Вентилируемые фасады: некоторые полезные сведения
Несколько лет назад в Беларуси началось дополнительное утепление существующих жилых зданий. Теперь оно проводится в рамках инициированной государством массовой тепловой модернизации многоэтажного жилья, построенного по типовым проектам первых массовых серий. При этом ставка делается в основном на легкие штукатурные системы утепления. Они же преобладают и в новом строительстве. Но все большее число построек, прежде всего административных и коммерческих, оснащается навесными вентилируемыми фасадами — вентфасадами. И эта тенденция не случайна. Ведь данные наружные стены с экраном и вентилируемой воздушной прослойкой обладают неоспоримыми преимуществами.
Одно из них проявляется визуально. Причем особенно ярко на фоне неожиданно быстро теряющих свое первоначальное качество легких штукатурных систем, имеющих у нас, как правило, тонкую штукатурку (на фото). Что же касается вентфасадов, то они, даже если их выполнять с не очень серьезными нарушениями технологии, весьма долго сохраняют презентабельный вид. То есть конструктивные и технологические ошибки гораздо меньше сказываются на эстетических свойствах наружных стен именно в случае вентфасадов. Однако это не означает, что они не нуждаются в точной конструкторской проработке, тщательном устройстве и внимательном уходе. Вентфасады, если учесть все архитектурные, технические и экономические аспекты, требуют к себе даже более осторожного отношения со стороны архитекторов и строителей, нежели штукатурные системы утепления. А правильно спроектированный и смонтированный вентфасад из долговечных материалов способен прослужить без более-менее серьезного и дорогостоящего ремонта как минимум 25-30 лет.
Принципиальное конструктивное решение вентфасада на примере одного из его отечественных вариантов показано на рис. 1. Указаны следующие элементы:
1) подоснова (стена достаточной прочности);
2) выравнивающий штукатурный слой (необходим в том случае, когда подоснова имеет значительные неровности и дефекты);
3) прокладка, снижающая теплопередачу;
4) несущий кронштейн, который обеспечивает неподвижное крепление вертикального опорного профиля;
5) опорный кронштейн, который обеспечивает подвижное (с перемещениями вверх и вниз) крепление вертикального опорного профиля;
6) прижимной язычок;
7) ось дюбель-анкера для крепления кронштейна к подоснове;
8) вертикальный опорный профиль;
9) ось заклепки и заклепка для крепления вертикального опорного профиля к кронштейну;
10) негорючий эффективный утеплитель;
11) ветрозащита;
12) полимерный тарельчатый дюбель для крепления утеплителя и ветрозащиты к подоснове;
13) рядовой кляммер для крепления облицовочных плит к вертикальным несущим профилям;
14) концевой кляммер;
15) заклепка для крепления кляммера к вертикальному опорному профилю;
16) уплотняющая прокладка, приклеиваемая к вертикальному опорному профилю;
17) облицовочная плита как элемент устроенного на относе от утеплителя (воздухозащиты) экрана.
Кронштейны и вертикальные опорные профили являются основными частями каркаса облицовки (экрана) или подоблицовочной конструкции. Данный каркас, который называют также фахверком, служит несущей конструкцией для облицовки и крепится к подоснове. Он воспринимает собственный вес, вертикальную нагрузку от облицовки и горизонтальные ветровые нагрузки. Кроме указанных элементов, в комплект подоблицовочной конструкции входят дополнительные элементы для устройства наружных и внутренних углов облицовки, как вертикальных, так и горизонтальных, а также пластины- удлинители для уширения боковых полок кронштейнов и некоторые другие элементы. Основные части каркаса облицовки и дополняющие их несущие элементы подобного типа чаще всего изготавливаются либо из алюминия, либо из нержавеющей стали, либо из оцинкованной тонколистовой стали. При этом они могут иметь разные формы, причем самые сложные из них присущи элементам из оцинковки. Так, ее толщина, как правило, не превышает 1 мм, и есть необходимость в ее так называемом глубоком профилировании. Вариант с оцинковкой наиболее дешевый. Но он же и наименее надежный и долговечный. А самое надежное и долговечное решение — нержавеющая сталь.
Разумеется, оно и самое дорогое. Поэтому выбирают его преимущественно для устройства вентфасадов престижных административных и коммерческих зданий, когда требуются элитные облицовочные изделия. На рис. 1 показано решение, которое годится для алюминиевых профилей и профилей из нержавеющей стали. Кроме уголков, применяются также тавра и другие профили с толщиной полок и стенок 2-5 мм. Нерационально навешивать дорогую облицовку на дешевый фахверк. При таком решении задолго до исчерпания эксплуатационного ресурса экрана придется выполнять дорогостоящие работы по замене его каркаса. Кляммеры необходимы для открытого крепления облицовочных плит к вертикальным опорным профилям.
Их целесообразно в любом случае делать из нержавеющей стали. Тем более, что выход из строя даже одного кляммера может повлечь за собой исключительно опасное падение плиты облицовки. Между облицовочными плитами и лицевыми полками вертикальных опорных профилей располагают уплотняющие прокладки, которые главным образом обеспечивают надежную и безопасную фиксацию облицовочных плит, предотвращая, в частности, их боковые перемещения, и гасят вибрацию. На фото 2 и 3 показано устройство вентфасада с керамогранитными плитами и фахверком из алюминиевых профилей на двух минских объектах.
Существует и скрытое крепление облицовки. Можно выделить два ее основных варианта применительно к керамогранитным и им подобным плитам. Первый заключается в следующем. Сначала выполняется высокоточное высверливание в облицовочной плите с внутренней ее стороны уширенных внизу глухих отверстий (в одной плите их, как правило, три). Затем в каждом из этих отверстий посредством ввинчивания крепежного болта фиксируется расширяющаяся металлическая анкерная гайка. Через анкерную гайку и крепежный болт осуществляется присоединение облицовочной плиты к подоблицовочной конструкции. В этом случае рационально использовать пару из так называемого унифицированного европрофиля. Внутренняя часть пары — располагаемый горизонтально опорный профиль, который может крепиться к кронштейнам непосредственно или через вертикальные опорные профили. Внешняя часть пары — коротыш, посередине которого делается отверстие для анкерной гайки и крепежного болта. Принципиальное решение данного вида скрытого крепления — на рис. 2 и 3.
Второй вариант — крепление облицовочных плит к опорным профилям посредством специального клея. Интересно, что такое крепление рекомендуется и для устройства вентфасадов многоэтажных зданий. Подосновой могут быть стены из материалов плотностью, как правило, не менее 600 кг/м3. Это мелкоштучные стеновые материалы (керамический кирпич и камень, силикатный кирпич, блоки из тяжелого, легкого и плотного ячеистого бетона, цементно-песчаные блоки), крупные блоки, крупные бетонные панели, монолитный бетон и т.д. Показанная на рис. 1 система вентфасада предполагает использование керамогранитных или подобных им облицовочных плит. Важно, что швы между такими плитами могут быть открытыми. В этом случае толщину вентилируемой прослойки (зазора) между облицовкой и утеплителем (ветрозащитой) в чистоте лучше делать не менее 30 мм, а в ряде случаев — не менее 60 мм.
Впрочем, подобный конструктивный, то есть безрасчетный, параметр, равно как и другие конструктивные параметры вентфасадов, является лишь специфическим граничным условием. Условием, которое надо принимать во внимание при обязательных расчетах наружных стен с экраном и вентилируемой воздушной прослойкой. Вообще в случае таких стен выполняются расчеты прочности и деформаций подоблицовочной конструкции, а также расчет тепловлажностного режима стены и воздушной прослойки. Расчеты на прочность и деформации показанного на рис. 1 каркаса облицовки включают в первую очередь расчет прочности вертикального опорного профиля на растяжение с изгибом и на срез в горизонтальной плоскости, расчет прочности крепления этого профиля к кронштейнам и расчет его прогиба, расчет прочности кронштейна на растяжение с изгибом и на срез, расчет прочности его крепления и крепления утеплителя к подоснове. При расчетах тепловлажностного режима стены и вентилируемой воздушной прослойки (сокращенно: теплотехнические расчеты) определяется прежде всего следующее: толщина утеплителя с учетом теплопроводных включений (тарельчатых дюбелей, кронштейнов и проч.), влажностный режим стены (в том числе исходя из баланса влаги в годовом цикле), параметры воздухообмена в вентилируемой воздушной прослойке и ее тепловлажностный режим, а также условное приведенное сопротивление паропроницанию экрана с учетом открытых швов между его элементами.
В случае вентфасада обеспечивается естественный воздухообмен между вентилируемой воздушной прослойкой и наружным пространством, вследствие которого осуществляется эффективный отвод влаги, диффундирующей из помещения наружу через подоснову, утеплитель и ветрозащиту. Кроме того, воздушная прослойка способствует повышенной по сравнению со сплошной конструкцией стены защите утеплителя от атмосферной влаги. В результате происходит постоянное осушение утеплителя. Благодаря этому и отсутствию при интенсивном солнечном излучении перегрева находящихся за облицовкой конструкций стены обеспечивается стабильное значение ее требуемого сопротивления теплопередаче при различных погодных условиях и режимах эксплуатации помещений, а также поддерживаются на постоянном уровне их климатические параметры. Интересно, что рассматриваемый тип наружной стены в Великобритании и ряде других стран носит название rainscreen cladding, то есть «внешняя облицовка наружной стены в виде противодождевого экрана». Для того чтобы вентфасад нормально функционировал, в нем должны быть предусмотрены правильно расположенные приточные и вытяжные вентиляционные отверстия оптимальной формы и размеров. Таковыми могут служить и открытые швы между облицовочными плитами, которые обеспечивают дополнительный воздухо- и влагообмен в воздушной прослойке. Когда за вертикальными швами находится вертикальный опорный профиль, а по бокам от швов размещаются уплотняющие прокладки, приточными и вытяжными отверстиями являются горизонтальные швы. Экраны лучше всего делать из материалов, обладающих высокой атмосферостойкостью и долговечностью.
Также важны их высокие пожарно-технические свойства. Кроме изделий из керамического гранита, для устройства экранов используются керамические плиты, фиброцементные (в том числе асбестоцементные) плиты с покрытиями различного типа (окраска, минеральная посыпка, пластины из натурального камня), плиты из ламината высокого давления, профили, панели и кассеты из тонколистового алюминия и оцинкованной стали с покрытиями различного типа (например, из каменной крошки в случае оцинкованного стального листа), алюминиевые и иные композитные панели, плиты из естественного камня, многослойное стойкое к ударам твердыми предметами стекло и т.д. Применяются и теплоизолированные облицовочные элементы, при наличии которых температура воздуха в прослойке выше, чем в случае неутепленной облицовки. Из утеплителей лучше всего использовать такой негорючий материал, как каменная вата. Причем вполне применимы соответствующие плиты относительно невысокой плотности. Они заметно дешевле жестких плит высокой плотности, являющихся компонентами легких штукатурных систем утепления. Для защиты теплоизоляции (особенно с низкой плотностью) в первую очередь от продувания и разволокнения в необходимых случаях предусматривается специальная ветрозащита, которая должна иметь достаточную паропроницаемость. В современных экранированных стенах нецелесообразно использовать дешевую шлаковату. Ведь в этом материале под воздействием влаги создается кислая среда, которая служит источником разрушения стеновых элементов.
Помимо указанных достоинств, у вентфасадов есть и другие. В частности, этим конструкциям присущи лучшие, чем у других стеновых теплоизоляционных и отделочных систем, звукоизоляционные и шумозащитные качества, а при их устройстве, как правило, отсутствуют «мокрые» технологические процессы. Правда, последнее преимущество порой оборачивается своей противоположностью — когда работы по устройству вентфасадов намеренно планируются на зимнее время. Здесь следует заметить, что качество выполняемых в холодные периоды года строительных работ при их более высокой стоимости объективно хуже качества работ, которые ведутся в теплые периоды. А вентфасад даже крупного здания можно смонтировать за три- четыре месяца. В этом — скорости монтажа — заключается еще одно достоинство рассматриваемой стеновой конструкции. Следовательно, зимнее устройство вентфасада должно быть исключением из правила, а не правилом. Еще несколько лет назад казалось, что вентилируемые фасады в Беларуси приживутся очень не скоро. А уже сегодня можно предположить, что через год-два начнется их массовое применение как в случае строительства нового жилья разной этажности, так и в случае тепловой модернизации существующих жилых домов. Однако следует помнить: вентфасад только тогда надежен, безопасен и экономически эффективен, когда он правильно спроектирован и смонтирован.
Дмитрий ЖУКОВ, канд. техн. наук. Фото и рисунки автора
обсуждение статьи
1) подоснова (стена достаточной прочности);
2) выравнивающий штукатурный слой (необходим в том случае, когда подоснова имеет значительные неровности и дефекты);
3) прокладка, снижающая теплопередачу;
4) несущий кронштейн, который обеспечивает неподвижное крепление вертикального опорного профиля;
5) опорный кронштейн, который обеспечивает подвижное (с перемещениями вверх и вниз) крепление вертикального опорного профиля;
6) прижимной язычок;
7) ось дюбель-анкера для крепления кронштейна к подоснове;
8) вертикальный опорный профиль;
9) ось заклепки и заклепка для крепления вертикального опорного профиля к кронштейну;
10) негорючий эффективный утеплитель;
11) ветрозащита;
12) полимерный тарельчатый дюбель для крепления утеплителя и ветрозащиты к подоснове;
13) рядовой кляммер для крепления облицовочных плит к вертикальным несущим профилям;
14) концевой кляммер;
15) заклепка для крепления кляммера к вертикальному опорному профилю;
16) уплотняющая прокладка, приклеиваемая к вертикальному опорному профилю;
17) облицовочная плита как элемент устроенного на относе от утеплителя (воздухозащиты) экрана.
Кронштейны и вертикальные опорные профили являются основными частями каркаса облицовки (экрана) или подоблицовочной конструкции. Данный каркас, который называют также фахверком, служит несущей конструкцией для облицовки и крепится к подоснове. Он воспринимает собственный вес, вертикальную нагрузку от облицовки и горизонтальные ветровые нагрузки. Кроме указанных элементов, в комплект подоблицовочной конструкции входят дополнительные элементы для устройства наружных и внутренних углов облицовки, как вертикальных, так и горизонтальных, а также пластины- удлинители для уширения боковых полок кронштейнов и некоторые другие элементы. Основные части каркаса облицовки и дополняющие их несущие элементы подобного типа чаще всего изготавливаются либо из алюминия, либо из нержавеющей стали, либо из оцинкованной тонколистовой стали. При этом они могут иметь разные формы, причем самые сложные из них присущи элементам из оцинковки. Так, ее толщина, как правило, не превышает 1 мм, и есть необходимость в ее так называемом глубоком профилировании. Вариант с оцинковкой наиболее дешевый. Но он же и наименее надежный и долговечный. А самое надежное и долговечное решение — нержавеющая сталь.
Существует и скрытое крепление облицовки. Можно выделить два ее основных варианта применительно к керамогранитным и им подобным плитам. Первый заключается в следующем. Сначала выполняется высокоточное высверливание в облицовочной плите с внутренней ее стороны уширенных внизу глухих отверстий (в одной плите их, как правило, три). Затем в каждом из этих отверстий посредством ввинчивания крепежного болта фиксируется расширяющаяся металлическая анкерная гайка. Через анкерную гайку и крепежный болт осуществляется присоединение облицовочной плиты к подоблицовочной конструкции. В этом случае рационально использовать пару из так называемого унифицированного европрофиля. Внутренняя часть пары — располагаемый горизонтально опорный профиль, который может крепиться к кронштейнам непосредственно или через вертикальные опорные профили. Внешняя часть пары — коротыш, посередине которого делается отверстие для анкерной гайки и крепежного болта. Принципиальное решение данного вида скрытого крепления — на рис. 2 и 3.
В случае вентфасада обеспечивается естественный воздухообмен между вентилируемой воздушной прослойкой и наружным пространством, вследствие которого осуществляется эффективный отвод влаги, диффундирующей из помещения наружу через подоснову, утеплитель и ветрозащиту. Кроме того, воздушная прослойка способствует повышенной по сравнению со сплошной конструкцией стены защите утеплителя от атмосферной влаги. В результате происходит постоянное осушение утеплителя. Благодаря этому и отсутствию при интенсивном солнечном излучении перегрева находящихся за облицовкой конструкций стены обеспечивается стабильное значение ее требуемого сопротивления теплопередаче при различных погодных условиях и режимах эксплуатации помещений, а также поддерживаются на постоянном уровне их климатические параметры. Интересно, что рассматриваемый тип наружной стены в Великобритании и ряде других стран носит название rainscreen cladding, то есть «внешняя облицовка наружной стены в виде противодождевого экрана». Для того чтобы вентфасад нормально функционировал, в нем должны быть предусмотрены правильно расположенные приточные и вытяжные вентиляционные отверстия оптимальной формы и размеров. Таковыми могут служить и открытые швы между облицовочными плитами, которые обеспечивают дополнительный воздухо- и влагообмен в воздушной прослойке. Когда за вертикальными швами находится вертикальный опорный профиль, а по бокам от швов размещаются уплотняющие прокладки, приточными и вытяжными отверстиями являются горизонтальные швы. Экраны лучше всего делать из материалов, обладающих высокой атмосферостойкостью и долговечностью.
Также важны их высокие пожарно-технические свойства. Кроме изделий из керамического гранита, для устройства экранов используются керамические плиты, фиброцементные (в том числе асбестоцементные) плиты с покрытиями различного типа (окраска, минеральная посыпка, пластины из натурального камня), плиты из ламината высокого давления, профили, панели и кассеты из тонколистового алюминия и оцинкованной стали с покрытиями различного типа (например, из каменной крошки в случае оцинкованного стального листа), алюминиевые и иные композитные панели, плиты из естественного камня, многослойное стойкое к ударам твердыми предметами стекло и т.д. Применяются и теплоизолированные облицовочные элементы, при наличии которых температура воздуха в прослойке выше, чем в случае неутепленной облицовки. Из утеплителей лучше всего использовать такой негорючий материал, как каменная вата. Причем вполне применимы соответствующие плиты относительно невысокой плотности. Они заметно дешевле жестких плит высокой плотности, являющихся компонентами легких штукатурных систем утепления. Для защиты теплоизоляции (особенно с низкой плотностью) в первую очередь от продувания и разволокнения в необходимых случаях предусматривается специальная ветрозащита, которая должна иметь достаточную паропроницаемость. В современных экранированных стенах нецелесообразно использовать дешевую шлаковату. Ведь в этом материале под воздействием влаги создается кислая среда, которая служит источником разрушения стеновых элементов.
Помимо указанных достоинств, у вентфасадов есть и другие. В частности, этим конструкциям присущи лучшие, чем у других стеновых теплоизоляционных и отделочных систем, звукоизоляционные и шумозащитные качества, а при их устройстве, как правило, отсутствуют «мокрые» технологические процессы. Правда, последнее преимущество порой оборачивается своей противоположностью — когда работы по устройству вентфасадов намеренно планируются на зимнее время. Здесь следует заметить, что качество выполняемых в холодные периоды года строительных работ при их более высокой стоимости объективно хуже качества работ, которые ведутся в теплые периоды. А вентфасад даже крупного здания можно смонтировать за три- четыре месяца. В этом — скорости монтажа — заключается еще одно достоинство рассматриваемой стеновой конструкции. Следовательно, зимнее устройство вентфасада должно быть исключением из правила, а не правилом. Еще несколько лет назад казалось, что вентилируемые фасады в Беларуси приживутся очень не скоро. А уже сегодня можно предположить, что через год-два начнется их массовое применение как в случае строительства нового жилья разной этажности, так и в случае тепловой модернизации существующих жилых домов. Однако следует помнить: вентфасад только тогда надежен, безопасен и экономически эффективен, когда он правильно спроектирован и смонтирован.
Дмитрий ЖУКОВ, канд. техн. наук. Фото и рисунки автора
обсуждение статьи
Строительство и недвижимость. Статья была опубликована в номере 27 за 2005 год в рубрике материалы и технологии
