МОДУЛЬНАЯ МНОГОСЛОЙНАЯ НАВЕСНАЯ ФАСАДНАЯ СИСТЕМА И СПОСОБ ЕЁ МОНТАЖА
MODULAR MULTILAYER HINGED FACADE SYSTEM AND METHOD OF ITS INSTALLATION

Область техники
Предлагаемая группа изобретений относится к области строительства зданий, а именно к конструкциям и способам возведения стен и фасадов зданий.
Уровень техники
Современные стеновые и фасадные конструкции предполагают соответствие высоким стандартам энергосбережения, при этом имеется спрос в отношении ускоренных способов возведения фасадов, позволяющих ускорить темпы строительства зданий в целом.
Из уровня техники известны решения, направленные на достижение указанных результатов.
Например, известна панель стеновая навесная каркасная (RU 161942), содержащая несущий каркас, выполненный в виде разборной рамы, собранный из перфорированных металлических профилей, наружной и внутренней листовых облицовок, и размещенную внутри панели теплоизоляцию, выполненную из тепло- и звукоизоляционного материала, причем рама выполнена четырехугольной формы, две противолежащие стороны выполнены из профилей П-образного сечения, а две другие стороны выполнены из профилей С-образного сечения, профили, образующие раму панели, жестко соединены между собой крепежными элементами, между листовой обшивкой и утеплителем размещен паро- и/или гидроизоляционный материал, между листовой обшивкой и рамой размещена парошумопоглащающая лента и/или пленка, отличающаяся тем, что несущий каркас дополнительно включает замковое соединение и металлические сварные кронштейны; при этом замковое соединение собрано из стыковочных элементов, между которыми проложен теплоизоляционный материал; при этом по периметру стыковочных элементов размещена уплотнительная лента; при этом кронштейн содержит неподвижную пластину с отверстиями для монтажа к балке (перекрытию) и пластину, предназначенную для крепления к ней стоечных профилей стальной рамы панели; при этом кронштейн имеет опорную пластину для закрепления вышележащей панели при помощи самонарезающих винтов; при этом кронштейн содержит вертикальное ребро жесткости и горизонтальное ребро жесткости для усиления конструкции.
Указанная конструкция имеет относительно большой вес в связи с использованием в качестве теплоизоляционного материала полистирол бетона, что затрудняет монтаж. Кроме того, в местах расположения стыковочных элементов конструкций возможно образование «мостиков холода», влекущих образование конденсата и развитие разрушающих процессов.
Известны ограждающие конструкции зданий и сооружений на основе легких стальных тонкостенных конструкций (ЛСТК), которые имеют относительно небольшой вес при высокой прочности.
Например, известно устройство фасада монолитно-каркасного здания по патенту RU 174845 U1 МПК E04B 2/00, включающее установленные с заданным шагом и выполненные с возможностью крепления к строительному основанию здания через закладные детали с антикоррозионным покрытием металлические крепежные пластины с металлическими направляющими элементами, прикрепленные к ним и установленные за наружной гранью строительного основания термопросеченные стоечные металлические профили, причем внутреннее пространство профилей и пространство между стоечными профилями заполнены утеплителем, установленным с перехлестом горизонтальных швов, с наружной стороны к стоечным профилям крепятся Z-образные профили горизонтальной обрешетки с установленным с перехлестом от предыдущего слоя дополнительным слоем утеплителя и ветровлагозащитной мембраной, и фасадный профиль с закрепленными на нем фасадными плитами, а с внутренней стороны к стоечным профилям через пароизоляционную пленку крепятся элементы внутренней отделки стеновой панели здания.
Заполнение внутренней полости стоечных профилей и пространства между профилями, отдельными слоями утеплителя, установленными с перехлестом горизонтальных швов исключает возможность образования пустот и продувания. Установка дополнительного теплоизоляционного слоя в горизонтальных Z- образных профилях, являющихся также горизонтальной обрешеткой жесткости конструкций, исключает возможность возникновения конденсата на несущие стойки и направляющие профили, а также обеспечивает снижение в них внутренних напряжений, связанных с разницей температуры на наружной и внутренней поверхности, которые вне зависимости от температуры наружного воздуха оказываются расположенными в постоянной «теплой зоне». Кроме того, наличие дополнительного теплоизоляционного слоя повышает огнестойкость конструкции и способствует равномерному распределению температуры по внутренней поверхности стены и допускает возможность его применения в условиях среднеагрессивной среды.
Указанная конструкция не обеспечивает высоких темпов возведения фасадов, поскольку ее сборка осуществляется непосредственно на строительной площадке.
Аналогичные недостатки присущи известным конструкциям каркасов зданий на основе ЛСТК по патентам RU 121831 U1, МПК E04B 1/24, 10.11.2012 г., RU 196310 U1, МПК E04B 2/40, E04B 2/60, 25.02.2020 г.
Кроме того, в известных фасадных системах из ЛСТК в качестве утеплителей используются имеющие значительный вес материалы, затрудняющие ускоренный монтаж.
Заявляемая группа изобретений позволяет использовать преимущества конструкций из ЛСТК, одновременно преодолев недостатки известных фасадов из ЛСТК, предлагая быстровозводимую фасадную систему, в конструкции фасадных панелей которой задействована уникальная система теплоизоляции, в основе которой лежит применение по меньшей мере двух энергонезависимых контуров из ЛСТК.
Задачей предлагаемой группы изобретений является создание быстровозводимой фасадной системы на основе панелей из ЛСТК с повышенными теплоизоляционными качествами, а также предложение способа монтажа такой системы.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению представляется изобретение, раскрытое в патенте RU 2522359 C2, МПК E04C 2/38, E04B 1/02, 10.07.2014 г., принимаемое за прототип.
Конструкция по прототипу представляет собой элемент многослойный легкой строительной панели, который содержит внутренний каркас, выполненный в виде стальной разборной рамы, содержащей перфорированные горизонтальные нижние и верхние направляющие элементы, между которыми установлены перфорированные вертикальные стоечные элементы, расположенные в ряд в продольном направлении направляющих элементов и жестко связанные с ними посредством крепежных элементов и узловых соединений, а также внутренний теплоизоляционный слой и наружную и внутреннюю облицовки, при этом горизонтальные и вертикальные элементы выполнены в виде стальных профилей, а профили вертикальных элементов имеют С-образное сечение. Элементы рамы каркаса представляют собой законченные детали, при этом горизонтальные детали выполнены также в виде профилей С-образного сечения и включают также горизонтальные перемычки, вертикальные и горизонтальные детали соединены и имеют в узлах стыковки дополнительные перпендикулярные отгибы полок трапециевидной формы, перфорация деталей выполнена в виде поперечных и продольных высечек под профильные металлические, листовые или деревянные элементы усиления каркаса, а также в виде технологических просечек и направляющих пуклевок для усиления стыковочного узла дополнительными ребрами жесткости. Внутренний теплоизоляционный слой выполнен трехслойным в виде двух слоев целлюлозного утеплителя, между которыми расположена внутренняя температурно-влаго-регулирующая вставка с внутренними вертикальными воздушными камерами, дренажными каналами и конденсатосборными каналами, соединенными между собой в единую систему, внутренняя и наружная облицовки выполнены сборными, в виде деталей с внутренними накладными стыками и конструкционными узлами крепления, к наружной поверхности наружной облицовки прикреплены наружные накладные стыки и горизонтальные П-образные профили, покрытые наружным теплоизоляционным слоем.
По замыслу авторов конструкция и способ по прототипу обеспечивают снижение трудоемкости и стоимости изготовления за счет использования низкоэнергоемких материалов и технологических процессов, снижение трудоемкости монтажа за счет того, что на строительную площадку поставляются изделия полной заводской готовности, с внешней отделкой и заполненными проемами, а также за счет использования соединительных элементов в угловых вертикальных и горизонтальных узлах стыковки, и сокращение сроков строительства за счет быстрого всесезонного монтажа.
Вместе с тем, конструкция по прототипу не лишена недостатков, в числе которых:
1) наличие монтажных проушин 17 на элементах панелей по прототипу создает проблему «мостиков холода» в местах их расположения, препятствует плотной стыковке панелей между собой по вертикали,
2) система отведения конденсируемой и иной жидкости для снижения показателя остаточной влажности в виде внутренней температурно-влагорегулирующей вставки с внутренними вертикальными воздушными камерами, дренажными каналами и конденсатосборными каналами, соединенными между собой в единую систему, сложна в изготовлении; кроме того, из описания к патенту не усматривается, каким образом во внутреннем теплоизоляционном слое прочно соединяют внешние слои целлюлозного утеплителя с внутренней температурно-влагорегулирующей вставкой, каким образом влага попадает в указанную температурно-влагорегулирующую вставку, и куда в итоге поступает отводимая жидкость, что затрудняет практическую реализацию изобретения по прототипу.
3) в конструкции по прототипу выполнены узлы примыкания для стыковки с соединительными элементами, элемент многослойной легкой строительной панели имеет по периметру соединительные пазы под соединительные элементы: вертикальные, горизонтальные, угловые, узел соединения элемента панели и соединительного элемента образует «лабиринтное уплотнение» - такое выполнение стыков является сложным технологически, кроме того, наличие отдельных соединительных накладных элементов для стыков не обеспечивает достаточной прочности ограждающих конструкций в местах стыков элементов панелей и усложняет процесс монтажа, поскольку накладные соединительные элементы должны быть смонтированы снаружи возводимого здания, с использованием специальных приспособлений (строительных люлек, лесов, подмостей).
4) конструкция фасадной системы, формируемой из элементов по прототипу, не предусматривает наличия панелей угловой формы, углы ограждающих конструкций по прототипу формируются при помощи угловых соединительных элементов, в связи с чем в углах зданий на близком расстоянии друг от друга имеются два вертикальных стыка, что увеличивает вероятность появления трещин в углах ограждающих конструкций из-за неплотного прилегания стыкуемых элементов, снижает теплоизоляционные характеристики ограждающих конструкций и негативно сказывается на сроках монтажа.
Таким образом, недостатки конструкции прототипа обусловливают и недостатки способа монтажа фасадов по прототипу, который включает навешивание формованных и навесных элементов фасада, крепление дополнительных навесных элементов, обеспечивающих стыковку всех горизонтальных и вертикальных элементов, герметизацию мест стыковки элементов многослойных легких строительных панелей, нанесение финишного слоя покрытия (покраску).
Недостаток способа монтажа по прототипу заключается также в том, что стыковка панелей и их соединение стыковочными элементами с «лабиринтным уплотнением» непосредственно на строительной площадке существенно увеличивает трудоемкость работ. Кроме того, в описании способа монтажа по прототипу и в прилагаемых чертежах отсутствуют указания на наличие кронштейнов, позволяющих при монтаже панелей регулировать их положение относительно каркаса возводимого здания, а также не указана возможность регулирования положения панелей в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Ввиду погрешностей, допустимых при строительстве бетонных элементов здания, невозможно обеспечить их строгую параллельность друг другу, в связи с чем требуется корректировать положение устанавливаемых панелей по горизонтали. При использовании жестких крепежных узлов невозможно обеспечить данную корректировку. Отсутствие возможности корректировки положения панелей относительно друг друга при монтаже в условиях строительства не позволяет обеспечивать точность монтажа стенового ограждения.
Заявляемая группа изобретений обеспечивает устранение вышеуказанных недостатков, предлагая систему фасадных панелей заводской готовности с улучшенной технологичностью, с повышенными теплоизоляционными характеристиками и с возможностью ускоренного монтажа.
Сущность изобретения
Предлагаемая группа изобретений направлена на достижение следующего комплексного технического результата:
1) Улучшение теплоизоляционных и звукоизоляционных характеристик ограждающих конструкций, устранение проблемы «мостиков холода».
2) Увеличение срока службы элементов ограждающих конструкций за счет исключения образования внутри панелей конденсата, оказывающего разрушительное действие на металлические детали панели и теплоизоляционные материалы.
3) Снижение веса ограждающих конструкций (что снижает нормативные требования к фундаментам и каркасам зданий).
4) Ускорение темпов строительства (этаж в день).
5) Повышение технологичности ограждающих конструкций и точности их монтажа.
6) Увеличение внутренних полезных площадей зданий.
7) Снижение энергопотребления зданий, повышение ремонтопригодности и улучшение эксплуатационных характеристик ограждающих конструкций, улучшение экологических показателей производства панелей и эксплуатации зданий, возводимых с их использованием.
Указанный технический результат достигается благодаря тому, что
- за счет выполнения каркаса многослойных панелей в виде двух независимых контуров из ЛСТК, наружного и внутреннего, между которыми размещены теплоизоляционные слои, изолирующие наружный и внутренний контуры друг от друга, устраняется проблема «мостиков холода» и исключается образование конденсата и избыточной влажности внутри конструкции, чем обеспечивается исключительная тепло- и звукоизоляция.
- за счет выполнения горизонтальных стыков каркаса с использованием омега-профиля, при монтаже панель самоцентрируется и занимает идеальное монтажное положение с замковым соединением шпунт-гребень, которое исключает продувание и попадание влаги внутрь конструкции по горизонтальным стыкам, обеспечивая тепло- и звукоизоляцию, технологичность панели, простоту монтажа.
- за счет выполнения независимых контуров каркаса панелей со смещением относительно друг друга по горизонтали с образованием на вертикальных стыках панелей рельефа, обеспечивающего вертикальное замковое соединение панелей системы между собой, исключается продувание и попадание влаги внутрь конструкции по вертикальным стыкам, чем также обеспечивается тепло- и звукоизоляция конструкции, технологичность панели, простота монтажа.
В качестве заявляемой группы изобретений предлагается модульная фасадная система, элементы фасадной системы - многослойные панели и способ их монтажа.
Модульная фасадная система включает многослойные панели с вентилируемым фасадом, содержащие каркас из стальных профилей, внутренний теплоизоляционный слой, наружную и внутреннюю облицовки, при этом, согласно изобретению, система включает прямые и угловые многослойные панели, каркас которых выполнен в виде по меньшей мере двух энергонезависимых контуров из легких стальных тонкостенных конструкций (ЛСТК), наружного и внутреннего, между которыми размещены теплоизоляционные слои, изолирующие наружный и внутренний контуры друг от друга, при этом контуры смещены относительно друг друга по горизонтали с образованием на вертикальных стыках панелей рельефа, обеспечивающего вертикальное замковое соединение панелей системы между собой, а по крайней мере один из независимых контуров имеет горизонтальные стыки, выполненные в виде омега-профиля.
При этом предпочтительно, чтобы в омега-профиле верхнего горизонтального стыка были выполнены по крайней мере два монтажных отверстия для установки такелажных приспособлений или креплений для такелажа (например, рым-болтов), с помощью которых панели системы будут подниматься на необходимую высоту для монтажа. Съемные крепежи позволяют отказаться от монтажных проушин, используемых в прототипе, избежав дополнительных «мостиков холода» при эксплуатации ограждающих конструкций.
По мнению заявителя, оптимальным является следующий порядок расположения слоев панелей системы от наружного к внутреннему: финишный декоративно-отделочный слой, обрешетка вентзазора, гидроветрозащитный слой, обшивка из гипсоволоконных плит, наружный каркас из термопрофиля ЛСТК, основной теплоизоляционный слой, обшивка из гипсокартонных плит, внутренний каркас из термопрофиля ЛСТК, дополнительный опциональный теплоизоляционный слой, двухслойная обшивка из гипсокартонных плит толщиной 12,5 мм, состыкованных в замок. В регионах с мягким климатом дополнительный опциональный теплоизоляционный слой может не использоваться. При этом, панели могут поставляться на стройплощадку и без внутренней двухслойной обшивки. Обшивка из гипсокартонных плит толщиной 12,5 мм, состыкованных в замок, может монтироваться на панель изнутри здания после монтажа самой панели и прокладки в ней инженерных коммуникаций.
В качестве теплоизоляционных материалов в панелях предлагаемой фасадной системы могут использоваться различные известные типы утеплителей, например плиты (маты) из минеральной (каменной) ваты, плиты (маты) из стеклянного штапельного волокна (стекловата), эковата на основе целлюлозных материалов и другие типы утеплителей. Широкий спектр подходящих утеплителей представлен на рынке, например, такими производителями как ROCKWOOL, KNAUF, ISOVER, URSA и др. При этом, предлагаемая конструкция с использованием двух энергонезависимых контуров из ЛСТК позволяет применять и комбинировать между наружным и внутренним контурами утеплители различных типов, что расширяет арсенал применимых материалов.
По предпочтительному варианту осуществления изобретения независимые контуры каркаса выполняются из оцинкованного термопрофиля ЛСТК, при этом по крайней мере наружный контур имеет антикоррозионную обработку.
При этом, целесообразно выполнение наружного энергонезависимого контура каркаса из перфорированного С-образного профиля, а внутреннего энергонезависимого контура каркаса - из П-образного профиля. С-образный профиль обладает большей прочностью, поэтому его использование для изготовления наружного каркаса является предпочтительным.
По предпочтительному варианту исполнения изобретения, детали панелей по периметру снабжаются морозостойкими и огнестойкими уплотнителями, обеспечивающими дополнительную ветро- и влагоизоляцию стыков панелей.
Преимуществом предлагаемой фасадной системы является наличие в ее составе как прямых, так и угловых фасадных панелей, которые заявляются в качестве самостоятельных изобретений группы.
В отличие от прототипа, наличие в заявляемой фасадной системе угловых панелей позволяет с высоким заводским качеством сформировать прямой угол здания, либо, при постановке соответствующей задачи, создать любую проектную форму и конфигурацию угловой части здания, с точным соблюдением необходимой геометрии угловых элементов ограждающих конструкций.
Предлагается многослойная фасадная панель с вентилируемым зазором, имеющая прямую форму, содержащая каркас из стальных профилей, внутренний теплоизоляционный слой, наружную и внутреннюю облицовки, при этом, согласно изобретению, каркас выполнен в виде по меньшей мере двух энергонезависимых контуров из ЛСТК, наружного и внутреннего, между которыми размещены теплоизоляционные слои, изолирующие наружный и внутренний контуры друг от друга, при этом контуры смещены относительно друг друга по горизонтали с образованием на вертикальных стыках панелей рельефа, обеспечивающего вертикальное замковое соединение панелей системы между собой, при этом по крайней мере один из независимых контуров имеет горизонтальные стыки, выполненные в виде омега-профиля.
Также предлагается многослойная фасадная панель с вентилируемым зазором, содержащая каркас из стальных профилей, внутренний теплоизоляционный слой, наружную и внутреннюю облицовки, при этом, согласно изобретению, панель имеет угловую форму, каркас выполнен в виде по меньшей мере двух энергонезависимых контуров из ЛСТК, наружного и внутреннего, между которыми размещены теплоизоляционные слои, изолирующие наружный и внутренний контуры друг от друга, при этом контуры смещены относительно друг друга по горизонтали с образованием на вертикальных стыках панелей рельефа, обеспечивающего вертикальное замковое соединение панелей системы между собой, при этом по крайней мере один из независимых контуров имеет горизонтальные стыки, выполненные в виде омега-профиля.
Предлагается способ монтажа заявляемой модульной многослойной навесной фасадной системы, включающий поэтажную установку многослойных фасадных панелей с вентилируемым зазором с помощью подъемного устройства, расположенного этажом выше, либо подъемного крана, путем навешивания их снаружи лицевой стороны каркаса здания на опорные кронштейны, выступающие по периметру плит перекрытий, и их крепление к элементам каркаса здания, при этом, согласно изобретению, подъем панелей на нужный этаж производят с помощью такелажных приспособлений, закрепленных в монтажных отверстиях, выполненных в профиле верхнего горизонтального стыка панели, а при установке панелей на кронштейны совмещают омега-профиль нижнего горизонтального стыка устанавливаемой панели с омега-профилем верхнего горизонтального стыка панели, установленной этажом ниже, и совмещают вертикальный стык устанавливаемой панели с вертикальным стыком ранее установленной панели с образованием между профилями указанных вертикальных стыков замкового соединения, после чего производят регулировку положения панели и ее крепление к элементам каркаса здания.
При этом, предпочтительно, чтобы замковое соединение между профилями вертикальных стыков панелей выполнялось в виде лабиринтного уплотнения.
Осуществление изобретения
Конструктивные особенности предлагаемой группы изобретений проиллюстрированы на чертежах.
Фигуры 1-5 демонстрируют предпочтительный вариант осуществления изобретения:
фиг. 1 (а) - общий вид прямой панели,
фиг. 1 (б) - общий вид угловой панели,
фиг. 2 - послойная схема конструкции панели,
фиг. 3 - вид панели в вертикальном разрезе, демонстрирующий горизонтальный стык панелей и узел крепления панелей к железобетонному перекрытию,
фиг. 4 - вид панели в горизонтальном разрезе, демонстрирующий вертикальный стык панелей,
фиг. 5 - вид панели в вертикальном разрезе, демонстрирующий узел оконного блока.
Модульная фасадная система включает прямые (фиг. 1а) и угловые (фиг. 1б) многослойные панели, каркас 1 которых выполнен в виде по меньшей мере двух энергонезависимых контуров 2 из легких стальных тонкостенных конструкций (ЛСТК), наружного 2а и внутреннего 2б, между которыми размещены теплоизоляционные слои 4, изолирующие наружный 2а и внутренний 2б контуры друг от друга, при этом контуры 2а и 2б смещены относительно друг друга по горизонтали с образованием на вертикальных стыках 6 панелей рельефа, обеспечивающего вертикальное замковое соединение 5 панелей системы между собой, а по крайней мере один из независимых контуров 2 имеет горизонтальные стыки 7, выполненные в виде омега-профиля 8.
В омега-профиле 8 верхнего горизонтального стыка 7 выполнены два монтажных отверстия 9 для установки такелажных приспособлений, креплений для такелажа (например, рым-болтов).
Оптимальная послойная схема конструкции панели (фиг.2) включает следующие слои панелей системы от наружного к внутреннему: финишный декоративно-отделочный слой 10, обрешетка 11 вентзазора, гидроветрозащитный слой 12, обшивка 13 из гипсоволоконных плит, наружный каркас 2а из термопрофиля ЛСТК, основной теплоизоляционный слой 4а, обшивка 14 из гипсокартонных плит, внутренний каркас 2б из термопрофиля ЛСТК, дополнительный опциональный теплоизоляционный слой 4б, двухслойная обшивка 15 из гипсокартонных плит толщиной 12,5 мм, состыкованных в замок.
Независимые контуры 2а и 2б каркаса выполнены из оцинкованного термопрофиля ЛСТК, при этом по крайней мере наружный контур 2а имеет антикоррозионную обработку.
При этом, целесообразно выполнение наружного энергонезависимого контура 2а каркаса из перфорированного С-образного профиля, а внутреннего энергонезависимого контура 2б каркаса - из П-образного профиля.
Детали панелей по периметру снабжаются морозостойкими и огнестойкими уплотнителями 16, обеспечивающими дополнительную ветро- и влагоизоляцию стыков панелей.
Как показано на фиг. 3, панель крепится к железобетонному перекрытию 17 здания при помощи металлических элементов 18, места креплений могут дополнительно герметизироваться минеральной ватой 19 и стяжкой 25. Деформационные швы между панелями могут дополнительно закрываться декоративными нащельниками 24.
Как показано на фиг. 5, оконный блок 20 монтируется в панель в заводских условиях, монтажные швы герметизируются запениванием 21, дополнительно защищаются диффузионной лентой 22 с нащельником, устанавливается отлив 23.
Сопряжение горизонтальных стыков панелей системы в виде 3D изображения наглядно показано на фиг. 6.
Сопряжение вертикальных стыков панелей системы в виде 3D-изображения наглядно показано на фиг. 7.
Натурные образцы заявляемой фасадной системы изготовлены и испытаны на производственной базе Нижнетагильского завода металлических конструкций (НТЗМК). Пример осуществления изобретения в виде готовой панели, смонтированной на каркасе здания, представлен на фото - фиг. 8.