах.
Третья категория – это специализированные добавки, которые решают конкретные задачи, например, предотвращают появление трещин или повышают водонепроницаемость. Это дорогие добавки, и цена бетона может вырасти на 50%, поэтому их используют только в особых случаях, например, при строительстве мостов.
– Если есть гиперпластификаторы, то зачем до сих пор производят ЛСТ?
– Построить качественный объект можно с любыми пластификаторами, все зависит от рук мастера, но с гиперпластификаторами гораздо проще работать. Например, раньше для уплотнения бетона требовались дорогостоящие вибростолы, с современными же добавками этого не нужно.
Очень важно плечо доставки. Поликарбоксилаты гарантируют, что свойства бетона не изменятся даже через 2–3 часа езды. Однако если бетон будет использоваться сразу, то и ЛСТ подойдет. Добавку нужно выбирать, исходя из задач. Для строительства сложных объектов, например, «Лахта Центра» или стадиона «Зенит-Арена», как правило, используются гиперпластификаторы. Для жилищного строительства подойдут и нафталинсульфонаты.
– Какие добавки пользуются наибольшим спросом?
– Все зависит от экономики. В кризисные времена максимальный спрос приходится на дешевые смеси. Если с деньгами все в порядке, то просыпается интерес к современным добавкам. Сейчас в Петербурге наблюдается именно эта тенденция. Большинство застройщиков понимает, что экономить на качестве бетона нельзя, особенно сейчас, когда рынок меняется, а от скорости возведения объекта во многом зависит финансовое благополучие компании.
Медленно, но все же растет интерес к дорогостоящим специализированным добавкам. Меня как технолога это не может не радовать, они гораздо лучше любых универсальных продуктов решают конкретные задачи. Часто приходится видеть разваливающиеся объекты, хотя бетон был произведен и залит по ГОСТу. А предотвратить все это могла бы конкретная добавка.
Уверен, что рынок добавок будет развиваться в сторону специализации. Универсальный продукт производить сложнее, да и одинаково хорошо решать все задачи он не будет.
– Добавки в бетон – это исключительно продукт b2b-рынка?
– Нет. Многие граждане время от времени работают с бетоном: заливают фундамент под баню, делают какие-то отливки, пороги. С использованием пластификаторов можно будет сэкономить на цементе. В ряде случаев будут полезны гидрофобные и антиморозные добавки. Проблема в том, что добавки в бетон никто не популяризирует, поэтому не многие граждане знают об их преимуществах.
Перед нами задача не просто продать добавку, а научить клиентов ею пользоваться. Причем не важно, кто именно этот клиент: компания или физическое лицо.