Энергоэффективные фасадные системы

journal homepage:

На сегодняшний день количество фасадных систем каждого типа исчисляется десятками, если не сотнями разновидностей. От правильного выбора конструкции фасада зависит не только внешний вид здания, но и его конечная стоимость. Целью данной статьи является сравнение фасадных систем. Главными задачами является рассмотрение фасадных систем, выявление их преимуществ. Объектом исследования данной статьи являются энергоэффективные фасадные системы. Это самонесущие, теплоизолированные, экономичные конструкции, с помощью которых можно сконструировать и реализовать совершенно разные по концепции и назначению конструкции различной сложности. В статье рассмотрены несколько видов фасадных систем: традиционный фасад, штукатурный утепленный фасад и вентилируемый фасад, а также выявлены достоинства каждого из фасадов и проведено их сравнение. По результатам сравнения было установлено, что фасадная система выбирается на основе финансовых вложений и технических требований строящегося объекта.

Содержание

1.Введение249

2.Обзор литературы249

3. Виды энергоэффективных фасадных систем249

4.Заключение252

• 1.Введение

• 2 .Обзор литературы

• 3 . Виды энергоэффективных фасадных систем

В результате роста цен на тепловую энергию и коммунальные услуги возникла потребность в повышении теплозащиты зданий для снижения затрат на отопление в процессе эксплуатации.

Одним из путей повышения энергоэффективности ограждающих конструкций жилых, общественных и производственных зданий является применение эффективных утеплителей в конструкциях наружных стен, покрытиях, перекрытиях и перегородках [16]. Существующие варианты утепления зданий отличаются как конструктивными решениями, так и используемыми в конструкциях материалами [17].

Рациональным и эффективным способом повышения теплозащиты эксплуатируемых зданий является дополнительное наружное утепление ограждающих конструкций [4, 5]. При проектировании новых и реконструкции существующих зданий предусматривают теплоизоляцию из эффективных материалов, размещая ее с наружной стороны ограждающей конструкции [34, 49].

Классификация современных фасадных систем представлена в книге А. Менейлюк «Современные фасадные системы» [1]. В этой книге подробно описываются конструктивно-технологические решения таких систем, что позволяет изучить особенности каждой из них. Анализ основных факторов, влияющих на тепловую надежность стен зданий, приводится в [2-11]. Вопросы, связанные с энергоэффективностью ограждающих конструкций описаны в [9,16-24]. В [27-28] описаны методы повышения уровня теплозащиты ограждающих конструкций зданий.

Выделим для анализа несколько видов энергоэффективных фасадов:

• 1.    Традиционный фасад,

• 2.    Штукатурный утепленный фасад,

• 3.    Вентилируемый фасад (колодцевая кладка и навесной вентфасад).

Следовательно, сравнение фасадов будем производить по следующим факторам:

• 1.    Влияние сезонных колебаний температур наружного воздуха,

• 2.    Коэффициенты линейного расширения материалов,

• 3.    Влияние атмосферных осадков,

• 4.    Устойчивость к ветровому воздействию,

• 5.    Миграция водяных паров,

• 6.    Капиллярный подъем влаги из почвы,

• 7.    Воздействие солнечной радиации,

• 8.    Химическое воздействие агрессивных веществ,

• 9.    Расчетный срок эксплуатации фасадной конструкции,

• 10.    Ремонтопригодность фасада дома,

• 11.    Доступность запасных фасадных элементов для ремонта вышедших из строя.

Приводим более подробную характеристику всех типов фасадных систем по конструктивному устройству с выведением их достоинств и особенностей монтажа.

• 1.    Традиционный фасад

К наиболее часто встречающимся вариантам традиционных фасадов условно можно отнести композиции стен, в которых несущую и теплоизоляционную функции выполняет сама стена, а фасадный слой из лицевого (клинкерного) кирпича придает архитектурную выразительность зданию и защищает от неблагоприятных внешних воздействий.

Подобное конструктивное решение возможно потому, что комплекс свойств современных стеновых блоков позволяет возводить стены жилых домов, не нуждающиеся в дополнительных утепляющих мероприятиях [3,56].

Достоинства традиционных фасадов из лицевого керамического (клинкерного) кирпича:

• 1.1.    Отсутствие специальных конструктивных элементов и многовековая традиционность подобных фасадов не требует наличия специальных умений и навыков у каменщиков [15,69];

• 1.2.    Кирпичный слой защищает стену от всех факторов внешнего воздействия [11,79,81];

• 1.3.    Влага, имеющаяся в толще стен и внутри здания, имеет возможность миграции за пределы дома [36,90];

• 1.4.    Выбор клинкерного кирпича и последующая гидрофобизация поверхности кирпичной кладки делают такой фасад устойчивым к разрушительному воздействию попеременного замерзания и оттаивания [24, 29];

• 1.5.    Близкие по значению коэффициенты температурного расширения всех материалов стены исключают возникновение температурных напряжений при смене времён года [15];

• 1.6.    С эстетической точки зрения кирпичный фасад является стандартом в малоэтажном домостроении и оставляет широкое поле для архитектурного творчества;

• 1.7.    Высокая экологичность кирпичных фасадов.

• 1.8.    Кирпичный фасад является самым пожаростойким типом ограждающих конструкций;

• 1.9.    Длительный срок безремонтной эксплуатации, который может превышать столетие;

• 1.10.    Средняя ремонтопригодность [12, 39,89];

• 1.11.    Абсолютная стойкость к солнечной радиации [10,74];

• 1.12.    Абсолютная стойкость к ветровым нагрузкам [8];

• 1.13.    Обожжённая керамика абсолютно инертна в химическом смысле [30].

• 2.    Штукатурный утепленный фасад

• 2.1.    Сравнительно низкая стоимость материалов и штукатурно-окрасочных работ [27, 33];

• 2.2.    Отсутствие специальных конструкционных элементов и многовековая традиционность подобных фасадов не требует наличия специальных умений и навыков у штукатуров и маляров [26];

• 2.3.    Незначительная толщина штукатурного слоя (8-20 мм), хорошо сцепленного со стеной,

Производители крупногабаритных керамических стеновых блоков заявляют о том, что при правильном подборе толщины блоков дополнительное утепление стене не требуется, а защита стены от неблагоприятных воздействий внешней среды может быть обеспечена обычными штукатурными составами, предназначенными для создания гладкой поверхности под защитно-декоративную окраску [28, 14]. В частности, можно применять либо лёгкие штукатурки с водоотталкивающим кроющим (закрывающим) слоем, либо обычные штукатурки, армированные сеткой [28].

Достоинства простой штукатурки однослойной стены

• практически не вносит дополнительных требований к усилению цокольной и фундаментной части здания [19, 20, 22];

• 2.4.    Влага, имеющаяся в толще стен и внутри здания, имеет возможность миграции за пределы дома [19,50-54];

• 2.5.    Близкие по значению коэффициенты температурного расширения всех материалов стены исключают возникновение температурных напряжений при смене времён года [21];

• 2.6.    Большой выбор фактурных штукатурных составов и широкий спектр лакокрасочных материалов позволяют достичь многообразия архитектурных решений;

• 2.7.    Низкое содержание полимерных материалов уменьшает возможность образования нежелательных продуктов распада в процессе эксплуатации. Основные компоненты штукатурных составов являются экологически чистыми, биоинертными веществами [15];

• 2.8.    Подобный фасад почти не уступает кирпичному фасаду в показателях пожаростойкости. Исключение могут составить случаи окраски штукатурного слоя горючими лакокрасочными материалами [33, 84];

• 2.9.    Хорошая ремонтопригодность;

• 2.10.    Высокая стойкость к солнечной радиации (особенно неокрашенных систем);

• 2.11.    Абсолютная стойкость к ветровым нагрузкам.

• 3.Вентилируемые фасады

• 3.1.    Колодцевая кладка,

• 3.2.    Навесной вентилируемый фасад.

• 3.1.1.    Такой фасад позволяет значительно сократить толщину несущей стены, что приводит не только к прямой экономии стеновых материалов, но позволяет смягчить требования, предъявляемые к несущей способности фундамента [3];

• 3.1.2.    При правильном устройстве такого фасада исключаются опасности конденсации влаги внутри элементов стены [3, 28];

• 3.1.3.    В случае катастрофического разрушения теплоизоляционного слоя функциональность фасада может быть довольно легко восстановлена посредством заливки образовавшейся полости полимеризующимися на воздухе пенными составами или засыпкой лёгкими засыпками — керамзитом или крошкой пеностекла [26, 39];

• 3.1.4.   Для фасадной кирпичной кладки не обязательно использовать «тёплые» кладочные

• 3.1.5.   В качестве материала для лицевого слоя фасада можно использовать экономичные

• 3.2.1.    Высокая технологичность: подготовка несущей стены практически не требуется, все элементы конструкции имеют высокую степень заводской готовности

• 3.2.2.   Высокая скорость монтажа;

• 3.2.3.   Отсутствие «мокрых» процессов;

• 3.2.4.    Монтаж системы вентилируемых фасадов прост, но требует квалификации и подготовки рабочих;

• 3.2.5.    Не требуется устройство лесов, монтаж можно вести с люлек;

• 3.2.6.    Фасадные облицовочные элементы при необходимости можно подгонять «в размер» непосредственно на стройплощадке [33];

• 3.2.7.   Возможность проведения монтажных работ в любое время года;

• 3.2.8.   Имеет конструктивные особенности, позволяющие увеличить срок службы элементов

• 3.2.9.    Низкие затраты при эксплуатации;

• 3.2.10.    Широкий выбор облицовочных материалов позволяет осуществить практически любое дизайнерское решение.

• 4.Заключение

Вентилируемый фасад ― это конструкция, состоящая из материалов облицовки (плит или листовых материалов) и подоблицовочной системы, которая крепится к стене так, чтобы между облицовкой и стеной образовалась вентилируемая воздушная прослойка. Система вентилируемого фасада состоит из несущего каркаса, утеплителя и облицовочных панелей [23]. Используя такой тип конструкции, удаётся решить проблему миграции пара путём создания вентилируемой воздушной прослойки между утеплителем и наружной облицовкой стены. Разность температур в помещении и на улице приводит к образованию теплового потока, который направлен от нагретой среды к холодной [38]. Холодный уличный воздух, соприкасаясь с более теплой поверхностью утеплителя, нагревается и поднимается вверх. При этом конденсация пара и, следовательно, увлажнения материалов стены не происходит [37]. Выделяют две основные разновидности вентилируемых фасадов:

Достоинства и недостатки фасадной системы с колодцевой кладкой в большинстве случаев совпадают с описанным выше примером традиционной стены с лицевым кирпичным слоем. Остановимся подробнее на специфических моментах:

растворы [18];

керамические и клинкерные кирпичи «американского формата» [3].

Достоинства навесных вентилируемых фасадов:

здания, расчётный срок эксплуатации может достигать 50-100 лет;

В результате проведенного анализа можно сделать следующие выводы:

• 1.    В традиционном и штукатурном утепленном типе фасадный систем основную теплоизоляционную функцию выполняет сама стена, тогда как в вентилируемом фасаде главную роль имеет утеплитель и вентилируемый зазор.

• 2.    В традиционном и штукатурном утепленном типе фасадных систем монтаж простой, напротив монтаж вентилируемого фасада требует более детального подхода, так как в случае неправильного монтажа такой конструкции теплоизоляционные качества фасада могут быть потеряны.

• 3.    Незначительная толщина штукатурного слоя в штукатурной фасадной системе практически не вносит дополнительных требований к усилению цокольной и фундаментной части здания. С другой стороны, в традиционном типе фасадных систем в качестве облицовки используют клинкерный кирпич, но при этом выбор клинкерного кирпича и последующая гидрофобизация поверхности кирпичной кладки делают такой фасад устойчивым к разрушительному воздействию попеременного замерзания и оттаивания.

• 4.    Несущая стена у вентилируемого фасада самая тонкая по сравнению с другими рассмотренными системами, следовательно, стоимость затрат на материалы самая низкая, но при этом стоимость монтажных работ самая высокая.

Тип системы выбирается из условий финансирования объекта и технических требований к возводимому зданию.