Системы навесных вентилируемых фасадов

Идея двойного фасада, способного вентилироваться самостоятельно, принадлежит Ле Корбюзье – французскому архитектору начала XX века, известному своими нестандартными решениями в проектировании различных зданий. Он предложил монтировать на фасады «mur neutralisant» – дополнительную обшивку, нейтрализующую здание от внешней атмосферы. По задумке Ле Корбюзье, в фасадном простенке размещались отопительные трубы, по которым зимой циркулировала горячая вода, а летом – холодная. Однако в 1930 году американские инженеры назвали идею французского архитектора несостоятельной, поскольку потери тепловой энергии из системы фасадного отопления были бы крайне велики.

Примерно с 70-х годов XX века немецкие архитекторы и инженеры вели поиск решений, позволяющих снизить энергопотери зданий. Изучив разработки Ле Корбюзье по двойному фасаду, они разработали технологию вентилируемого фасада с внешней обшивкой из остекленных конструкций, а позже, с появлением на рынке износостойких листовых материалов (керамогранит, виниловый сайдинг, фиброцемент, композитные панели из алюминия и пр.) – из светонепроницаемых листовых элементов.

Вентилируемый фасад – что это?

Механическая облицовочная система, состоящая из нескольких компонентов. Обеспечивает внешнюю облицовку фасадов, обладающую эстетическими и энергосберегающими характеристиками.

В упрощенном понимании система вентилируемого фасада является наружной облицовкой, отстающей от стены на расчетную дистанцию для обеспечения воздушного зазора. Облицовочный каркас состоит из стоек и поперечин (оцинкованного или алюминиевого профиля), закрепляемых на фасаде здания. Зазор, выставляемый между облицовкой и стеной постройки, частично закрывается теплоизоляцией, закрепляемой специальными дюбелями.

Сравнивая систему вентилируемого фасада с обычными видами облицовки, особо отмечается ее возможность высокого энергосбережения, достигаемого благодаря значительным теплоизоляционным характеристикам.

Принципы фасадной вентиляции

Воздушный коридор, расположенный промеж листовой облицовки и теплоизоляционного материала, является основным преимуществом вентилируемых фасадов – как с позиции теплофизики, так и гигрометрии. Он обеспечивает самовентиляцию фасадного простенка – «лифтовой эффект». Циркуляция воздуха по направлению снизу-вверх происходит за фасадной обшивкой непрерывно, ее вызывает избыточное воздушное давление в простенке. По физическим характеристикам такая вентиляция зависит от способа размещения облицовки – закрыты или открыты стыки между панелями.

Построение вентилируемого фасада с полноценным «лифтовым эффектом» потребует:

• создания воздушного коридора, в котором не возникнет конвекционных потоков, препятствующих циркуляции воздуха;
• устройства вентиляционной камеры с постоянными размерами по высоте фасада, иначе постоянного воздухообмена достичь не удастся.

Окна, иные выступы могут перекрыть воздушный коридор, замедлить движение воздуха. Стоит выделить недостаток вентилируемой фасадной системы такого рода – наличие достаточно мощного потока воздуха, присутствующего даже при грамотном исполнении конструкций. В холодный сезон постоянный ток воздуха в вентиляционной камере фасада ухудшит его термоизоляционные свойства.

Фасадные системы с открытым стыком обеспечивают скорее «сплошную вентиляцию», чем полноценный «лифтовый эффект». Вентилирование их воздушной камеры через стыковые щели происходит постоянно и равномерно. Кроме того, открытые стыки решают проблему препятствий, имеющихся на фасаде – выступов, окон, иных архитектурных форм.

В теплый сезон естественное вентилирование пространства между наружной стеной здания и навесной облицовкой особенно ценно. Непрерывный поток воздуха, следующий через простенок вентилируемого фасада, отводит большую часть тепла, не экранированного панелями облицовки. Потребности в кондиционировании воздуха на таком объекте значительно ниже, что выгодно.

С наступлением зимы воздух, циркулирующий в полости навесного фасада, понижает температуру фасадной стены, что, разумеется, плохо для теплоизоляции здания. Однако воздушный «лифтовой эффект» в холодной атмосфере проявляется намного слабее, нежели летом – температуры внешнего воздуха и содержащегося в вентилируемом фасаде практически равны. При этом «зимних» достоинств фасадной вентиляции достаточно – например, сохранение проницаемости стены для испарений. Для повышения качественных свойств системы вентилируемого фасада в холодные месяцы достаточно применить определенное количество термоизоляции. Чем больше толщина термоизоляционного материала – тем более равными будут атмосферная и внутриполостная температуры, тем ниже интенсивность воздушного потока в навесном фасаде.

Эксплуатационные качества навесной фасадной системы

В сравнении с обычными фасадами, вентилируемая система многократно улучшает рассеивание влаги, находящейся внутри стены. Это значительно повышает долговечность конструкции. Вентиляционный коридор способствует испарению и отводу влаги, накопленной конструкционными элементами фасадной стены как в процессе ее возведения, так и с годами эксплуатации. Устранение влаги и поддержание стены в сухости позволяет сохранять ее конструкционные качества, а также максимально увеличить срок службы слоя термоизоляции, смонтированной на фасаде.

Вентилируемый фасад из керамогранита – лучшее решение для наружной облицовки. Среди его достоинств быстрый монтаж и простое обслуживание:

• допустимость установки на стены, не являющиеся строго вертикальными. Достигается благодаря компенсационным механизмам систем крепления;
• минимум обслуживания. Керамогранит – материал долговечный. А поскольку облицовка вентилируемого фасада керамогранитными панелями выполняется без применения клеевых и цементных материалов, крепления надежны и легко заменимы;
• простая замена поврежденных плит. Изношенные элементы керамогранитной облицовки в составе навесного фасада демонтируются независимо от общей конструкции, т.е. поодиночке.

Высокая стойкость к тепловым изменениям атмосферы.Составная конструкция облицовки, применение значительного числа плит с независимым креплением – все это позволяет навесному керамогранитному фасаду держать ежегодные температурные нагрузки, не менять своих характеристик под влиянием структурной осадки здания. Независимый крепеж отдельных плиты на подсистеме создает условия для поглощения ими высоких температурных расширений, а также деформационных процессов, происходящих в конструкции постройки. При этом напряжений, приводящих к разрушению фасадной системы, не происходит. Соответственно, потребность в ремонтных работах на керамогранитных вентилируемых фасадах минимальна.

Ограждение основания стены от воздействия атмосферных осадков. От проникновения дождя и снега в пространство под фасадной конструкцией, безусловно, наиболее защищены системы с закрытым стыком. Однако и при открытых стыках влага поступает в небольшом количестве, зависящем от реализованного проектного решения – дистанцией между внешней облицовкой и слоем изоляции, ширины стыков, размера облицовочных плит.

Шумозащита внутренних помещений. Благодаря конструкции-сэндвичу – построению вентилируемого фасада из элементов с различными физическими характеристиками, разными весом и плотностью – система «навесной фасад» обеспечивает зданию высокую защиту от шума. Основные шумозащитные характеристики вентилируемому фасаду придает теплоизоляционный материал, в особенности способный блокировать низкочастотные шумы.

Структура вентилируемого фасада

Первый слой навесной системы, закрепляемый на стене здания с применением уплотнительного материала – панельная теплоизоляция. Ее толщину (в среднем 30-80 мм, зависит от типа изоляционного материала) необходимо учитывать в расчетах внешней облицовки, поскольку она суммируется с требуемой толщиной воздушного просвета, создающего «эффект лифта».

Изоляционные панели, применяемые в системах вентилируемых фасадов, обычно выполнены из минеральных и растительных волокон, вспененных пластмасс. Выбор типа панели определяется проектными потребностями с учетом ее технических характеристик:

• негорючесть;
• гидрофильность;
• устойчивость к образованию плесени;
• воздухопроницаемость. Применяемый в фасадной системе слой изоляции должен быть достаточно воздухопроницаем для вывода водяного пара. Устранение самой возможности образования конденсата – ответственная задача, от ее решения зависит срок службы фасада;
• устойчивость к распаду. Если проектные потребности по данному объекту вынуждают применять частично токсичную теплоизоляцию, необходимо защитить от разрушения панели, сформированные из нее. Для повышения эксплуатационной стойкости их запечатывают в вакуумную упаковку.

Вентиляционный простенок. Представляет собой свободное пространство между теплоизоляционным и облицовочным (внешним) материалом. Предназначен для непрерывной циркуляции воздуха внутри навесного фасада. Естественная вентиляция достигается из-за избыточного или недостаточно разреженного воздуха внутри фасадной системы по отношению к внешней атмосфере. Оптимальная толщина простенка для обеспечения «лифтового эффекта» и, одновременно, для достижения высоких энергосберегающих характеристик – 50-70 мм.

Элементы крепления в системе навесного фасада

Рамная конструкция выполнена из профилированного проката – оцинкованного или алюминиевого. Ее составляющие крепятся на стене дюбелями. При использовании керамогранитной облицовки, рамный каркас выстраивается из:

• вертикальных стоек, монтируемых на фасаде специальными кронштейнами;
• горизонтальных поперечин, выставляемых на стойках. Применяются только при установке облицовки с закрытыми креплениями.

Главная задача каркасной рамы – удержание веса облицовочных панелей. Выбор типа построения конструкции, ее параметров определяется с учетом нескольких факторов:

• вес облицовочных панелей;
• характеристики объекта работ (виды стенового материала, длительность эксплуатации);
• сейсмические «местные» данные;
• климатические максимумы, характерные для местности в течение всего года (осадки, сила и направление ветра и пр.).

Системы крепления облицовки на вентилируемых фасадах. При построении керамогранитных фасадных конструкций используются два типа крепления – закрытое и открытое.

Закрытое крепление достигается благодаря профилированным вставкам из стали, закрепляемым на керамогранитной плите при помощи отверстий. Панель с собранным на ней крепежом устанавливают на несущей каркасной конструкции, скрепляя со стойками и поперечинами в местах их пересечений. «Закрытым» такое крепление именуется потому, что после сборки панелей их крепления полностью незаметны с лицевой стороны фасада.

Открытое крепление формируется при помощи стальных зажимов, смонтированных на несущем профилированном каркасе. После установки панелей керамогранита крепежные зажимы отчасти видны снаружи. В процессе сборки панельной облицовки эти зажимы для меньшей заметности красят в цвет облицовочного материала.