Сравнительная оценка современных фасадных систем

Размещено на http://www.allbest.ru/

Оренбургский государственный университет

Сравнительная оценка современных фасадных систем

Гончаров Виктор Владимирович, магистрант, направление подготовки 08.04.01 Строительство, Оренбургский государственный университет, Оренбург

Научный руководитель: Гурьева Виктория Александровна, доктор технических наук, доцент, заведующий кафедрой технологии строительного производства

Оренбург

Аннотация

Целью работы является анализ различных актуальных фасадных систем представленных в современное время на строительном рынке. Изложены требования, предъявляемые к ним для повышения теплоизоляционных характеристик зданий, прочности, огнестойкости, снижения тепловых потерь, защите от шумов, сейсмостойкости (для сейсмоопасных районов) и обеспечению эстетического внешнего вида сооружений. Дана характеристика наиболее часто встречающихся при новом строительстве или реконструкции зданий различных фасадных систем: навесной вентилируемый, «мокрый», сэндвич-панели, витражное остекление. Показано, что при выборе типа фасадной системы необходимо учитывать физическое воздействие комплекса факторов: атмосферные осадки, грунтовые воды, ветровые нагрузки, солнечная радиация, водяной пар, химические вещества, находящиеся в воздухе выбросы предприятий и пыль, перепад температур внутреннего и наружного воздуха.

Ключевые слова: фасадная система, здание, воздействия, стеновая конструкция, навесной вентилируемый фасад, «мокрый фасад», сэндвич-панели, витражное остекление, теплосбережение.

Abstract

COMPARATIVE ASSESSMENT OF MODERN FACADE SYSTEMS

Goncharov Viktor Vladimirovich, postgraduate student, training program 08.04.01 Construction, Orenburg State University, Orenburg

Research advisor: Gurieva Viktoriya Alexandrovna, Doctor of Technical Sciences, Associate Professor, Head of Department of Construction Technology, Orenburg State University, Orenburg

The aim of the work is to analyze a variety of modern facade systems currently offered on the construction market. The requirements are set forth for them to increase the thermal insulation characteristics of buildings, strength, fire resistance, reduce heat loss, protect against noise, earthquake resistance (for earthquake- prone areas) and ensure the aesthetic appearance of structures. A brief description of the various facade systems most often used in new construction or reconstruction of buildings is given: ventilated, wet, sandwich panels, stained-glass glazing. It is shown that, when choosing the type of facade system, it is necessary to take into account the physical impact of a complex of factors: atmospheric precipitation, groundwater, wind loads, solar radiation, water vapor, chemicals, airborne emissions of plants and dust, temperature differences between indoor and outdoor air.

Key words: facade system, building, impacts, wall structure, ventilated facade, «wet facade», sandwich panel, stained glass, heat saving.

В настоящее время на строительном рынке представлены различные виды фасадных систем. В зависимости от их конструктивных особенностей и технологии монтажа применяются различные виды систем [1]:

Навесной вентилируемый фасад (НВФ) - это многослойная фасадная система, которая состоит из наружной облицовки(линеарные панели, клинкер, керамогранит, асбестоцементные плиты, композитные панели и др.), которая служит защитой от прямого воздействия дождя - дождевым экраном, в комбинации с водонепроницаемой мембраной, теплоизоляцией и вентилируемым зазором. Основой для всего этого является несущий каркас, изготовленных из стали или алюминия. Крепление фасада к стене здания осуществляется таким образом, чтобы между внешним облицовочным экраном и слоем теплоизоляции оставался воздушный зазор не менее 25 мм [2]. Устройство воздушного пространства и определило название таких фасадов - «вентилируемые».

«Мокрый» фасад - это система утепления здания с применением мокрых процессов, таких как оштукатуривание. Утепление здания производится из теплоизоляционных минералватных плит или пенополистирола, а также напыляемого пенополиуретана. Армирование сеткой поверх утеплителя обеспечивает хорошую адгезию между утеплителем и декоративной штукатуркой. В качестве материалов используется клеевой состав и армированная сетка, устойчивая к воздействию щелочной среды. По поверхности сетки наносится штукатурка, в том числе может выполняться декоративная финишным слоем, и лакокрасочное покрытие [3].

Однако современные фасадные системы должны не только обеспечить эстетический внешний вид зданию, но и отвечать комплексу важных требований: повышению теплоизоляционных характеристик здания и его огнестойкости, снижению тепловых потерь, прочности, защите от шума, для сейсмоопасных районов обеспечивать сейсмоустойчивость.

Важной аспектом анализа фасадов различных систем является эффективность в результате длительной эксплуатации, под которой понимается безремонтный период использования конструкции при условии сохранения ее основных параметров, обеспечивающих функциональное назначение рассматриваемого объекта.

Для мокрого фасада основной фактор, влияющий на эксплуатационную эффективность - это износостойкость теплоизоляционного слоя. Более стойкие к износу материалы облают высокой плотность [4].

В качестве утеплителя часто применяется пенополистирол (плотность - 15 кг/м3), который вызывает ухудшение эксплуатационных характеристик, так как, не позволяет наружным стенам испарять влагу из помещения. Минераловатные утеплители характеризуются показателями плотности с точки зрения прочности, (40-60 кг/м3), но их используют реже из-за высокой стоимости [2].

Фактический срок эксплуатации «мокрых» фасадов составляет от 5 до 35 лет. Сравнительно небольшой срок службы «мокрого» фасада объясняется тем, что на поверхности стены создается термоизоляционный контур, исключающий функционирование воздуха внутри конструкции, что приводит к физическому износу теплоизоляционного слоя [3].

Для технологии НВФ средний срок эффективной эксплуатации составляет 50 лет. Навесной фасад по аналогии с «мокрым» создает сплошной термоизоляционный контур. Главное отличие заключается в том, что влага, проходящая сквозь несущую часть стены, попадает в утеплитель, а затем, благодаря воздушному зазору и частому притоку воздуха, удаляется из утеплителя в атмосферу. Как следствие, утеплитель в любой период года остается в нормативно-влажностном режиме, что увеличивает эффективное использование конструкции [4].

Вентилируемое пространство менее 25 мм является недостаточным для полноценной вентиляции утеплителя, тем самым вызывая переувлажнение минералватного утеплителя, которое способствует его разрушению и выхода из строй в кротчайшие сроки [5].

При применении вентилируемой фасадной системы зачастую применяется стальной каркас, который может быть подвержен коррозией, способствующая выведению конструкции из строя. Данный недостаток исключен при устройстве «мокрого» фасада.

Так же необходимо учесть, что наиболее трудоемкой процедурой в создании ограждающей конструкции является ее устройство. Отличительная особенность заключается в том, что при устройстве «мокрого» фасада декоративная смесь наносится механизированным способом с помощью специального оборудования для подачи и нанесения растворной смеси. В свою очередь процесс облицовки здания с НВФ осуществляется вручную, что многократно увеличивает продолжительность монтажа и объемы трудозатрат [4]. фасадный теплоизоляционный огнестойкость здание

Помимо привлекательного внешнего вида здания, фасадная система должна обеспечить эксплуатационную эффективность и соотвествовать нормативным требованиям.

«Мокрый» фасад при пожароопасном состоянии имеет преимущество перед вентилируемым. Для уменьшения рисков возгорания объектов со штукатурной отделкой следует использовать непожароопасный минераловатный утеплитель, относящийся согласно техническому регламенту о требованиях пожарной безопасности (статья 10 ФЗ № 123 от 22.07.2008) к классу пожарной опасности К0 и имеющий группу горючести Г1 (слабогорючий). Применение пенополистирола в качестве утеплителя возможно только с устройством противопожарных рассечек из минераловаты, поскольку пенополистирол - материал пожароопасный и имеет группу горючести Г4 (сильно горючий) [5]. Таким образом, применение в конструкциях наружных стен тепло- изоляциии из минераловатного утеплителя с лицевым защитно-декоративным слоем позволяет повысить пожаробезопасность зданий [4].

«В конструкциях с «навесным» фасадом наличие негорючего или слабогорючего утеплителя не является единственным фактором, влияющим на пожаробезопасность. Это связано с тем, что в самой конструкции непосредственно на утеплитель крепится ветро- и влагозащитная мембрана из материала с группой горючести Г2 (умеренно горючий). Однако, при циркуляции воздуха в пространстве конструкции со средней скоростью 2 м/с, в случае возгорания произойдет достаточно быстрое нарушение целостности всего фасада» [4].

Для того, чтобы исключить возможность масштабного возгорания объекта целесообразно применять негорючие ветро-гидрозащитные мембраны, в состав которых входят стеклоткани с пропиткой из фторполимера (огнестойкого материала), либо применять дополнительное уплотнение в виде минераловаты повышенной плотности (150 кг/м3 и выше) [7].

Основными недостатками навесных фасадных систем могут являются не качественно выполненные работы по утеплению (игнорирование перехлеста слоев утеплителя на плоскостях и создание замка на угловых участках здания), не редко проявляются недостатки монтажа облицовочной части фасада, которые едут за собой скрипы и стуки

Сэндвич-панель - это многослойный лист, размеры и технические характеристики которого позволяют использовать его в строительстве. Панель состоит из наружной обшивки и внутреннего слоя - наполнителя (утеплителя).

Наружные слои обшивки могут изготавливаться из разных материалов: оцинкованной стали, гипсо- картона, ориентировано-стружечной плиты (OSB), синтетических материалов (полиэстер, пурал, пла- стизол, жесткий ПВХ и др.). В качестве утеплителя применяются материалы, эффективные по показателю теплопроводности, - минеральная вата, стекловолокно, пенополистирол, пенополиуретан. Слои сэндвич-панели жестко соединены между собой склеиванием в результате холодного или горячего прессования.

В настоящее время на строительном рынке имеют большую популярность сэндвич-панели заводской готовности. За счет того, что сэндвич-панели изготавливаются в заводских условиях, где в свою очередь соблюдаются технологические процессы с применением специального оборудования, что приводит к более качественным изделиям. Последующая сборка осуществляется в ускоренном режиме за счет малого веса и надежных способов фиксации элементов между собой. Монтаж сэндвич-панелей возможно осуществлять в любое время года.

В совокупности вышеизложенных факторов сэндвич-панели интенсивно испльзуют при возведении быстровозводимых зданий и сооружений различной направленности: торговые и логистические центры, промышленные комплексы, холодильные и морозильные камеры, выставочные павильоны, спортивные сооружения, автосалоны, автомойки и др [6].

Витражное остекление фасада. При витражном остеклении фасада вся стена выглядит единым красочным полотном, что придает ей дополнительную привлекательность. Зданию с витражным остеклением можно придать любую архитектурную форму, даже немного ее изменить, превратив постройку со стандартной планировкой в произведение искусства. Безрамное или рамное остекление может быть как планарным, так и структурным, но в обоих случаях результатом станет цельное стеклянное здание [10].

Отсутствие так называемых «мокрых технологических процессов» и то, что работы проводятся изнутри, не нуждаясь в спец. оборудовании, позволяет выполнять монтажные работы в независимость от сезонности и погодных условий. Использование витражей является не только эстетически привлекательными, но и технологичными [11]:

Экономичность. Благодаря большой площади остекления, затраты на освещение помещений минимизированы, в сравнении со зданиями стандартной планировки. Более того, финансовые затраты на обустройство витражного остекления намного меньше.

Длительность безремонтной эксплуатации. Наиболее часто витражное остекление выполняется с использованием алюминиевого каркаса и ограждающих конструкций из стеклопакета или триплекса. Ориентировочный срок службы алюминиевых конструкций, изготовленных с применением современных технологий, составляет примерно 6570 лет. Триплекс, стеклопакет и другие разновидности стекла вполне могут прослужить еще дольше.

Прочность. Несмотря на кажущуюся хрупкость стекла, двойной стеклопакет выдерживает прямой механический удар весом до 80 кг. Применение в составе витражного остекления бронированного стекла экспоненциально увеличивает показатель прочности конструкции [10].

Светопроницаемость. Одной из главных особенностей системы витражного остекления являются высокие показатели светопроницаемости. Причем это относится как к случаям использования обычного стекла, которое полностью прозрачно, так и при применении цветного триплекса или даже витража, которые также пропускают достаточно большое количество света [11].

Простота ремонта. При разрушении одного или нескольких стеклянных блоков в составе витражного остекления замене подлежат лишь поврежденные части, а не целиком фасад

Теплоизоляция. Различные системы панорамного остекления могут быть использованы в любых регионах России. Они обладают высокой устойчивостью к действию низких и высоких температур, абсолютно не деформируясь при этом.

Пожарная безопасность. Материалы, использующиеся для установки данных систем, максимально пожаробезопасны, не склоны к возгоранию или задымлению [10].

Тем не менее, несмотря на вышеописанные достоинства, витражное остекление фасадов имеет и недостатки.

Опасность при сейсмоактивности. Этот тип конструкции нежелательно применять в районах, где наблюдается повышенная сейсмоактивность, так при колебаниях выше 4-5 баллов по шкале Рихтера стекла могут полопаться и служить угрозой для людей.

Неустойчивость. Витражное остекление не характеризуется повышенной устойчивостью к значительной ветровой нагрузке, что может также послужить негативным фактором [9].

Таким образом, проведенный анализ особенностей популярных систем наружных фасадов зданий позволил выявить их достоинства и недостатки, целесообразность применения в зданиях различного назначения.

Заключение

Для создания надежного, способного работать в течение нормативного периода эксплуатации объекта, эстетичного облика фасада необходимо:

руководствоваться и придерживаться требованиям соответствующих нормативных документов;

применение современных, качественных, правильно подобранных материалов и соблюдать технологию монтажа;

анализировать характер строящегося объекта, правильно подбирать характеристики климатического района.

Соблюдение данных требований способствует избежать негативного воздействия на здоровье людей и отсутствие финансовых затрат.

Литература

1. Ершов М. Н., Бабий И. Н., Менейлюк И. А. Анализ технологических особенностей применения фасадных систем теплоизоляции // Технология и организация строительного производства. - 2014. - № 4. - С. 43-47.

2. Ишутин А. А., Кузьмичева И. Г., Овчинникова А. П. Вентфасады - типичные ошибки при проекти- рованиии устройстве фасадов с минераловатными утеплителями // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. - 2014. - № 7. - С. 9-11.

3. Родин А. М. Истоки и развитие системы навесного фасада // Вестник гражданских инженеров. - 2012. - № 3. - С. 54-56.

4. Азанова М. В., Лысенко А. Р., Калошина С. В. Анализ технологических особенностей устройства фасадных систем «мокрого» и навесного типа // Современные технологии в строительстве. Теория и практика; Пермский национальный исследовательский политехнический университет. - 2018. - № 1. - С. 346-354.

5. Цыкановский Е. Ю. Проблемы надежности, безопасности и долговечности НФС при строительстве высотных зданий // Технологии строительства. - 2008. - № 4. - С. 11-13.

6. Король Е. А. Эффективные ограждающие конструкции с высоким уровнем теплозащиты // Промышленное и гражданское строительство (ПГС): Ежемесячный научно-технический и производственный журнал / Российское общество инженеров строительства; Российская инженерная академия. - 2001. - № 9. - С. 19-21.

7. Обухова А. А. Вариации фасадов в архитектуре // Научный журнал. Вестник магистратуры. - 2015. - № 6-1 (45). - С. 63-64.

8. Хасанов И. Р., Молчадский И. С., Гольцов К. Н., Пестрицкий А. В. Пожарная опасность навесных фасадных систем // Пожарная безопасность. - 2006. - № 5. - С. 36-47.

9. Афанасьев А. А., Жунин А. А. Индустриальная технология возведения энергоэффективных ограждающих конструкций // Технология и организация строительного производства. - 2014. - № 2. - С. 2830.

10. Семенова Э. Е., Антонова Д. А., Ильичева Н. С. Витражное остекление фасадов: достоинства и недостатки // Высокие технологии в строительном комплексе; Воронежский государственный технический университет. - 2019. - № 1. - С. 198-201.

11. Семенова Э. Е., Коратыгина А. Ю. Высокие технологии // Научный вестник Воронежского государственного архитектурно-строительного университета. - 2013. - № 1. - С. 135-137.

Размещено на Allbest.ru