Проектные решения и технологии производства фасадных работ развиваются. Сегодня в Европе часто встречаются презентабельные здания. Их секрет – в устройстве вентилируемого стеклянного фасада.
При таком архитектурном решении играет свою роль оптимальное сочетание эстетических качеств вентфасада, высокой функциональности и теплосберегающих свойств, что, несомненно, делает его эксплуатацию выгодной на практике.
ЗНАКОМЫЙ В ЕВРОПЕ, МАЛОИЗВЕСТНЫЙ У НАС
Вентилируемые стеклянные фасады в Беларуси пока не получили широкого распространения. В России они также применяются нечасто из-за высокой стоимости их устройства. Большую популярность они завоевали в странах Европы. Но о них нужно говорить хотя бы потому, что вентилируемые фасады из стекла выглядят презентабельно, придают зданию особый статус и сразу выделяют его среди других сооружений.
В Беларуси проектные группы некоторых крупных застройщиков также прежде разрабатывали вентилируемые стеклянные фасады. Правда, в настоящее время работа в этом направлении ведется неактивно или сведена к минимуму. Собственные разработки сочетали достоинства вентилируемого фасада и эстетику витражной конструкции (остекленного фасада). Отличие от обычного витража заключается в способе монтажа (крепление вертикальной направляющей к кронштейнам, как в вентилируемом фасаде), наличии вентилируемого зазора снизу и сверху для движения воздуха. Способ крепления стекла аналогичен витражным конструкциям (т.е. под прижимную планку). В стеклянный вентилируемый фасад допускается вставлять открывающиеся наружу оконные проемы.
Внешне этот вид вентилируемого фасада напоминает витраж, но несколько дешевле, и работает как классический вентилируемый фасад со всеми его преимуществами.
«РУБАШКА»-ОБОЛОЧКА
Вентилируемый фасад из стекла представляет собой «рубашку»-оболочку, которая «надевается» на фасад здания. На некотором расстоянии от стены высотой до 0,6 м навешивается конструкция из системных профилей и стекла, являющаяся, по сути, вторым фасадом. Наружный фасад воспринимает ветровые нагрузки, защищает здание от осадков, частично поглощает солнечную энергию. Для него используют холодный профиль и одинарное глухое остекление.
В первую очередь, устройство вентилируемых стеклянных фасадов предназначено для общественных представительских зданий: административных, банковских, аэропортов и т.п. Вентилируемые стеклянные фасады – это оригинальные конструктивные решения, новые архитектурные возможности, философия создания внутри помещения благоприятного микроклимата и нужной освещенности и т.п. Одновременно такой фасад обеспечивает защиту от негативных атмосферных воздействий.
Такая оболочка может устанавливаться как на стену реконструируемого здания (из кирпича, бетона), так и на светопропускающую конструкцию нового сооружения (теплый профиль + стеклопакеты). При устройстве стеклянного вентилируемого фасада при реконструкции в области расположения окон ставится прозрачное стекло, а в районе глухой стены может быть применено либо зеркальное остекление, либо глухие панели.
В остеклении внешней части светопрозрачного фасада может применяться прозрачное, полузеркальное, цветное стекло или стекло со специальными свойствами. Для внутреннего остекления фасада чаще всего используются стеклопакеты. На наружной и внутренней стенах крепление стекла может быть выполнено как видимыми элементами, так и по принципу структурного остекления.
При возведении внутренней и наружной стен из системных профилей со светопропускающим заполнением внутренние, закрытые от посторонних взоров помещения могут быть сконцентрированы в цокольном и на первом этажах. Другое решение предполагает частичное применение зеркального остекления и глухих панелей.
Между двумя фасадами оставляется воздушный промежуток, в котором циркулирует воздух за счет перепада температур, давления. Наружный фасад полностью воспринимает ветровые нагрузки, частично поглощает энергию солнца и защищает здание от осадков. Если получается обеспечить наряду с вертикальной и горизонтальную циркуляцию воздуха в межфасадном пространстве, то в зданиях многогранной, круглой и квадратной форм может за счет внутренней воздушной подушки создаваться эффект «объемного обогрева». Летом наблюдается обратный эффект: в жаркую пору года прохладный воздух, находящийся в неосвещенной части здания, придет на раскаленное солнцем место и остудит внутренние помещения. Эта особенность вентфасадов из стекла позволяет использовать в щадящем режиме системы отопления и кондиционирования в здании.
Важный моменты при проектировании НВФ с отделкой из стекла
Фасады на основе стоечно-ригельных систем являются модификациями стоечно-ригельных систем фасадного остекления. Они хорошо проработаны с точки зрения статики, имеют варианты комплектации. Стоит обратить внимание на навесной фасад, проектируемый с использованием стоечно-ригельных систем и оборудуемый по принципу «глухого» участка СПК. Дело в том, что «глухие» участки на светопрозрачных фасадах из стоечно-ригельных систем присутствуют чаще всего фрагментарно, и стандартные конструктивные решения не подходят для оборудования больших площадей.
Во-первых, это пароизоляционный слой. Если ограждающая конструкция формируется полностью из навесной системы, пароизоляционный слой необходим. При навешивании системы на кладку от пароизоляции следует отказаться.
Второе – это ширина и вентиляция воздушного зазора между утеплителем и стеклом. Продухи и отводы конденсата для глухих зон стоечно-ригельных систем неэффективны при большой площади остекления. В данном случае предусматривают вентиляцию, соответствующую требованиям по вентфасадам.
Остекление вентилируемых фасадов с точечным креплением стекла подразумевает отсутствие несущего каркаса, большие нагрузки на элементы крепления и на само стекло. Для проектирования элементов крепления принципы, применяемые при их расчете для каркасных систем, неприменимы, т.к. не происходит перераспределения нагрузок между кронштейнами и вертикальными стойками. Также следует разделить системы и элементы, используемые для горизонтального и вертикального крепления, т.к. они не сочетаемы.
Для крепления стеклянных конструкций часто используются массивные стальные консоли. В данном случае следует убедиться, не нарушаются ли требования к точечным мостикам холода. Конструкция консоли должна предотвращать попадание потоков конденсата в утеплитель. Если какие-либо ее элементы имеют уклон в сторону утеплителя, нужно оборудовать «юбки» для отвода конденсата. Стеклянная панель по сравнению со стеклопакетом имеет меньшую жесткость, отчего отдельная панель более подвержена вибрациям. Возникающие под воздействием ветровых нагрузок вибрации передаются на элементы крепления, и в некоторых случаях, особенно при креплении больших стеклянных листов, следует использовать устойчивый к вибрациям сертифицированный крепеж.
Анализ прочности самой стеклянной панели также должен быть более тщательным. Толщина стекла должна определяться путем расчетов с учетом деформаций и напряжений. Из-за особенностей конструкции точечных креплений характер напряжений, возникающих в стеклянной панели в этих точках, требует использования соответствующего ПО. Не редки случаи замены конструкции фиксации стекла из-за недостаточной прочности в точках крепления. Это подводный камень при расчете стоимости, т.к. крепления с разными параметрами фиксации могут значительно различаться по цене.
Вентиляция вентфасада устраивается либо поэтажно, либо через этаж. Делать ее на всю высоту здания нецелесообразно, т.к. это требует применения дорогостоящих насосов, которые будут качать воздух. Оптимальным является обеспечение не только вертикальной, но и горизонтальной циркуляции воздуха в воздушном промежутке между двумя фасадами. Это возможно при точечной застройке, в здании круглой, квадратной или многогранной формы. В этом случае солнце нагревает воздух с одной стороны здания, в одном сегменте. Затем нагретый воздух перетекает в более холодную часть дома. Благодаря вертикальной и горизонтальной циркуляции воздуха строение будет охлаждаться естественным путем, поэтому использование кондиционеров может быть сведено к минимуму.
Для регулирования светового потока применяются жалюзи, управляя которыми человек сам может создавать требуемый уровень освещенности. Для ухода за подобными фасадами предусматривается либо достаточный промежуток между двумя стенами для прохода человека (0,6 м), либо во внутреннем фасаде открывание окон устраивается с учетом возможности уборки и внешнего стеклянного фасада.
Применение стеклопанелей для устройства вентилируемых фасадов заметно повышает экономию расходов на обслуживание здания, тепло. Такой современный вентилируемый фасад из стекла не просто защищает от теплопотерь, но и аккумулирует тепловую энергию, отдавая ее основным стенам. Поставщики материалов для вентфасадов могут сами рассчитать кличество стеклопанелей на фасад здания с конкретной площадью стен, чтобы оптимально сократить расходы на обогрев, электроэнергию.
Вентилируемые фасады из стеклопанелей могут иметь практически любые формы, повторять сложные линии здания. Специально производимые панельные фасады из стекла бывают криволинейными, выпуклыми и вогнутыми.
Вентилируемые фасады из стекла долговечны и не требуют особого ухода и ремонта. А эксплуатационные расходы невысоки. Проведение фасадных работ возможно в любое время года, а удобство и простота в монтаже открывает большие возможности для воплощения даже самых смелых дизайнерских и архитектурных решений.
К недостаткам вентилируемых фасадов из стекла можно отнести сравнительно высокую цену, сложность в проведении монтажных работ и расчетов конструкции остекления, высокую стоимость материалов, монтажа и проекта конструкции.
СИСТЕМЫ ВЕНТФАСАДА ИЗ СТЕКЛА
Системы стеклянной облицовки зданий отличаются по принципу монтажа и составу монтажных групп:
• стоечно-ригельные системы, которые делятся на закрытые и полузакрытые. Система закрытого типа наиболее распространена. Ее основными конструктивными элементами являются вертикальные стойки, горизонтальные ригели. Основная часть каркаса находится внутри создаваемой облицовки. С внешней стороны видны только декоративные алюминиевые профили на 50 мм. Их цель – закрыть крепежно-прижимные планки стеклопакетов. Полузакрытая система остекления отличается от закрытой присутствием одной вертикальной или горизонтальной декоративной крышки;
• структурные вентилируемые стеклянные фасады представляют собой «теплые» конструкции, единую стеклянную поверхность без видимых накладных декоративных планок. Между стеклами оставляется минимальный компенсационный зазор, в ряде случаев стеклопакет приклеивается к опорной алюминиевой раме, после чего только крепится к вертикальным стойкам и горизонтальным ригелям. Главным условием монтажа такой системы является наличие абсолютно жесткого каркаса самого здания. Даже у плит перекрытия должен быть нулевой прогиб;
• полуструктурные системы – комбинация обычной стоечно-ригельной и структурной системы остекления. Это модифицированная конструкция, где несущий каркас состоит из стандартного набора горизонтальных и вертикальных профилей, а вместо прижимных планок используются прижимные штапики, способные удерживать светопрозрачные элементы;
• комбинированные системы – структурная имиджевая система остекления, где стеклопакет крепится к раме посредством штапика, что обеспечивает высокую скорость монтажа;
• фасадная система крепится на готовый стальной каркас, закрытый декоративными профилями. Представляет собой усиленное сооружение, применяется для облицовки вертикальных фасадов при крупногабаритном остеклении и позволяет интегрировать открывающиеся элементы в виде окон и дверей из ПВХ или алюминиевого профиля;
• крышная каркасная система. Вентилируемые стеклянные фасады этого типа представляют собой усиленную конструкцию из профилей, крепящихся на уже существующем металлическом каркасе, закрытом декоративными профилями. Технические характеристики профилей дают возможность применять систему в крупногабаритном остеклении фасада, а также для монтажа плоских и наклонных стеклянных крыш;
• спайдерные системы отличаются высокими прочностными характеристиками, идеально ровной поверхностью и присутствием невидимого каркаса
УЧТЕМ ОСОБЕННОСТИ – СБЕРЕЖЕМ ТЕПЛО
Стеклянный фасад представляет собой сложную конструкцию, требующую максимально тщательного подхода, начиная с проектирования и заканчивая монтажом. Он должен проводиться профессионалами высокого уровня. Только в этом случае можно быть уверенным, что такой фасад прослужит не менее 30–50 лет.
При проектировании вентфасадов нужно обратить внимание на то, как стекло закреплено и какие в нем возникают напряжения. При этом нельзя сравнивать их с толщиной стекла в стеклопакете, потому что стеклопакет и подвешенное стекло работают по разным принципам. Очень часто бывает так, что стекло выдерживает нагрузки, но нужно проверять точечные его напряжения в местах крепления, потому что все беды в теплотехнике такой фасадной конструкции начинаются с точечных креплений. Ведь часто проверяется центральная точка напряжения в этом стекле, ее прогиб. Такая проверка подходит для стекол, обжатых по периметру, которые вставляются в фасадную систему. При точечном креплении стекла разрушение начинается именно в точке крепления, хотя вокруг напряжения могут и не превышать допустимых значений. Для решения такой задачи используется специальное программное обеспечение.
Если при устройстве вентфасада используется толстое стекло и при этом возникают повышенные и недопустимые напряжения в точках крепления, проблему можно решить путем использования шарнирных кронштейнов, которые позволяют стеклу вращаться вокруг опоры и препятствуют возникновению напряжений. При использовании шарнирных креплений нужно обязательно обращать внимание на расчет цены, т.к. такие точечные крепления в 2 раза дороже, чем стандартные нешарнирные.
Использование стеклопанелей
Устройство вентфасада со стеклянными панелями имеет определенные преимущества:
• защита от вредного воздействия УФ-лучей, атмосферных осадков и ветра;
• видимость хрупкости при достаточном уровне прочности. Панели выдерживают различные нагрузки в зависимости от выбранной категории;
• облицовка из стеклопанелей может придать зданию атмосферу загадочности и украсить его. Поверхность стекол грунтуется и окрашивается в любой цвет, остается матовой, прозрачной или зеркальной, на нее наносятся различные рисунки и узоры;
• долгосрочность и неприхотливость в дальнейшей эксплуатации;
• высокая тепло- и звукоизоляция;
• комфортные условия в помещении. Фасады из стекла пропускают много света, но при использовании тонированных стекол здание защищено от чрезмерного перегрева и перепадов температур.
Еще один момент – несущий кронштейн должен быть рассчитан отдельно, и здесь за аналог нельзя брать кронштейны, которые рассчитывались или спроектированы для аналогичного веса других конструкций, но в данный момент рассматриваются для вентилируемых фасадов. Дело в том, что в вентилируемых фасадах применяются вертикальные направляющие, которые частично гасят возникающие крутящие моменты кронштейнов.
Использование в качестве наружной отделки стекла тем и специфично, что в такой конструкции отсутствуют вертикальные направляющие и весь крутящий момент от нагрузки передается на кронштейн и анкеры. Именно поэтому кронштейны должны просчитываться специалистами, и ни в коем случае нельзя брать за основу детали, предназначенные для устройства горизонтальных поверхностей (элементы крепления для крыш и козырьков, естественно, не подходят).
Какой еще необходимо учитывать аспект по сравнению с фасадным остеклением и устройством вентилируемого фасада? Прежде всего, у традиционного фасадного остекления способность фасада поглощать деформации и не передавать дополнительные деформации стеклу намного выше, чем в фасадах из навесного стекла. Поэтому обязательно нужно знать, какие в результате получатся деформации, какие будут тепловые расширения и какие можно ожидать прогибы перекрытий. Предусматривая подвижные точки крепления, нужно обращать внимание на то, чтобы они позволили стеклу деформироваться и смещаться настолько, насколько возможно смещение на сгибе, в жесткой либо температурной точке крепления. Т.е. при проектировании все нужно суммировать и обязательно учитывать разные параметры.
Внешний вид, эксплуатационные характеристики и функциональность стеклянных фасадных конструкций зависят от типа монтируемого фасада и его комплектующих:
• остекление стеклопакетами с закаленным стеклом;
• стеклом с антивандальной пленкой;
• с использованием стекла триплекс;
• тонированные стекла фасада, отражающие солнечные лучи;
• стекла с зеркальным напылением;
•стеклопакеты с подогревом и пр.
«ЧЕРНАЯ ПАНТЕРА» И ДРУГИЕ
Не так давно в Граце (Австрия) появилась новая достопримечательность – штаб-квартира Uniopt Pachleitner Gruppe под названием «Черная пантера». Это общественное здание с непрозрачным навесным стеклянным фасадом черного цвета напоминает пантеру. Сейчас оно представляет собой 10 тыс. м² полезной площади, 6 тыс. из которых используются для офисов, конференц-залов и магазина Uniopt Pachleitner Gruppe. Остальное пространство сдается в аренду.
Мощный кубический объем комплекса и сочетание прозрачных элементов фасада с непрозрачными генерирует динамику и оригинальность. В качестве облицовки вентфасада «Черной пантеры» использовано стекло Sto-Verotec. Оно обеспечило сочетание высокой эстетики восприятия и концепцию высокоэффективной системыизоляции с оптимальной атмосферной и звукоизоляцией. Каждая из 992 стеклянных панелей не похожи друг на друга, 611 элементов фасада различных форматов были доставлены и установлены в соответствии с точным планом на площади 3434 м². Панели на заводе были оборудованы специальными элементами, с помощью которых облицовка легко подвешивалась (заменить отдельные панели также не составит труда).
На навесном вентилируемом фасаде из стекла отсутствуют точки крепления, это предотвращает загрязнение по выступающим крепежным элементам и позволяет дольше сохранять внешний вид фасада чистым и элегантным.
В 2011 г. новое здание «Делойт Центр» получило 5-звездочный рейтинг по версии Green Building Council в Новой Зеландии. Оно является подтверждением разнообразия конструкций «зеленой» архитектуры. Используя передовые технологии строительства, техники остекления фасадов, энергетический мониторинг и здоровый микроклимат офисов, архитектор Вудс Багот из архитектурного агентства Warren & Mahoney сделал «Делойт Центр» одним из ведущих экологичных коммерческих зданий Новой Зеландии.
Платформа представляет 7-этажный уровень коммерческих помещений, завершающихся в конце кафе на вершине сооружения. Огромная подземная автостоянка доходит до главной башни офиса и штаб-квартиры Банка Новой Зеландии, которую отличает поразительный двойной вентилируемый стеклянный фасад. Новый центр имеет хорошую репутацию по уровню экологически безопасного строительства и дружественного отношения к окружающей среде.
Нужно сказать, что навесные стеклянные фасады имеют тенденцию к разрушению в жару. В Шанхае немалое количество зданий отделывается навесными фасадами с большим периметром структурного остекления. Летом 2013 г. власти города заявили о том, что будет запрещена установка стеклянных навесных стен со второго этажа и выше во всех новых жилых домах, школах, детских садах, больницах и домах престарелых. Этот запрет направлен на устранение опасности падения стекла, когда фасады могут подвергнуться разрушению под воздействием жары. Собственники домов будут нести ответственность за сохранность навесных фасадов. Многие несчастные случаи падения стекла с высотных зданий произошли в городе в последние годы, что вынудило правительство к введению новых правил. Согласно новому закону строительные компании будут оплачивать тестирование фасадов новых зданий, а собственники будут платить за осмотр старых зданий.
Комментарий эксперта
Сергей ГРИШЕНКОВ, менеджер по продажам ЧТПУП «Инт хауз»
В современном строительстве навесные вентилируемые фасады очень востребованы. Все больше подрядчиков закладывают в проект подобные конструкции. Наружный каскад – важнейшая составляющая облика здания, которая создает первое впечатление и формирует эстетику окружающей среды. Вентфасады – наиболее эффективные, многослойные системы, которые имеют ветровой и дождевой барьер, а, значит, экономят на отоплении и охлаждении помещений в ходе эксплуатации.
Основной параметр вентфасадов – перепад давления воздуха, в результате чего из конструкции удаляется вся накопленная влага. Образовавшийся воздушный промежуток почти вдвое снижает потерю теплого воздуха.
К достоинствам вентфасадов можно отнести благоприятный температурный режим, защиту от атмосферных осадков и звукоизоляция, хорошие возможности для художественных и декоративных решений.
Основные отличительные свойства вентилируемых фасадов:
• применяются для внешней отделки зданий любого назначения и придают им престижный вид;
• монтируются на здание без специальной предварительной подготовки объекта;
• готовом виде представляют собой подобие оболочки здания, которая защищает всю конструкцию от атмосферных и других разрушающих факторов;
• позволяют создавать почти любые формы и фактуры, принятые в современной архитектуре;
• поврежденные элементы конструкции могут быть легко демонтированы и заменены на новые;
• обветшалые и разрушенные фасады при помощи этой технологии могут быть с успехом отремонтированы;
• слоистая структура и особые свойства применяемых материалов позволяют экономить на обогреве и охлаждении зданий;
• длительный безремонтный срок (более 30 лет).
При создании современного здания, не обойтись без прозрачных фасадов из стекла. 22-этажный бизнес-центр «Green Tower» станет одним из самых высоких зданий в Минске, где применена эта технология. Необычное архитектурное сооружение отражает стремительные изменения в облике Беларуси и ее столицы. Сплошные прозрачные внешние стены из стекла не только придают воздушность и современность зданию, но считаются практичным решением – это и экономия электроэнергии в дневное время, и неплохое тепло- и звукоизоляционное решение для здания.
Высотная часть «Green Tower» будет остеклена с использованием 2-х типов элементных фасадов. Большая часть здания будет остеклена системой алюминиевых профилей Schuco USC65 HI. Часть основного будет выполнена с использованием элементной системы структурного остекления. Стеклоалюминиевые конструкции будут остекляться двухкамерными стеклопакетами с солнцезащитным покрытием и цветным шелкографическим изображением. Сам вентфасад остеклят изделиями из эмалированного стекла. Общий коэффициент теплопередачи стеклянных фасадов 1,0 Вт/м².
Грамотное проектирование, правильный подбор материалов и применение качественных материалов при строительстве вентилируемого навесного фасада позволяют с уверенностью прогнозировать его долгую службу и высокое качество выполнения основных функций.
