Навесные вентилируемые фасады

В апреле 1998 г. с целью обобщения и систематизации разрозненной информации о строительных материалах, изделиях и конструкциях, представленных на российском рынке, ЗАО "Новое" был издан первый выпуск справочника "Современные строительные товары-98". Однако рынок стройматериалов так многообразен, что детально рассмотреть каждый материал оказалось невозможным даже в рамках более чем 500-страничного тома. Поэтому издательством было решено выпустить серию специализированных изданий, каждое из которых было бы посвящено рассмотрению определенного класса стройматериалов.

В серии "Современные строительные товары" уже вышли справочники "Современные окна" (октябрь 1998 г.), "Современные двери" (июль 1999 г.), "Современные крыши" (апрель 2000 г.) и "Современные стены и фасады" (январь 2001 г.) Готовится к изданию справочник "Современные полы".

Вниманию читателей СиН предлагается одна из глав справочника "Современные стены и фасады", помещенная на российском Интернет-сайте "Информационная система Know-House".

Общие сведения

Навесной фасад представляет собой конструкцию, состоящую из материалов облицовки (плит или листовых материалов) и подоблицовочной конструкции, которая, в свою очередь, крепится к стене таким образом, чтобы между защитно-декоративным покрытием и стеной оставался воздушный промежуток. Для дополнительного утепления стены между стеной и облицовкой может устанавливаться теплоизоляционный слой - в этом случае вентиляционный зазор оставляется между облицовкой и теплоизоляцией.

Обычно облицовочные материалы, подконструкцию и теплоизоляцию производят разные фирмы, хотя они могут работать в тесном контакте друг с другом и рекомендовать заказчикам материалы своих партнеров или даже закупать у них комплектующие.

К вспомогательным элементам систем вентилируемых фасадов относятся уплотнительные ленты, монтируемые между панелью и профилем подоблицовочной конструкции, декоративные уголки и вставки для закрытия торцов и зазоров между панелями, перфорированные металлоконструкции для вентиляции системы снизу и вверху, а также заклепки, кляммеры, гребенки для крепления панелей к профилям.

Подоблицовочная конструкция может крепиться как на несущую, так и на самонесущую (в каркасном варианте) стену, выполненную из различных материалов (бетон, кирпич).

Использование навесных конструкций позволяет, с одной стороны, одеть фасад в современные отделочные материалы, с другой -улучшить теплотехнические характеристики ограждающей конструкции и защитить ее от вредных атмосферных воздействий.

Вышеописанная схема чередования элементов вентилируемого фасада является оптимальной, так как слои различных материалов располагаются по мере уменьшения показателей их теплопередачи, а сопротивление паропроницаемости возрастает снаружи вовнутрь.

Устройство дополнительной теплоизоляции снаружи лучше защищает стену от переменного замерзания и оттаивания. Выравниваются температурные колебания массива стены, что препятствует появлению деформаций, особенно нежелательных при крупнопанельном домостроении. Точка росы сдвигается в наружный теплоизоляционный слой, внутренняя часть стены не отсыревает, и не требуется дополнительной пароизоляции.

Другим достоинством наружной теплоизоляции является увеличение теплоаккумулирующей способности массива стены. Так, по данным ЦНИИЭП жилища, если произойдет отключение источника теплоснабжения при наружной изоляции, кирпичная стена будет остывать в 6 раз медленнее, чем при внутреннем слое теплоизоляции такой же толщины. Установка теплоизоляции снаружи позволяет также снизить расходы на ремонт поврежденных стен.

Совместное применение навесного фасада и теплоизоляционного слоя существенным образом повышает звукоизоляционные характеристики ограждающей конструкции, поскольку фасадные панели и теплоизоляция обладают звукопоглощающими свойствами в широком диапазоне частот (например, звукоизоляция стены из легкого бетона повышается в 2 раза при устройстве навесного фасада с применением отделочных панелей).

Наличие воздушного промежутка в вентилируемом фасаде принципиально отличает его от других типов фасадов, так как благодаря перепаду давления этот промежуток работает по принципу действия вытяжной трубы, в результате чего из ограждающей конструкции в окружающую среду удаляется атмосферная и внутренняя влага. Вентилируемый воздушный промежуток способствует и снижению теплопотерь, так как он практически является температурным буфером. Воздух в нем примерно на три градуса выше, чем снаружи.

При проектировании конструкций фасада с вентиляционным зазором особое внимание необходимо обращать на возможность свободной циркуляции воздуха. Для высоких зданий необходимо рассчитать циркуляцию воздуха в воздушном промежутке таким образом, чтобы соблюсти баланс, обеспечивающий беспрепятственный и эффективный воздушный поток по всей внутренней поверхности стены.

Благодаря специально разработанной схеме монтажа вентилируемого фасада к стене конструкция имеет возможность поглощать термические деформации, возникающие при суточных и сезонных перепадах температур. Это позволяет избегать внутренних напряжений в материале облицовки и несущей конструкции, что исключает появление трещин и разрушение облицовки.

Для обеспечения пожарной безопасности в систему навесных фасадов включаются материалы и изделия, относящиеся к категории трудносгораемых или несгораемых, препятствующих распространению огня.

К основным достоинствам вентилируемых фасадов относятся широкие возможности использования современных фасадных отделочных материалов, обеспечение высокой тепло- и звукоизоляции, а также вентиляции внутренних слоев с удалением атмосферной влаги и влаги, образующейся за счет диффузии водяных паров изнутри, защита стены и теплоизоляции от атмосферных воздействий, нивелирование термических деформаций, возможность проведения фасадных работ в любое время года (исключаются мокрые процессы), отсутствие специальных требований к поверхности несущей стены (сама система позволяет выравнивать дефекты и неровности поверхности, что выполнять с применением штукатурок часто сложно и дорого), а также длительный безремонтный срок (25-50 лет в зависимости от применяемого материала).

Подоблицовочные конструкции

Любая из таких конструкций состоит из кронштейнов, которые крепятся непосредственно к стене, и несущих профилей, устанавливаемых на кронштейны. На несущие профили, образующие каркасную систему, с помощью специальных элементов крепежа монтируются плиты (листы) облицовки. Утеплитель фиксируется на наружной поверхности стены с помощью дюбелей и специальных профилей.

Основное предназначение подоблицовочных конструкций заключается в том, чтобы надежно закрепить плиты облицовки и теплоизоляции к стене так, чтобы между теплоизоляцией и отделочной панелью остался вентиляционный промежуток. При этом исключаются клеевые и другие мокрые процессы, а все соединения осуществляются механически.

Правильно спроектированная подоблицовочная конструкция должна характеризоваться несущей способностью, достаточной для восприятия собственного веса, а также веса облицовочных материалов и утеплителя, антикоррозийной стойкостью, подвижностью узлов, достаточной для выдерживания динамических (ветер, температурные перепады) нагрузок, возможностью выравнивания неровностей несущего основания, а также легкостью и высокой скоростью монтажа.

На российском рынке представлено большое количество различных подоблицовочных систем. Среди российских производителей - "Алкон Трейд" (U-kon), "ДИАТ", "Каптехнострой", "МосМеК" (Завод "Металлоконструкция", КТС), "Техноком".

Австрийские компании "Slavonia" (SPIDI) и "Eurofox" в России представлены фирмами "Дювилс" и "Мираж", германская "Wagner-system" - компанией "Техноком". Разумеется, присутствуют и всемирно известные голландцы "Hunter Douglas".

К сожалению, на сегодняшний день российский уровень качества строительства еще не достиг западных стандартов, поэтому при сооружении вентилируемых фасадов в России приходится сталкиваться с проблемами, которые не знакомы западным производителям конструкций (например, со значительными неровностями стен). Не следует забывать и о свойственных России значительных перепадах зимних и летних температур. Все это приводит к тому, что западную систему (даже очень высокого уровня) приходится приспосабливать к российским условиям.

Одними из основных элементов, призванных обеспечить надежное крепление подконструкции к несущему основанию, являются кронштейны. В зависимости от материала самой подоблицовочной конструкции они могут быть выполнены из разных материалов - алюминия, оцинкованной или нержавеющей стали.

Крепление кронштейнов к стене обеспечивают специальные анкеровочные элементы. Тип дюбелей и шурупов, анкеров, их диаметр, глубина установки подбирается в зависимости от выдерживающей нагрузки и материала стены, в которую устанавливается данный крепежный элемент. Кронштейны могут образовывать необходимое расстояние между стеной и облицовочным материалом, что позволяет использовать утеплитель необходимой толщины.

Кронштейны должны выдерживать как статические, так и динамические нагрузки, и обеспечивать возможность установки фахверка на неровных основаниях. Поэтому важнейшими характеристиками кронштейнов являются несущая способность и возможность изменения длины.

Несущая способность кронштейнов играет особую роль при больших выносах фахверка. В этом случае либо необходимо увеличивать количество кронштейнов (что дает общее удорожание конструкции), либо применять кронштейны с большей несущей способностью.

Для выравнивания неровностей стены необходимо иметь большой типоразмерный ряд либо использовать кронштейны с широкими пределами изменения длины. Оба варианта позволяют отступать от стены на расстояние до 0,5 м. Кронштейны, имеющие возможность значительно изменять свою длину, имеют всего три типоразмера, а длина каждого типа кронштейна плавно регулируется в пределах до 13 см, что позволяет отступать от стены на любое требуемое расстояние. Это дает некоторые плюсы при производстве работ. Как правило, при новом строительстве, расчет количества кронштейнов определенного типоразмера осуществляется на стадии проекта, при этом предполагается, что стены ровные. При осуществлении же работ часто выясняется, что привезенные элементы определенных типоразмеров не могут обеспечить необходимое выравнивание стен. Приходится дозаказывать другие типоразмеры, что в итоге приводит к общему удорожанию работ. При использовании кронштейнов с изменяемой в значительном диапазоне длиной этой проблемы не возникает.

При анализе конструктивных особенностей кронштейнов и способов их крепления к стене немаловажным обстоятельством является возможность образования мостиков холода. Для решения данной проблемы применяют два подхода: принцип точечного контакта, или сокращения площади соприкосновения металла со стеной, и применение различных теплоизолирующих прокладок. Западные фирмы в качестве прокладок используют различные пластики; российские компании чаще всего применяют парониты, являющиеся эффективными теплоизоляторами. У каждого из подходов есть свои достоинства и недостатки. При точечном креплении, в силу конструктивного решения, теплопроводность ниже, но одновременно снижается и несущая способность крепления кронштейнов к стене. При увеличении площади контакта ситуация меняется на обратную.

Несущая конструкция (фахверк) состоит из антикоррозийных профилей (алюминия, нержавеющей или оцинкованной стали, легированных сплавов) или антисептированного дерева. Разработано множество профилей для различных фасадов (Т-образные, Г-образные, П-образные). Несущая профильная конструкция применяется трех типов: горизонтальная, вертикальная и комбинированная (совмещенная).

Наихудшей, с точки зрения работы пространственной конструкции, является конструкция из горизонтальных направляющих, так как профили в этой системе работают на изгиб и кручение. В конструкции из вертикальных направляющих профили воспринимают нагрузки на сжатие и растяжение (более благоприятный режим работы), кроме того, такая конструкция не препятствует вертикальному (основному) воздушному потоку. Наилучшей же является комбинированная конструкция, в которой к телу стены крепятся горизонтальные направляющие, а к ним - вертикальные направляющие, на которые ложится нагрузка от облицовочных плит. В такой конструкции происходит перераспределение нагрузки и не создается препятствий вертикальному воздушному потоку. В то же время комбинированная конструкция этого типа достаточно металлоемка и представлена на российском рынке пока только зарубежными производителями.

Существует также совмещенная конструкция другого типа. В ней к несущей стене крепятся вертикальные направляющие, а уже к ним - горизонтальные. Такая конструкция наследует все минусы классической горизонтальной конструкции, поэтому ее применяют в основном для крепления толстостенной облицовки из натурального камня. В этом случае практически все, что испытывают горизонтальные направляющие, - это вертикальное поперечное сжатие, что позволяет всей системе хорошо работать.

Кроме того, такая конструкция применяется при использовании невидимого (скрытого) крепежа. В этом случае негативное влияние конструкции нейтрализуется путем крепления каждой плитки к двум отдельным горизонтальным направляющим (что уменьшает нагрузку на каждую из них), а также увеличения относа системы от утеплителя, что увеличивает эффективный воздушный зазор.

К несущим профилям крепится облицовка. Облицовочные панели можно достаточно условно разделить на три группы: тяжелые (натуральные камни), легкие (керамогранит, цементно-волокнистые плиты) и разного рода самонесущие металлические изделия. Для каждой группы применяется свой вид подоблицовочной конструкции. Очевидно, что при использовании тяжелых облицовок требуется более мощная, материалоемкая подконструкция, которая является и более дорогой.

Плиты теплоизоляционного материала устанавливаются между несущими профилями и крепятся непосредственно к стене. При недостаточно прочном креплении возникает опасность сползания плит и образования между ними щелей - мостиков холода. Для решения этой проблемы в некоторых системах предусмотрено дополнительное крепление теплоизоляционных материалов и к подоблицовочной конструкции.

Крепежные детали осуществляют механическое крепление облицовочных материалов к несущим профилям подоблицовочной конструкции. Различают видимые и скрытые элементы крепления Более простое видимое крепление осуществляется с помощью кляммеров, шурупов-саморезов или заклепок. Чтобы придать всей конструкции единое цветовое решение, видимые части крепежа окрашивают в цвет облицовочного материала. Ведущие производители крепежа используют только порошковую окраску. Элементы крепления часто поставляют сами фирмы, которые производят облицовку, так как, например, если это саморез или кляммер, то он должен быть цвета облицовки.

Кляммеры должны позволять легко производить монтаж облицовки, не позволять плите вибрировать при порывах ветра, обеспечивать надежное крепление.

Оба типа крепления (скрытое и видимое) позволяют достаточно легко и быстро крепить элементы облицовки к несущей конструкции. Скрытое крепление требует дополнительной обработки облицовочных панелей для обеспечения их крепления (в первую очередь это относится к керамограниту и минериту), что приводит к удорожанию конструкции вентилируемого фасада. На это необходимо обращать внимание архитекторов и заказчиков.

Для того чтобы исключить возможность разрушения облицовочных панелей, появления трещин (при термических изменениях размеров элементов конструкции), необходимо обеспечить требуемую подвижность узлов.

Вышеперечисленные требования, которым должна удовлетворять подоблицовочная конструкция, позволяют видеть, что она является чрезвычайно сложной и ответственной частью фасада. Подконструкция не может быть единой для всех типов зданий. Для того чтобы подобрать и рассчитать требуемую номенклатуру изделий, ведущие фирмы требуют от заказчика предоставить ряд данных: климатический район застройки (по СНиП 2.01.07-85*), градостроительная характеристика (открытое место либо плотная застройка), высота и конфигурация здания, материал несущей стены, толщина и тип утеплителя, тип облицовки и способ ее крепления (видимый либо невидимый).

Только проанализировав все эти данные и сделав соответствующий расчет, можно подобрать номенклатуру изделий, соответствующую конкретному фасаду здания, и уже после этого составить калькуляцию стоимости подоблицовочной конструкции. Проектировщикам необходимо помнить, что, предусматривая вентилируемый фасад, они должны ответственно подходить к выбору материала несущих стен, особенно стен-заполнений в монолитном домостроении. В зданиях высотой более 40 м ветровые нагрузки близки к собственному весу системы, а в критических точках превышают его. При недостаточной несущей способности стены кронштейны приходится ставить значительно чаще и применять более дорогие анкеровочные элементы, что приводит к удорожанию подоблицовочной конструкции. Расчетом можно определить, что выгоднее - применить дешевый стеновой материал, но получить удорожание на подоблицовочной конструкции вентилируемого фасада, или использовать более качественный (с точки зрения несущей способности), хотя и более дорогой материал для стен.Подготовил Сергей ЗОЛОТОВ