Навесные фасадные системы с утеплением и воздушным зазором

Цыкановский Е. Гагарин В. Грановский А. Павлова М. Навесные фасадные системы с утеплением и воздушным зазором // Технологии строительства. 2002 . №6. C. 28-33

Навесные фасадные системы с утеплением и воздушным зазором (именуемые в дальнейшем для простоты ?навесные вентилируемые фасады?) известны в России сравнительно недавно, но в ряде стран (например, в Германии и Финляндии) уже накоплен достаточный опыт их использования в общественных, административных и промышленных зданиях, а также при реконструкции домов.

Едва появившись в России, вентилируемые фасады сразу завоевали популярность, как у архитекторов и строителей, так и среди заказчиков. На это есть свои причины, о которых речь пойдет ниже, но сначала попытаемся дать определение.



Навесные фасадные системы с утеплением и воздушным зазором представляют собой конструкцию, состоящую из облицовки (плит или листовых материалов) и металлической подконструкции, которая крепится к стене таким образом, чтобы между облицовкой и стеной образовалась воздушная прослойка. Для дополнительного утепления ограждающей конструкции между стеной и облицовкой может размещаться теплоизоляционный слой - в этом случае воздушная прослойка выполняется между облицовкой и теплоизоляцией.

Подоблицовочная конструкция может крепиться как на несущую, так и на самонесущую стену, выполненную из различных материалов (бетон, кирпич и т.д.). Использование навесных конструкций позволяет, с одной стороны, ?одеть? фасад в современные отделочные материалы, а с другой -улучшить теплоизоляционные показатели ограждающей конструкции и защитить ее от вредных атмосферных воздействий.

Вентилируемые фасады применяют не только в новом строительстве, но и при реконструкции старых зданий.

Общие сведения

Как уже упоминалось, в вентилируемом фасаде отдельные слои конструкции располагаются следующим образом (от внутренней поверхности к наружной): ограждающая конструкция (стена), теплоизоляция, в некоторых случаях паропропускающая гидроветрозащитная пленка, воздушная прослойка, защитный экран. Такая схема является оптимальной, т.к. слои различных материалов до воздушной прослойки располагаются по мере уменьшения коэффициентов теплопроводности и увеличения коэффициентов паро-проницаемости. Наличие вентилируемой воздушной прослойки способно существенно улучшить влажностное состояние слоя теплоизоляции, что является преимуществом рассматриваемой конструкции по сравнению с другими.

Наружное расположение дополнительной теплоизоляции наилучшим образом защищает стену от попеременного замерзания и оттаивания. Выравниваются температурные колебания массива стены, что препятствует возникновению деформаций. Из-за того, что в толще несущей стены практически отсутствуют перепады температур, температурно-деформационные швы работают в минимальной степени и весь конструктив функционирует в оптимальном режиме. Зона конденсации сдвигается в наружный теплоизоляционный слой, который граничит с вентилируемой воздушной прослойкой.

Другим достоинством наружной теплоизоляции является увеличение теплоаккумулирующей способности массива стены. В этом случае при отключении источника теплоснабжения стена будет остывать в несколько раз медленнее, чем при внутреннем расположении слоя теплоизоляции такой же толщины.

Совместное применение навесного вентилируемого 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 облицовочных панелей).

Наличие воздушной прослойки в вентилируемом фасаде принципиально отличает его от других типов фасадов, т.к. внутренняя влага свободно удаляется в окружающую среду. Вентилируемая воздушная прослойка снижает также и теплопотери в отопительный период, т.к. температура воздуха в ней несколько выше, чем снаружи. В свою очередь, наружный экран из отделочных материалов защищает расположенный за ним слой теплоизоляции, а также саму стену, от атмосферных воздействий. Летом он выполняет функцию солнцезащитного экрана, отражающего значительную часть падающего на него потока лучистой энергии.

Для обеспечения пожарной безопасности в систему навесных фасадов включаются материалы и изделия, относящиеся к категории негорючих (НГ) либо трудногорючих (П), препятствующие распространению огня. Кроме того, в соответствии с существующими нормативными документами, системы вентилируемых фасадов должны проходить обязательные пожарные испытания, на которых определяется максимальная высота применения системы и ее пожарная пригодность.

Основные достоинства вентилируемых фасадов:

? возможность использования современных фасадных облицовочных материалов;

? высокие тепло- и звукоизоляционные характеристики;

? вентиляция теплоизоляционного слоя обеспечивает удаление влаги, образующейся в результате диффузии водяного пара изнутри здания;

? защита стены и теплоизоляции от атмосферных воздействий;

? нивелирование термических деформаций;

? возможность проведения фасадных работ в любое время года - исключены ?мокрые? процессы;

? отсутствие специальных требований к геометрическим параметрам несущей стены (не требуется предварительное выравнивание);

? длительный срок безремонтной эксплуатации (25~50 лет в зависимости от применяемого материала).

На основании приведенной информации можно сделать вывод, что вентилируемый фасад является современной прогрессивной системой, которую можно применять как для новых, так и для реконструируемых зданий.

Элементы вентилируемого фасада

Металлическая подконструкция (фахверк) состоит из кронштейнов, которые крепятся непосредственно к стене, и несущих профилей (направляющих), устанавливаемых на кронштейны, к которым при помощи специальных крепежных элементов прикрепляются плиты (листы) облицовки. Утеплитель фиксируется на наружной поверхности стены при помощи дюбелей, специальных профилей и т.п.

Основное предназначение под-конструкции - надежно закрепить плиты облицовки и теплоизоляции к стене таким образом, чтобы между теплоизоляцией и облицовочной панелью осталась воздушная прослойка. При этом исключаются клеевые и другие ?мокрые? процессы, а все соединения осуществляются механически.

Подконструкция должна обладать:

? высокой коррозионной устойчивостью;

? несущей способностью и прочностью, способными противостоять статическим (собственный вес конструкции, включая вес панелей и утеплителя) и динамическим (пульсирующая составляющая ветровой нагрузки, температурные перепады и т.д.) нагрузкам;

? возможностью нивелирования кривизны основания (несущих стен);

? простотой и высокой скоростью монтажа и т.д.

На российском рынке представлено большое количество различных подконструкций, как западных, так и отечественных производителей. Наиболее широкое распространение получили следующие системы:

? Россия - ДИАТ, АЛКОН ТРЕЙД (U-kon), MOCMEK завод металлоконструкций (КТО, ТЕХНОКОМ, ГРАНИТОГРЕС и др.;

? Австрия - SLAVONIA (SPIDI), EUROFOX;

? Германия - WAGNER-SYSTEM.

Системы всех перечисленных производителей могут с успехом применяться для вентилируемых фасадов. Они, с достаточной степенью вероятности, удовлетворяют требованиям к подконструкциям, сформулированным выше. При этом в каждой системе есть своя ?изюминка? - особая конструкция того или иного элемента, которая позволяет особенно эффективно решать ту или иную задачу:

? нивелировать неровности кривизны основания (несущих стен);

? минимизировать ?мостики холода?;

? обеспечивать возможность крепления мелкоразмерной облицовки без существенного удорожания подконструкций;

? обеспечивать надежное крепление теплоизоляционных плит.

Необходимо также остановиться еще на одном, весьма существенном, моменте. К сожалению, на сегодняшний день уровень качества строительства в России еще не достиг европейских стандартов, поэтому при сооружении вентилируемых фасадов в нашей стране приходится сталкиваться с проблемами, которые незнакомы западным производителям конструкций (например, значительные неровности несущих стен). Это приводит к тому, что импортные системы (даже очень высокого уровня) приходится приспосабливать к российским условиям.

Объективная оценка требований, которым должна удовлетворять подконструкция, позволяет понять, насколько сложной и ответственной частью фасада она является. Именно поэтому каждая система должна проходить очень серьезную проверку.

В процессе расчета подконструкции необходимо учитывать целый ряд данных, например:

? климатический район застройки (по СНиП 2.01.07-85*);

? местонахождение (открытое пространство, плотная застройка и т.п.);

? высота, конфигурация и тип здания;

? вид материала несущей стены, толщина и тип утеплителя, тип облицовки и способ ее крепления (видимый, невидимый);

? особенности среды (слабо-, средне- или сильноагрессивная) и т.п.

Следует особо подчеркнуть, что расчет конструкций вентилируемого фасада должны выполнять только специалисты.

Анкерные крепления - одни из важнейших элементов конструкции, обеспечивающие механическое крепление кронштейнов подконструкции к стене. К ним предъявляются самые высокие требования: прочность заделки в стенах из различных материалов при действии продольных и поперечных (относительно оси анкера) сил, долговечность, сохранение физических свойств в условиях высоких или очень низких температур и т.д. Диаметры анкеров (дюбелей и шурупов), а также глубину их заделки выбирают исходя из усилий, действующих на кронштейн крепления конструкции к стене в зависимости от величины сил, направленных вдоль (усилие вырыва) и перпендикулярно (срезающее усилие) оси анкера и материала стены, в которую устанавливается данный тип анкера.

Теплоизоляция. Утеплитель, используемый в конструкциях вентилируемых фасадов, должен обладать следующими свойствами:

? являться долговечным, устойчивым к старению материалом;

? быть биологически стойким;

? иметь разрешение органов пожарного надзора на применение в вентилируемых фасадах;

? сохранять стабильную форму в течение всего периода эксплуатации здания;

? обладать высокими теплоизолирующими характеристиками;

? позволять водяному пару и влаге из помещения попадать в воздушную прослойку, предотвращая образование и накопление конденсата;

? быть устойчивым к ветровому потоку;

? быть неагрессивным к металлу подконструкции;

? отвечать требованиям ГОСТ 9573-96 ?Плиты из минеральной ваты на синтетическом связующем теплоизоляционные. Технические условия? в части требований, относящихся к жесткости использованного материала.

В качестве теплоизоляции в вентилируемых фасадах используют минераловатные утеплители, изготовленные из влагостойкой и водоотталкивающей каменной (базальтовой) или стеклянной ваты. Эти материалы наиболее полно отвечают требованиям, предъявляемым к изоляции, и уже более тридцати лет применяются во всем мире в составе вентилируемых фасадов. Данный факт позволяет уверенно говорить о них как о долговечном, устойчивом к старению строительном материале (по крайней мере, в течение срока службы здания в различных климатических зонах).

Минераловатные утеплители биологически устойчивы ? не подвержены воздействию различного вида грибков, влагостойки и, являясь по структуре пористым материалом, прекрасно поглощают шум. С точки зрения пожарной безопасности, они классифицированы как негорючие (НГ) или трудносгораемые (П) материалы (в зависимости от конкретной марки материала).

Теплоизоляционные плиты могут быть кашированными и некашированными. Некашированный материал должен иметь достаточно высокую плотность наружного слоя. С нашей точки зрения допустимо применение кашированного материала только с приклеенной (а не просто натянутой) стеклотканью либо нетканым геохолстом (типа Tayvek).

Tayvek, являясь пароизоляционным материалом с односторонней проводимостью влаги из конструкции стены в направлении улицы, защищает таким образом утеплитель от увлажнения, при этом пары из помещения беспрепятственно выходят в вентилируемое пространство.

Кэширование (как и слой утеплителя высокой плотности) служит для сущес