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»!
Качественный подход
Инновационные технологии позволяют ускорить дорожное строительство и повысить сроки службы асфальтобетонного покрытия. Однако их масштабному внедрению мешают устаревшие нормативы.
Премьер-министр РФ Дмитрий Медведев порекомендовал регионам активнее внедрять в дорожное строительство новые технологии. С этим предложением он выступил на прошлой неделе в Екатеринбурге на совещании по вопросам реализации национального проекта «Безопасные и качественные автомобильные дороги». По его словам, в этом году на эту программу из федерального бюджета было выделено 110 млрд рублей. Однако ряд регионов страны (Приморье, Чукотка, Крым) освоили менее трети предоставленных средств.
Глава российского правительства также предложил наращивать в дорожной отрасли долю контрактов на принципах полного жизненного цикла. «Это мировая практика, она позволяет существенно улучшить качество работ и обеспечить последующий мониторинг. Она, конечно, дисциплинирует подрядчиков, которые не заинтересованы в том, чтобы свой брак постоянно переделывать. К концу 2019 года на принципах жизненного цикла в России должен заключаться каждый 10-й контракт на дорожные работы, то есть 10%. Пока удалось достичь показателя приблизительно 7%, поэтому нужно с подготовкой этих документов в целом ряде регионов поторопиться», – подчеркнул Дмитрий Медведев.
Экспериментальный образец
Стоит отметить, что Петербург и Москва в нацпроекте «Безопасные и качественные автомобильные дороги» не участвуют. В соседней Ленобласти на данный момент по годовому плану данная программа реализована приблизительно на 70%. Параллельно идет подготовка проектов, которые должны стартовать в 2020-м. В целом же в Петербурге и Ленобласти власти стараются активно заниматься ремонтом и строительством дорог и вне федеральных программ. Особое внимание чиновники сейчас уделяют качеству проводимых работ. Многие крупные подрядные организации обоих регионов на своих объектах стараются задействовать инновационные технологии, в том числе и собственные. Правда, чаще всего пока в качестве эксперимента или теста.
В частности, компания «ВАД» совместно с «Газпромнефть – Битумные материалы» летом этого года на тестовом участке в Ленобласти задействовала в работе технологию нанесения защитно-восстанавливающего состава «Брит» (ЗВС-Р) на дорожное покрытие. Этот продукт изготавливается на основе раствора битумно-полимерного вяжущего вещества в органических растворителях и восстанавливает поверхностную структуру асфальтобетона, эффективно защищая его покрытие. Предполагается, что использование ЗВС-Р на автомобильных дорогах поможет продлить срок службы асфальтобетонного покрытия на два-три года и снизит затраты на обеспечение межремонтного периода.
Также этим летом компания «ДСК АБЗ-Дорстрой» уложила километровый экспериментальный участок асфальта на трассе Огоньки – Стрельцово – Толоконниково в Ленобласти, по методу объемного проектирования. В данной технологии был использован ЩМА-19 (щебеночно-мастичный асфальт), а не ЩМА-20, требуемый по ГОСТу. Новая смесь призвана помочь снизить колееобразование, возникающее из-за высокой интенсивности движения на дорогах. Отмечается, что срок эксплуатации дорожных одежд с использованием данного материала в полтора-два раза выше, чем у традиционных смесей.
Необходима актуализация
По мнению первого заместителя директора компании «Стройтех» Сергея Ивашова, качественное строительство дорог невозможно без актуализации действующих государственных стандартов. В настоящее время они меняются, но недостаточно быстро, не успевая за появлением все новых технологий, начиная от проектирования, заканчивая повседневной эксплуатацией дорог. Также необходимо своевременно обновлять различные подзаконные акты.
«Другая боль дорожников – это конкурсы. Сейчас заказчику требуется выбрать подрядчика с наибольшим снижением начальной максимальной цены. При этом демпингующая организация – не обязательно «Рога и копыта». Минимизирование цены приводит к тому, что работы выполняются некачественно, а иногда и вовсе не могут быть завершены. Соответственно, проект остается нереализованным, а проведение дополнительного конкурса требует дополнительных средств и времени. Необходимо отходить от проведения аукционов к прямым договорам, но для этого необходимо существенно менять все законодательство», – полагает Сергей Ивашов.
Мнение
Максим Хрипунов, директор Департамента «3D-системы автоматического управления TOPCON» ООО «Геостройизыскания»:
– В настоящее время при проектировании и строительстве активно применяются различные сканирующие системы, предназначенные для оперативного сбора данных, на основе которых создаются проекты. Получение реальных данных о поверхности дороги входит в часть задач системного рабочего процесса, включающего работу системы 3D на асфальтоукладчиках и дорожных фрезах. Преимущества такой технологии: быстрый сбор большого количества данных; четко спрогнозированное использование времени, оборудования и материалов; проектирование с учетом всех требований и критериев; выполнение работ по фрезерованию и укладке; работа с переменным слоем; интеллектуальное уплотнение.
Сергей Луценко, генеральный директор компании «Дорианс»:
– Сейчас все говорят о необходимости применения BIM-технологий при проектировании дорог. Эту позицию мы поддерживаем и в своих проектах задействуем информационное моделирование. Но в целом, чтобы эти технологии действительно показали свою эффективность, важно их задействовать всем, а не только проектировщикам. Сейчас, к сожалению, они почти не используются при согласовании с заказчиками, представителями ресурсоснабжающих организаций и др. В частности, специалист может с помощью BIM быстро подготовить проект, но далее экспертиза все равно от него попросит чертежи в PDF-файле. С одной стороны, мы внедряем прогрессивную программу, с другой – барьеры для ее эффективного использования сохраняются.
Михаил Смирнов, продакт-менеджер направления «Ремонт бетона» подразделения строительной химии Master Builders Solutions концерна BASF:
– Пока, на наш взгляд, распространение инновационных технологий в дорожной отрасли идет достаточно медленно. Несмотря на их очевидные плюсы, производителям все еще приходится убеждать дорожников, что подобные подходы оправдывают свою стоимость. В целом же решений, способных обеспечить быстрый и качественный ремонт мостов и дорог, на рынке достаточно много. Но хотелось бы отметить, что ставка должна делаться на комплексное использование существующих решений. В частности, составы для ремонта бетона, его вторичной защиты и гидроизоляции необходимо подбирать с учетом индивидуальных особенностей объекта.
Купол как уникальная конструкция
Лаборатория деревянных конструкций ЦНИИСК им. В. А. Кучеренко АО «НИЦ «Строительство» совместно с ООО «ЦНИПС ЛДК» разрабатывает проекты большепролетных каркасов покрытия из клееных деревянных конструкций (КДК). По их проектам построено более 10 аквапарков по всей России. Крупнейший из них – аквапарк «Питерлэнд» в парке 300-летия Санкт-Петербурга. Об особенностях проекта «Строительному Еженедельнику» рассказал заведующий лабораторией деревянных конструкций ЦНИИСК им. В. А. Кучеренко Александр Погорельцев:
– В бассейнах и аквапарках КДК имеют преимущества перед конструкциями из металла или железобетона. Для них хлорирование или озонирование воды создает агрессивную среду, нейтральную для древесины.
В ТРК «Питерлэнд» смонтирован ребристый купол диаметром 90 м и высотой 45 м. Особенности конструкций связаны в основном с его габаритами. В плане меридиональные ребра купола опираются с шагом 14,5 м на нижнее железобетонное кольцо и на стальное верхнее кольцо диаметром 5 м. Основные ребра длиной около 60 м выполнены в виде серповидных сборных ферм и сами по себе являются уникальными в части принятых конструктивных решений, изготовления, сборки и монтажа. На эти ребра с шагом 6 м опираются девять криволинейных кольцевых элементов, из которых два – верхний и нижний – являются опорами для 60 промежуточных меридиональных ребер. Нижний кольцевой элемент выполнен в виде горизонтальной фермы, воспринимающей реакции опор от промежуточных ребер и нагрузки от кольцевой технологической площадки. Остальные кольца являются распорками между меридиональными ребрами для обеспечения их устойчивости.
В конструкции купола реализованы основные принципы «системы ЦНИИСК», все основные узлы и стыки поясов серповидных ребер выполнены на наклонно вклеенных стержнях и V-образных анкерах. Это уникальная система узловых соединений, основанная на вклеивании в древесину арматурных стержней периодического профиля. Россия обладает приоритетом в области подобных узловых соединений деревянных конструкций.
Все жесткие стыки ребер и соединения закладных деталей со стержнями, вклеенными на заводе и на монтаже, выполнены ручной сваркой. Экспериментальные исследования, проведенные в ЦНИИСК с целью оценки влияния сварки на соединения, показали, что существующий «психологический» барьер при сварке деревянных конструкций успешно преодолевается. При соблюдении нескольких рекомендаций сварка практически не сказывается на несущей способности соединений.
Меридиональные ребра состоят из четырех отправочных блоков полной заводской готовности, соединяемых на монтаже жесткими стыками на сварке. Все блоки по торцам снабжены выпусками V-образных анкеров и закладными деталями.
Проблемы допусков по длине для меридиональных ребер решены с помощью зазоров около 40 мм между торцами поясов, заполняемых полимербетоном после сварки V-образных анкеров и стальных полос. Этим достигается плотный контакт по площадкам сжатия.
Треугольная решетка меридиональных ребер включает горизонтальные и вертикальные элементы. Горизонтальные соединены с поясами на цилиндрических нагелях и шпильках, а вертикальные – с усилием растяжения до 40 т – путем сварки выпусков вклеенных стержней и закладных деталей на раскосах.
Сборка и монтаж меридиональных ребер производились в три этапа: сначала на жестком горизонтальном стенде производилась предварительная сборка блоков в проектных габаритах, затем окончательная сборка в вертикальном стальном стенде с последующей установкой блоков в проектное положение.
Из-за кризиса 2008 года после монтажа каркаса купола строительство было приостановлено – и возобновлено только в 2011 году. В результате влажность древесины, не защищенной от атмосферных осадков, значительно превысила величину равновесной влажности, соответствующей условиям эксплуатации. Быстрое завершение строительства и ввод в эксплуатацию могли привести к неравномерной усушке древесины и, как следствие, к появлению значительных трещин и расслоений. Разработанные в ЦНИИСК рекомендации по обеспечению температурно-влажностного режима при завершении строительства позволили избежать этих проблем.