CC BY
18Конструктивное исполнение вентилируемого фасада повышенной
надежности
К.т.н., докторант А.С. Горшков*;
студент Д.Ю. Попов,
ГОУ Санкт-Петербургский государственный политехнический университет;
проект-менеджер А.В. Глумов, ООО «Н+Н»
В последние 5-8 лет при проектировании ограждающих конструкций жилых многоэтажных монолитно-каркасных зданий в подавляющем большинстве случаев применяются следующие конструктивные решения стен:
• конструкция вентилируемого фасада;
• конструкция ограждения с тонким штукатурным слоем по слою утеплителя на несущей основе (бетон, кирпичная или газобетонная кладка);
• кладка стен из газобетонных блоков с облицовочным слоем из керамического или силикатного кирпича.
Существует ряд иных решений конструктивного исполнения ограждающих конструкций зданий, как например колодцевая кладка с заполнением пространства между внутренним и наружным слоем ограждения монолитным пенобетоном, а также ряд других инженерных решений, суммарная относительная доля которых не столь значительна по сравнению с перечисленными ранее.
Большое распространение в настоящее время получило конструктивное решение вентилируемого фасада. Первоначально конструкция вентилируемого фасада предполагалась в качестве конструктивного фасадного решения, защищающего стены зданий от перегрева в жаркий (значительно инсолируемый) период эксплуатации. Данное конструктивное решение, по сути, представляло собой лишь экран: укладка в вентилируемое пространство стенового ограждения теплоизоляции не предусматривалась. И только спустя некоторое время, по мере продвижения данного конструктивного решения в северные широты, стала применяться конструкция фасада с утеплителем в вентилируемом пространстве ограждения.
Не лишенная недостатков ввиду сложности проведения монтажных работ и большого количества составных элементов (т.е. характеризующаяся высокими требованиями к конструктивной и технологической надежности), конструкция вентилируемого фасада имеет ряд неоспоримых преимуществ, а именно:
• возможность использования (монтажа) как в многоэтажном (основной сегмент применения), так и в малоэтажном строительстве;
• широкий ассортимент разнообразных по цене и цветовому исполнению облицовочных материалов (керамогранит, цементно-стружечная плита, стеклопластиковые и композитные панели);
• эстетичный внешний вид;
• эффективная защита утеплителя от увлажнения (при правильном проектировании и соблюдении технологических требований к проведению монтажных работ);
• значительные (но не неограниченные) возможности повышения уровня теплозащиты стен;
• ремонтопригодность (возможность проведения капитального ремонта фасада после определенного срока эксплуатации);
• высокая конкуренция среди производителей и поставщиков.
Помимо прочего, данное конструктивное решение можно назвать нехарактерным, но от этого не теряющим возможности употребления, термином «модное», что также можно отнести к его конкурентным преимуществам. На любом рынке, в том числе на строительном, существует «мода» на определенные конструктивные решения. Так и в настоящее время существует «мода» на вентилируемые фасады, и она может длиться не один сезон.
Как уже указывалось ранее, данное конструктивное решение имеет ряд недостатков. Не останавливаясь подробно на их подробном перечислении, следует выделить следующие из них [1]:
• высокая трудоемкость при выполнении монтажных работ;
• высокая стоимость;
• непрогнозируемая в заданных условиях эксплуатации долговечность (эксплуатационный срок службы) применяемых в конструкции фасада теплоизоляционных материалов.
Горшков А. С., Попов Д.Ю., Глумов А.В. Конструктивное исполнение вентилируемого фасада повышенной надежности
Конструкция вентилируемого фасада в своем традиционном исполнении состоит из следующих слоев (перечисляются по мере следования от внутренней поверхности стенового ограждения к наружному):
• несущей основы, в качестве которой могут выступать бетонное основание, кирпичная или газобетонная кладка;
• теплоизоляционного слоя, прикрепленного посредством химических и (или) механических связей (анкеров) к несущей основе;
• экрана (собственно, конструкции вентилируемого фасада), состоящего из направляющих профилей, кронштейнов, крепежных элементов, облицовочных плит или панелей и ряда других дополнительных, но не менее от этого важных, элементов.
Рисунок 1. Общий вид предлагаемого конструктивного решения фасада
В качестве дополнительных слоев в конструкции вентилируемого фасада помимо перечисленных могут присутствовать также слой пароизоляции (для защиты от водяного пара, диффундирующего через ограждение со стороны помещения) и ветрозащитный слой (для защиты утеплителя от выветривания волокон в вентилируемом зазоре).
Таким образом, конструкция вентилируемого фасада представляет собой многослойное конструктивное решение. С точки зрения теории надежности вероятность безотказной работы многослойной конструкции равна произведению вероятностей безотказной работы каждого ее слоя или элемента [2]. На практике это означает, что выход из работоспособного состояния (отказ) какого-либо одного конструктивного слоя оказывает существенное влияние на надежность всей системы в целом (нарушает условия ее нормальной эксплуатации). Например, отсутствие облицовочного элемента приводит к возможности увлажнения утеплителя осадками и, как следствие, снижению его теплозащитных показателей. Таким образом, априори из теории надежности вытекает следующее следствие: чем меньше слоев, а также конструктивно связанных между собой элементов, будет в составе конструкции стены, тем более высокими показателями надежности она будет обладать.
В настоящей работе предлагается конструктивное решение стены, позволяющее уменьшить количество слоев и, как следствие, повысить надежность всей конструкции стены, а также существенно снизить ее себестоимость. Достигается это за счет следующего инженерного решения (рис. 1). Известно, что однородная однослойная стена, составленная из газобетонных блоков марки по плотности D400 (при коэффициенте теплопроводности ЛБ= 0,117 Вт/м °С [2], т.е. в условиях эксплуатации «Б»), обеспечивает не только минимально допустимые СНиП 23-02 [4] значения требуемых показателей сопротивления теплопередаче (Rm¡n=1,94 м2°С/Вт, - потребительский подход к нормированию уровня теплозащиты, - показатели «б» и «в» требований), но и значения требуемого сопротивления теплопередаче по предписывающему подходу (Rreq=3,08 м2°С/Вт, - показатели «а» и «б» требований СНиП 23-02 [3]).
Применение газобетонной кладки в конструкции вентилируемых фасадов ограничено минимальными требованиями к плотности и прочности блоков. Для обеспечения требуемых значений вырывающих усилий требуется применение кладки из блоков марки по плотности D500 [5]. Однослойная однородная кладка из блоков данной марки (D500) не обеспечивает необходимые параметры теплозащиты или требует сравнительно большой толщины стен (порядка 450 мм при коэффициенте теплопроводности Лб=0,147 Вт/м °С [3]).
В то же время сегодня на рынке систем вентилируемых фасадов существуют системы с шагом профиля протяженностью 3 м и более. Среди наиболее известных торговых марок, имеющих подобные сертифицированные системы, следует отметить U-kon, OLMA, Newton. Данное конструктивное решение позволяет закрепить основные кронштейны подсистемы непосредственно в диски монолитного перекрытия. Дополнительно, с целью увеличения изгибной жесткости направляющего профиля, требуется установка промежуточных фахверковых кронштейнов в подоконном и, возможно, надоконном участках стены. Для данных участков требуются меньшие вырывающие усилия на анкер, чем для несущих кронштейнов, закрепляемых в диски монолитных плит. Таким образом, для данного конструктивного решения могут быть применены газобетонные блоки марки по плотности D400. Требуемые параметры теплозащиты (Rreq=3,08 м2°С/Вт) в этом случае обеспечит толщина 375 мм - стандартная для большинства производителей.
Открытые диски монолитных перекрытий для данного конструктивного решения представляют собой слабое с точки зрения теплотехнической однородности место. Поэтому кладку стен из газобетона предлагается вести «на выносе» (глубиной 50^75 мм), что допустимо при поэтажном опирании стен на монолитные перекрытия (рис. 2). Образующийся при этом просвет между разноэтажными стенами рекомендуется закрывать эффективным минераловатным утеплителем с соответствующей глубине просвета толщиной.
В целом, предлагаемое конструктивное решение обладает рядом преимуществ по сравнению с традиционным исполнением вентилируемых фасадов, а именно:
• не требует дополнительного утепления, что определяет его более низкую себестоимость;
• обладает высокими противопожарными показателями (так как стены из газобетонных блоков имеют степень огнестойкости не менее REI 240);
• имеет более высокую надежность (ввиду уменьшения количества слоев в конструкции наружного стенового ограждения) и долговечность;
• обладает более высокой теплотехнической однородностью (практически отсутствуют сквозные теплопроводные включения или их влияние значительно уменьшено);
• менее трудоемко в процессе производства монтажных работ (монтаж стен из блоков и монтаж фасада можно выполнять независимо);
• не требует проведения последующих работ по замене утеплителя.
Горшков А. С., Попов Д.Ю., Глумов А.В. Конструктивное исполнение вентилируемого фасада повышенной надежности
Рисунок 2. Разрез предлагаемого технического решения
Литература
1. Ватин Н.И., Немова Д.В. НВФ: основные проблемы и их решения // Мир строительства и недвижимости. - 2010. -№36. - С. 2-4.
2. Колотилкин Б.М. Проблемы долговечности и надежности жилых зданий. - М.: Изд-во «Знание», 1969. - 46 с.
3. ГОСТ 31359-2007. Бетоны ячеистые автоклавного твердения. Технические условия.
4. СНиП 23-02-2003. Тепловая защита зданий.
5. СТО «Анкерные крепления для фасадных систем». Изд. 4-е. - М.: Ассоциация «Наружные фасадные системы», 2007. - 46 с.
*Александр Сергеевич Горшков, Санкт-Петербург, Россия Тел. раб.: +7(921) 388-43-15; эл. почта: alsgor@yandex.ru
